Differenza tra polimerizzazione anionica e cationica

Differenza chiave - Polimerizzazione anionica vs cationica
 

La polimerizzazione anionica e la polimerizzazione cationica sono due tipi di reazioni di polimerizzazione a catena che vengono utilizzate per sintetizzare vari tipi di polimeri. Entrambe queste reazioni hanno lo stesso meccanismo di reazione, ma l'iniziatore della reazione è diverso. Le reazioni di polimerizzazione anionica sono iniziate da una specie anionica attiva, mentre le reazioni di polimerizzazione cationica sono iniziate da una specie cationica attiva. Questo è il differenza fondamentale tra polimerizzazione anionica e cationica. Entrambe queste reazioni di polimerizzazione sono sensibili al solvente utilizzato.

Cos'è la polimerizzazione anionica?

La polimerizzazione anionica è una reazione di crescita della catena che inizia con un anione. Diversi tipi di iniziatori sono utilizzati nella polimerizzazione anionica. Questa serie di reazioni avviene in tre fasi: iniziazione, propagazione della catena e terminazione della catena. Queste reazioni di polimerizzazione sono avviate dall'aggiunta nucleofila al doppio legame del monomero. Pertanto, l'iniziatore utilizzato nella reazione dovrebbe essere un nucleofilo.

Iniziazione attraverso l'anione forte

Cos'è la polimerizzazione cationica?

La polimerizzazione cationica può essere considerata come un'altra categoria di reazioni di polimerizzazione della crescita della catena. Un catione avvia questa reazione trasferendo la sua carica a un monomero, che quindi produce una specie più reattiva. Successivamente, il monomero reattivo reagisce in modo simile con altri monomeri per formare un polimero. C'è solo un numero limitato di monomeri che possono facilitare la reazione a catena di polimerizzazione cationica. Le olefine contenenti sostituenti e eterocicli donatori di elettroni sono adatte a questi tipi di reazioni.

Iniziazione con acidi protici

Qual è la differenza tra polimerizzazione anionica e cationica?

Esempi di iniziatori e monomeri:

monomeri:

Polimerizzazione anionica: La polimerizzazione anionica avviene con monomeri aventi gruppi di ritenzione di elettroni come nitrile, carbossile, fenile e vinile.

Polimerizzazione cationica: Alcheni con sostituenti alcossi, fenile, vinilico e 1,1-dialchile sono alcuni esempi di monomeri usati nella polimerizzazione cationica.

iniziatori:

Polimerizzazione anionica: I nucleofili come l'idrossido, l'alcossido, il cianuro o un carbanione possono agire da iniziatori nella polimerizzazione anionica. Il carbanion può provenire da specie organometalliche come alchil litio o reagente di Grignard.

Polimerizzazione cationica: Agenti elettrofili come acidi alogenuri (HCl, HBr, H₂COSÌ₄, HClO₄) sono un gruppo di iniziatori utilizzati nelle reazioni di polimerizzazione cationica. Inoltre, gli acidi di Lewis (accettori di elettroni) e i composti in grado di generare ioni di carbonio possono anche iniziare la polimerizzazione. Esempi di acidi di Lewis sono AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgClO₄, e io₂. Tuttavia, gli acidi di Lewis richiedono un co-iniziatore come H₂O o un composto organico alogeno.

Meccanismo:

Polimerizzazione anionica: La polimerizzazione anionica richiede un iniziatore per iniziare la reazione e un monomero per formare il polimero. In questo caso, una specie anionica reattiva avvia la reazione reagendo con un monomero. Il monomero risultante è un carbanione, che quindi reagisce con un altro monomero per formare un nuovo carbanione. La reazione procede aggiungendo un monomero alla catena in crescita allo stesso modo, e questo produce la catena polimerica. Questo è chiamato "propagazione della catena".

Polimerizzazione cationica: Una specie cationica reattiva avvia la reazione legando e trasferendo la sua carica a un monomero. Il risultante monomero reattivo reagisce poi con un altro monomero per formare un polimero allo stesso modo della polimerizzazione anionica.

Velocità di reazione:       

Polimerizzazione anionica: La velocità delle reazioni di polimerizzazione anionica è relativamente più lenta delle reazioni di polimerizzazione cationica poiché la carica negativa sull'iniziatore anionico può essere stabilizzata da diversi altri fattori. Quando questi ioni sono stabili, diventeranno meno reattivi.

Polimerizzazione cationica: La velocità delle reazioni di polimerizzazione cationica è relativamente più veloce delle reazioni di polimerizzazione anionica perché l'iniziatore cationico è molto reattivo, difficile da controllare e stabilizzare.

applicazioni:

Polimerizzazione anionica: La polimerizzazione anionica viene utilizzata per la produzione di alcuni materiali importanti come le gomme sintetiche polydiene, le soluzioni stirene / gomme butadiene (SBR) e gli elastomeri termoplastici stirenici.

Polimerizzazione cationica: La polimerizzazione cationica viene utilizzata nella produzione di poliisobutilene (utilizzato in camere d'aria) e poli (N-vinilcarbazolo) (PVK).

Riferimenti: "Polimerizzazione cationica". Wikipedia. "Polimerizzazione di addizione anionica". Wikipedia "Polimerizzazione di Vinly catonico"Polymerscience Learning Center "Reazioni alla polimerizzazione". Bodner Research Lab

Cortesia dell'immagine: "Iniziazione di acido protico" di MatChem121 - Opera propria (CC BY 3.0) attraverso Commons Wikimedia "AAP Init Strong Anion" di Chem538grp1w09 - Opera propria (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia