Diferența dintre polimerizarea anionică și cationică

Diferența cheie - polimerizarea anionică vs. cationică
 

Polimerizarea anionică și polimerizarea cationică sunt două tipuri de reacții de polimerizare a lanțului de creștere care sunt utilizate pentru a sintetiza diferite tipuri de polimeri. Ambele reacții au același mecanism de reacție, dar inițiatorul reacției este diferit. Reacțiile de polimerizare anionică sunt inițiate de o specie anionică activă, în timp ce reacțiile de polimerizare cationice sunt inițiate de o specie cationică activă. Acesta este diferența cheie între polimerizarea anionică și cationică. Ambele reacții de polimerizare sunt sensibile la solventul utilizat.

Ce este polimerizarea anionică?

Polimerizarea anionică este o reacție de creștere a lanțului care începe cu un anion. Se utilizează mai multe tipuri de inițiatori în polimerizarea anionică. Această serie de reacții are loc în trei etape: inițierea, propagarea lanțului și terminarea lanțului. Aceste reacții de polimerizare sunt inițiate prin adiție nucleofilă la dubla legătură a monomerului. Prin urmare, inițiatorul folosit în reacție ar trebui să fie un nucleofil.

Inițierea prin anion puternic

Ce este polimerizarea cationică?

Polimerizarea cationică poate fi considerată o altă categorie de reacții de polimerizare a creșterii lanțului. Un cation inițiază această reacție prin transferarea încărcării sale la un monomer, care are ca rezultat producerea unei specii mai reactive. În continuare, monomerul reactiv reacționează în mod similar cu alți monomeri pentru a forma un polimer. Există numai un număr limitat de monomeri care pot facilita reacția în lanț de polimerizare cationică. Olefinele care conțin substituenți donatori de electroni și heterocicli sunt potrivite pentru aceste tipuri de reacții.

Inițierea prin acizi protic

Care este diferența dintre polimerizarea anionică și cationică?

Exemple de inițiatori și monomeri:

Monomerii:

Polimerizarea anionică: Polimerizarea anionică are loc cu monomeri având grupări de absorbție a electronilor cum ar fi nitril, carboxil, fenil și vinii.

Polimerizarea cationică: Alkenii având substituenți alcoxi, fenil, vinil și 1,1-dialchil sunt câteva exemple de monomeri utilizați în polimerizarea cationică.

iniţiatori:

Polimerizarea anionică: Nucleofili, cum ar fi hidroxid, alcoxid, cianură sau un carbanion, pot acționa ca inițiatori în polimerizarea anionică. Carbanionul poate proveni din specii organometalice, cum ar fi alchil litiu sau reactivul Grignard.

Polimerizarea cationică: Agenți electrofili, cum ar fi acizii halohidrici (HCI, HBr, H₂ASA DE₄, HClO₄) sunt un grup de inițiatori utilizați în reacțiile de polimerizare cationice. În plus, acizii lewis (acceptori de electroni) și compușii capabili să genereze ioni de carboniu pot de asemenea iniția polimerizarea. Exemple de acizi Lewis sunt AlCl₃, SnCL₄, BF₃, TiCU₄, AgClO₄, și eu₂. Cu toate acestea, acizii Lewis necesită un co-inițiator, cum ar fi H₂O sau un compus organic halogen.

Mecanism:

Polimerizarea anionică: Polimerizarea anionică necesită un inițiator pentru a începe reacția și un monomer pentru a forma polimerul. În acest caz, o specie anionică reactivă inițiază reacția prin reacția cu un monomer. Monomerul rezultat este un carbanion, care apoi reacționează cu un alt monomer pentru a forma un nou carbanion. Reacția continuă prin adăugarea unui monomer la lanțul de creștere în același mod, iar acesta produce lanțul polimeric. Aceasta se numește "propagarea lanțului".

Polimerizarea cationică: O specie cationică reactivă inițiază reacția prin legarea și transferarea încărcării sale la un monomer. Monomerul reactiv rezultat reacționează apoi cu un alt monomer pentru a forma un polimer în același mod ca și în polimerizarea anionică.

Rata de reacție:       

Polimerizarea anionică: Rata reacțiilor de polimerizare anionică este relativ mai lentă decât reacțiile de polimerizare cationice, deoarece încărcarea negativă asupra inițiatorului anionic poate fi stabilizată prin câțiva alți factori. Când acești ioni sunt stabili, vor deveni mai puțin reactivi.

Polimerizarea cationică: Rata reacțiilor de polimerizare cationică este relativ mai rapidă decât reacțiile de polimerizare anionică, deoarece inițiatorul cationic este foarte reactiv, dificil de controlat și stabilizat.

Aplicații:

Polimerizarea anionică: Polimerizarea anionică este utilizată pentru fabricarea unor materiale importante cum ar fi cauciucurile sintetice poliadenice, cauciucurile de tip stiren / butadienă (SBR) și elastomerii termoplastici stirenici.

Polimerizarea cationică: Polimerizarea cationică este utilizată în producerea de poliizobutilenă (utilizată în tuburi interioare) și poli (N-vinilcarbazol) (PVK).

Referințe: "Polimerizarea cationică". Wikipedia. "Polimerizarea adiției anionice". Wikipedia "Polimerizarea catolică de vinilCentrul de învățare Polymerscience "Reacțiile de polimerizare". Bodner Research Lab

Image Courtesy: "Inițierea acidului protic" De MatChem121 - Lucrare proprie (CC BY 3.0) prin intermediul Commons Wikimedia "AIT init puternic AIT" de Chem538grp1w09 - Activitate proprie (Public Domain) prin Commons Wikimedia