Koordinační polymerizace: Porovnání verzí

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Interaktivně procházet historii
← Přejít na předchozí porovnáníPřejít na další porovnání →
Smazaný obsah Přidaný obsah
VizuálníWikitext
pokračování
dokončení
Řádek 1: Řádek 1:
{{Pracuje se}}

'''Koordinační polymerizace''' je [[polymerizace|polymerizační reakce]], při které je katalyzátorem sůl nebo [[komplexní sloučenina|komplex]] kovu.<ref>''Polymer science and technology'' (2000) Robert Oboigbaotor Ebewele</ref><ref>''Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology'', Volume 1 2007 Emil Raymond Riegel, James Albert Kent</ref>
'''Koordinační polymerizace''' je [[polymerizace|polymerizační reakce]], při které je katalyzátorem sůl nebo [[komplexní sloučenina|komplex]] kovu.<ref>''Polymer science and technology'' (2000) Robert Oboigbaotor Ebewele</ref><ref>''Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology'', Volume 1 2007 Emil Raymond Riegel, James Albert Kent</ref>


Řádek 11: Řádek 9:


=== Homogenní Zieglerova-Nattova polymerizace ===
=== Homogenní Zieglerova-Nattova polymerizace ===
V&nbsp;některých případech byla heterogenní Zieglerova-Nattova polymerizace nahrazena použitím homogenních katalyzátorů, jako je [[Kaminského katalyzátor]] objevený v&nbsp;70.&nbsp;letech. V&nbsp;90.&nbsp;letech byla objevena řada dalších postmetalocenových katalyzátorů. Obvyklými monomery jsou zde ethen a propen. Později nastal další rozoj, který umožnil polymeraci polárních monomerů,<ref>{{Citace periodika| autor1 = Akifumi Nakamura | autor2 = Shingo Ito | autor3 = Kyoko Nozaki | titul = Coordination−Insertion Copolymerization of Fundamental Polar Monomers | periodikum = Chemical Reviews | rok vydání = 2009 | strany = 5215–5244 | DOI = 10.1021/cr900079r | pmid = 19807133}}</ref> například [[methylvinylketon]] a jeho derivátů,<ref>{{Citace periodika| autor1 = Lynda K. Johnson | autor2 = Stefan Mecking | autor3 = Maurice Brookhart | titul = Copolymerization of Ethylene and Propylene with Functionalized Vinyl Monomers by Palladium(II) Catalysts | periodikum = Journal of the American Chemical Society | rok vydání = 1996 | strany = 267–268 | DOI = 10.1021/ja953247i}}</ref> [[methylakrylát]]u<ref>{{Citace periodika| autor1 = Drent Eite | autor2 = Rudmer Van Dijk | autor3 = Roel Van Ginkel | autor4 = Bart Van Oort | autor5 = Robert. I. Pugh | titul = Palladium catalysed copolymerisation of ethene with alkylacrylates: polar comonomer built into the linear polymer chainElectronic supplementary information (ESI) available: NMR data for entries 1, 9, 10, 12 and size exclusion chromatographic data for entries 1, 3, 8, 12. See http://www.rsc.org/suppdata/cc/b1/b111252j/ | periodikum = Chemical Communications | rok vydání = 2002 | strany = 744–745 | DOI = 10.1039/b111252j}}</ref> a [[akrylonitril]]u.<ref>{{Citace periodika| autor1 = Takuya Kochi | autor2 = Shusuke Noda | autor3 = Kenji Yoshimura | autor4 = Kyoko Nozaki | titul = Formation of Linear Copolymers of Ethylene and Acrylonitrile Catalyzed by Phosphine Sulfonate Palladium Complexes | periodikum = Journal of the American Chemical Society | rok vydání = 2007 | strany = 8948-8949 | DOI = 10.1021/ja0725504}}</ref>
V&nbsp;některých případech byla heterogenní Zieglerova-Nattova polymerizace nahrazena použitím homogenních katalyzátorů, jako je [[Kaminského katalyzátor]] objevený v&nbsp;70.&nbsp;letech. V&nbsp;90.&nbsp;letech byla objevena řada dalších postmetalocenových katalyzátorů. Obvyklými monomery jsou zde ethen a propen. Později nastal další rozvoj, který umožnil polymeraci polárních monomerů,<ref>{{Citace periodika| autor1 = Akifumi Nakamura | autor2 = Shingo Ito | autor3 = Kyoko Nozaki | titul = Coordination−Insertion Copolymerization of Fundamental Polar Monomers | periodikum = Chemical Reviews | rok vydání = 2009 | strany = 5215–5244 | DOI = 10.1021/cr900079r | pmid = 19807133}}</ref> například [[methylvinylketon]]u a jeho derivátů,<ref>{{Citace periodika| autor1 = Lynda K. Johnson | autor2 = Stefan Mecking | autor3 = Maurice Brookhart | titul = Copolymerization of Ethylene and Propylene with Functionalized Vinyl Monomers by Palladium(II) Catalysts | periodikum = Journal of the American Chemical Society | rok vydání = 1996 | strany = 267–268 | DOI = 10.1021/ja953247i}}</ref> [[methylakrylát]]u<ref>{{Citace periodika| autor1 = Drent Eite | autor2 = Rudmer Van Dijk | autor3 = Roel Van Ginkel | autor4 = Bart Van Oort | autor5 = Robert. I. Pugh | titul = Palladium catalysed copolymerisation of ethene with alkylacrylates: polar comonomer built into the linear polymer chainElectronic supplementary information (ESI) available: NMR data for entries 1, 9, 10, 12 and size exclusion chromatographic data for entries 1, 3, 8, 12. See http://www.rsc.org/suppdata/cc/b1/b111252j/ | periodikum = Chemical Communications | rok vydání = 2002 | strany = 744–745 | DOI = 10.1039/b111252j}}</ref> a [[akrylonitril]]u.<ref>{{Citace periodika| autor1 = Takuya Kochi | autor2 = Shusuke Noda | autor3 = Kenji Yoshimura | autor4 = Kyoko Nozaki | titul = Formation of Linear Copolymers of Ethylene and Acrylonitrile Catalyzed by Phosphine Sulfonate Palladium Complexes | periodikum = Journal of the American Chemical Society | rok vydání = 2007 | strany = 8948-8949 | DOI = 10.1021/ja0725504}}</ref>


