Katioonne polümerisatsioon

Vinüülmonomeeride reaktsioonivõime rida

Heterotsükliliste monomeeride näiteid

Katioonne polümerisatsioon on üks ahelpolümerisatsiooni viisidest, milles aktiivsete osakestena osalevad monomeeri molekulidest moodustunud katioonset tüüpi intermediaadid.

Katioonse mehhanismi järgi polümeriseeruvad elektronodonoorseid asendusrühmi sisaldavad alkeenid ja teatud heterotsüklilised ühendid. Siin ahelreaktsioon genereeritakse monomeerist happelise (s.t. katioonse) initsiaatori toimel. Tavaliselt on selleks tugevad prootonhapped (H₂SO₄, HClO₄ jt) või Lewise happed (BF₃, AlCl₃, SnCl₄, FeCl₃ jt). Reaktsiooni initsieerimine Lewise hapete toimel vajab kokatalüsaatori (näiteks vähene hulk vett H-OH või polaarset ühendit R-Cl või R-OH jm) osalust. Initsieerimisreaktsioonis moodustuvad karbokatioonid või ioonpaarid või oksooniumioonid jm. Alkeenide aktiivsuse rida on üldiselt samane moodustuvate karbokatioonide stabiilsuse reaga, kusjuures katioonide aktiivsus muutub vastupidises suunas. Heterotsüklid reageerivad tsükli avanemisega (annavad lineaarsed polümeerid), kusjuures nende reaktsioonivõime on oluliselt seotud tsükli steerilise pingega.

Katioonse polümerisatsiooni mehhanism

Näiteks alkeeni (siin lihtsustatult C=CR’) polümerisatsioon katioonse mehhanismi järgi AlCl₃ toimel, kokatalüsaator R-Cl:

• reaktsiooni initsieerimine

R–Cl + AlCl₃ → R⁺ + AlCl₄^-

R⁺ + C=CR^’ → R–(C–CR^’)⁺

ahela kasv, see on monomeeri molekulide järjestikuline liitumine üha kasvava katiooniga; see on valdav reaktsioon, kuna monomeer on keskkonnas valdav nukleofiil

R⁺ + n C=CR^’ → R–(C–CR^’)_n⁺

• ahela ülekanne, lõpetab ühe ahela kasvu ja alustab uut ahelat

R–(C–CR^’)_n⁺ + R–Cl → R–(C–CR^’) _nCl + R⁺

• ahela lõpetamine

R–(C–CR^’)_n⁺ + AlCl₄^- → R–(C–CR^’) _nCl + AlCl₃

Vaata ka

• Ahelpolümerisatsioon
• Initsieerimisreaktsioon
• Elav polümerisatsioon
• Telomerisatsioon