阴离子的(anionic)和阳离子聚合(cationic polymerization)的区别
阴离子聚合和阳离子聚合是合成各种聚合物的两种链式聚合反应。这两种反应具有相同的反应机理,但反应引发剂不同。阴离子聚合反应由活性阴离子引发,而阳离子聚合反应由活性阳离子引发。这是阴离子聚合和阳离子聚合的关键区别。这两种聚合反应对所用溶剂都很敏感。
什么是阴离子聚合(anionic polymerization)?
阴离子聚合是由阴离子开始的链式反应。阴离子聚合中使用了几种不同类型的引发剂。这一系列反应分三步进行:起始、链传播和链终止。这些聚合反应是由单体的双键亲核加成引发的。因此,反应中使用的引发剂应该是亲核剂。
什么是阳离子聚合(cationic polymerization)?
阳离子聚合可以看作是另一类链增长聚合反应。阳离子通过将电荷转移到单体上,从而引发反应,从而产生更具活性的物种。接下来,反应性单体与其他单体类似地反应形成聚合物。能促进阳离子聚合链反应的单体数量有限。含给电子取代基和杂环的烯烃适合于这类反应。
阴离子的(anionic)和阳离子聚合(cationic polymerization)的区别
引发剂和单体示例:
单体:
阴离子聚合:阴离子聚合发生在具有吸电子基团的单体上,如腈、羧基、苯基和乙烯基。
阳离子取代基乙烯基聚合的例子有:乙烯基取代基聚合。
发起人:
阴离子聚合:亲核剂如氢氧化物、醇盐、氰化物或碳负离子都可以作为阴离子聚合的引发剂。碳负离子可以来自金属有机物,如烷基锂或格氏试剂。
阳离子聚合:亲电剂,如卤水酸(HCl、HBr、H2SO4、HClO4)是阳离子聚合反应中使用的一组引发剂。此外,路易斯酸(电子受体)和能够产生碳离子的化合物也能引发聚合反应。路易斯酸的例子有AlCl3、SnCl4、BF3、TiCl4、AgClO4和I2。然而,lewis酸需要助引发剂,如H2O或有机卤素化合物。
机制:
阴离子聚合:阴离子聚合需要引发剂和单体来形成聚合物。在这种情况下,反应性阴离子物种通过与单体反应来启动反应。碳负离子与另一个单体反应生成新的碳负离子。反应进行时,以同样的方式向生长链中添加单体,这就产生了聚合物链。这叫做“链传播”
阳离子聚合:反应性阳离子物种通过结合并将电荷转移到单体来引发反应。所得的反应性单体然后与另一单体反应形成聚合物,其方式与阴离子聚合相同。
反应速率:
阴离子聚合:阴离子聚合反应的速率比阳离子聚合反应慢,因为阴离子引发剂上的负电荷可以通过其他一些因素来稳定。当这些离子稳定时,它们的反应性就会降低。
阳离子聚合:阳离子聚合反应的速率相对比阴离子聚合反应快,因为阳离子引发剂非常活泼,难以控制和稳定。
应用:
阴离子聚合:阴离子聚合用于**一些重要材料,如聚二烯合成橡胶、溶性苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)和苯乙烯热塑性弹性体。
References: “Cationic Polymerization”. Wikipedia. “Anionic addition polymerization”. Wikipedia “Catonic Vinly Polymerization” Polymerscience Learning Center “Polymerization Reacti***”. Bodner Research Lab Image Courtesy: “Protic acid initiation” By MatChem121 – Own work (CC BY 3.0) via Comm*** Wikimedia “AAP Init Strong Anion” By Chem538grp1w09 – Own work (Public Domain) via Comm*** Wikimedia