[[Soubor:metallocenes3.png|thumb|400px|center|Příklady koordinačních katalyzátorů založených na metalocenech]]
[[Soubor:metallocenes3.png|thumb|400px|center|Příklady koordinačních katalyzátorů založených na metalocenech]]
Řádek 17: Řádek 15:
Kaminského katalyzátory obsahují [[metaloceny]] kovů 4.&nbsp;skupiny (Ti, Zr, Hf) aktivované [[methylaluminoxan]]em.<ref name=Kaminsky>{{Citace periodika| autor = Walter Kaminsky | titul = Highly Active Metallocene Catalysts For Olefin Polymerization | periodikum = Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions | rok vydání = 1998 | strany = 1413-1418 | DOI = 10.1039/A800056E}}</ref><ref name=Klosin>{{Citace periodika| autor1 = J. Klosin | autor2 = P. P. Fontaine | autor3 = R. Figueroa | titul = Development of Group Iv Molecular Catalysts for High Temperature Ethylene-Α-Olefin Copolymerization Reactions | periodikum = Accounts of Chemical Research | rok vydání = 2015 | strany = 2004-2016 | DOI = 10.1021/acs.accounts.5b00065}}</ref> Polymerizace katalyzované metaloceny probíhají Cosseeovým–Arlmanovým mechanismem. Aktivním místem je většinou anion. existují však i kationtové koordinační polymerizace.
Kaminského katalyzátory obsahují [[metaloceny]] kovů 4.&nbsp;skupiny (Ti, Zr, Hf) aktivované [[methylaluminoxan]]em.<ref name=Kaminsky>{{Citace periodika| autor = Walter Kaminsky | titul = Highly Active Metallocene Catalysts For Olefin Polymerization | periodikum = Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions | rok vydání = 1998 | strany = 1413-1418 | DOI = 10.1039/A800056E}}</ref><ref name=Klosin>{{Citace periodika| autor1 = J. Klosin | autor2 = P. P. Fontaine | autor3 = R. Figueroa | titul = Development of Group Iv Molecular Catalysts for High Temperature Ethylene-Α-Olefin Copolymerization Reactions | periodikum = Accounts of Chemical Research | rok vydání = 2015 | strany = 2004-2016 | DOI = 10.1021/acs.accounts.5b00065}}</ref> Polymerizace katalyzované metaloceny probíhají Cosseeovým–Arlmanovým mechanismem. Aktivním místem je většinou anion. existují však i kationtové koordinační polymerizace.


[[Soubor:ZNonSingleSite.png|thumb|480 px|center|Zjednodušený mechanismus polymerizace ethenu katalyzované zirkoniem]]
[[Soubor:ZNonSingleSite.png|thumb|500px|center|Zjednodušený mechanismus polymerizace ethenu katalyzované sloučeninou zirkoniem]]

=== Polymerizace butadienu ===
V&nbsp;roce 2000 se vyrobilo 2,1&nbsp;milionu tun polybutadienu. Při tomto procesu se používá homogenní katalyzátor obsahující neodym.<ref>Lars Friebe, Oskar Nuyken and Werner Obrecht "Neodymium-Based Ziegler/Natta Catalysts and their Application in Diene Polymerization" Advances in Polymer Science, 2006, Volume 204, Pages 1-154. {{DOI|10.1007/12_094}}</ref>


== Speciální katalyzátory ==
== Speciální katalyzátory ==
Některé alkany se za přítomnosti Zieglerových-Nattových nebo Kaminského katalyzátorů nepolymerují; tuto vlasnost mají například polární alkeny jako jsou [[vinylchlorid]], vinylestery a akrylátové estery.<ref>{{Citace periodika | autor = Eugene Y.-X. Chen | titul = Coordination Polymerization of Polar Vinyl Monomers by Single-Site Metal Catalysts | periodikum = Chemical Reviews | rok vydání = 2009 | strany = 5157-5214 | DOI = 10.1021/cr9000258}}</ref>

== Význam ==
Koordinační polymerizace poskytuje vznikajícím [[ethenyl|vinylovým]] polymerům, jako jsou [[polyethylen]] a [[polypropylen]], odlišné vlastnosti, než jaké by měly při syntéze ostatními metodami, jako je [[radikálová polymerizace]]. Tyto bývají lineární a mívají mnohem vyšší [[molární hmotnost|molekulovou hmotnost]]. Koordninační polymery mívají také pravidelnou [[stereochemie|stereochemii]] a mohou být izotaktické a nebo syndiotaktické, ne jen ataktické, a tak mít [[krystal|krystalickou]] strukturu, zatímco ostatní polymery bývají [[amorfní látka|amorfní]]. Tyto rozdíly způsobují odlišné vlastnosti nízkohustotního polyethylenu oproti polyethylenu vysokohustotnímu či ultravysokohustotnímu.

== Koordinační polymerizace nealkenových substrátů ==
Koordinační polymerizaci lze použít i u nealkenových substrátů. Byla prozkoumána polymerizace dihydro- a trihydrosilanů pomocí dehydrogenačního párování, která ale nebyla uvedena do průmyslového využití. Součástí tohoto procesu je koordinační reakce a také oxidační adice Si-H center na komplexy kovů.<ref name=Aitken>{{Citace periodika| autor1 = C. Aitken | autor2 = J. F. Harrod | autor3 = U. S. Gill | titul = Structural studies of oligosilanes produced by catalytic dehydrogenative coupling of primary organosilanes | periodikum = Canadian Journal of Chemistry | rok vydání = 1987 | strany = 1804–1809 | DOI = 10.1139/v87-303}}</ref><ref>{{Citace periodika| autor = T. Don Tilley | titul = The Coordination Polymerization of Silanes to Polysilanes by a "σ-bond Metathesis" Mechanism. Implications for Linear Chain Growth | periodikum = Accounts of Chemical Research | rok vydání = 1993 | strany = 22–29 | DOI = 10.1021/ar00025a004}}</ref>

Za přítomnosti [[Lewisova teorie kyselin a zásad|Lewisových kyselin]] se [[laktid]]y polymerují na [[polylaktid]]y:<ref>{{Citace monografie | titul = Poly(lactic acid): Synthesis, Structures, Properties, Processing, and Applications | autor1 = R. Auras | autor2 = L.-T. Lim | autor3 = S. E. M. Selke | autor4 = H. Tsuji | vydavatel = Wiley | rok vydání = 2010 | isbn = 978-0-470-29366-9}}</ref><ref>{{Citace periodika| autor1 = Odile Dechy-Cabaret | autor2 = Blanca Martin-Vaca | autor3 = Didier Bourissou | titul = Controlled Ring-Opening Polymerization of Lactide and Glycolide | periodikum = Chemical Reviews | rok vydání = 2004 | strany = 6147–6176 | DOI = 10.1021/cr040002s}}</ref>

:[[Soubor:Polylactide_synthesis_v.1.png|400px]]

== Odkazy ==

=== Související články ===
* [[Cosseeův–Arlmanův mechanismus]]
* [[Zieglerovy–Nattovy katalyzátory]]
* [[Polymerizace]]
* [[Koordinační vazba]]

=== Reference ===

{{Překlad | jazyk = en | článek = Coordination polymerization | revize = 882510137}}

<references />

{{Portály|Chemie}}


[[Kategorie:Polymerizační reakce]]
[[Kategorie:Polymerizační reakce]]

Verze z 8. 10. 2019, 14:21

Koordinační polymerizace je polymerizační reakce, při které je katalyzátorem sůl nebo komplex kovu.[1][2]

Druhy koordinační polymerizace alkenů

Heterogenní Zieglerova-Nattova polymerizace

Koordinační polymerizace se začala používat v 50. letech 20. století, první použitá metoda byla založená na Zieglerových–Nattových katalyzátorech obsahujících chlorid titaničitý a organohlinité kokatalyzátory. Směs TiCl4 a trialkylhlinitých komplexů vytváří titanité sloučeniny, které katalyzují polymerizaci ethenu a propenu. Povaha katalytických center je objektem vědeckého zájmu, ovšem dosud není známa.

Bylo vyvinuto mnoho různých variant tohoto postupu.[3]

Homogenní Zieglerova-Nattova polymerizace

V některých případech byla heterogenní Zieglerova-Nattova polymerizace nahrazena použitím homogenních katalyzátorů, jako je Kaminského katalyzátor objevený v 70. letech. V 90. letech byla objevena řada dalších postmetalocenových katalyzátorů. Obvyklými monomery jsou zde ethen a propen. Později nastal další rozvoj, který umožnil polymeraci polárních monomerů,[4] například methylvinylketonu a jeho derivátů,[5] methylakrylátu[6] a akrylonitrilu.[7]

Příklady koordinačních katalyzátorů založených na metalocenech

Kaminského katalyzátory obsahují metaloceny kovů 4. skupiny (Ti, Zr, Hf) aktivované methylaluminoxanem.[8][9] Polymerizace katalyzované metaloceny probíhají Cosseeovým–Arlmanovým mechanismem. Aktivním místem je většinou anion. existují však i kationtové koordinační polymerizace.

Zjednodušený mechanismus polymerizace ethenu katalyzované sloučeninou zirkoniem

Polymerizace butadienu

V roce 2000 se vyrobilo 2,1 milionu tun polybutadienu. Při tomto procesu se používá homogenní katalyzátor obsahující neodym.[10]

Speciální katalyzátory

Některé alkany se za přítomnosti Zieglerových-Nattových nebo Kaminského katalyzátorů nepolymerují; tuto vlasnost mají například polární alkeny jako jsou vinylchlorid, vinylestery a akrylátové estery.[11]

Význam

Koordinační polymerizace poskytuje vznikajícím vinylovým polymerům, jako jsou polyethylen a polypropylen, odlišné vlastnosti, než jaké by měly při syntéze ostatními metodami, jako je radikálová polymerizace. Tyto bývají lineární a mívají mnohem vyšší molekulovou hmotnost. Koordninační polymery mívají také pravidelnou stereochemii a mohou být izotaktické a nebo syndiotaktické, ne jen ataktické, a tak mít krystalickou strukturu, zatímco ostatní polymery bývají amorfní. Tyto rozdíly způsobují odlišné vlastnosti nízkohustotního polyethylenu oproti polyethylenu vysokohustotnímu či ultravysokohustotnímu.

Koordinační polymerizace nealkenových substrátů

Koordinační polymerizaci lze použít i u nealkenových substrátů. Byla prozkoumána polymerizace dihydro- a trihydrosilanů pomocí dehydrogenačního párování, která ale nebyla uvedena do průmyslového využití. Součástí tohoto procesu je koordinační reakce a také oxidační adice Si-H center na komplexy kovů.[12][13]

Za přítomnosti Lewisových kyselin se laktidy polymerují na polylaktidy:[14][15]

Odkazy

Související články

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Coordination polymerization na anglické Wikipedii.

  1. ↑ Polymer science and technology (2000) Robert Oboigbaotor Ebewele
  2. ↑ Kent and Riegel's handbook of industrial chemistry and biotechnology, Volume 1 2007 Emil Raymond Riegel, James Albert Kent
  3. ↑ Coordination Polymerization A Memorial to Karl Ziegler. [s.l.]: Academic Press, 1975. ISBN 978-0-12-172450-4. 
  4. ↑ Akifumi Nakamura; Shingo Ito; Kyoko Nozaki. Coordination−Insertion Copolymerization of Fundamental Polar Monomers. Chemical Reviews. 2009, s. 5215–5244. PMID 19807133. 
  5. ↑ Lynda K. Johnson; Stefan Mecking; Maurice Brookhart. Copolymerization of Ethylene and Propylene with Functionalized Vinyl Monomers by Palladium(II) Catalysts. Journal of the American Chemical Society. 1996, s. 267–268. 
  6. ↑ Drent Eite; Rudmer Van Dijk; Roel Van Ginkel; Bart Van Oort; Robert. I. Pugh. Palladium catalysed copolymerisation of ethene with alkylacrylates: polar comonomer built into the linear polymer chainElectronic supplementary information (ESI) available: NMR data for entries 1, 9, 10, 12 and size exclusion chromatographic data for entries 1, 3, 8, 12. See http://www.rsc.org/suppdata/cc/b1/b111252j/. Chemical Communications. 2002, s. 744–745. 
  7. ↑ Takuya Kochi; Shusuke Noda; Kenji Yoshimura; Kyoko Nozaki. Formation of Linear Copolymers of Ethylene and Acrylonitrile Catalyzed by Phosphine Sulfonate Palladium Complexes. Journal of the American Chemical Society. 2007, s. 8948-8949. 
  8. ↑ Walter Kaminsky. Highly Active Metallocene Catalysts For Olefin Polymerization. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1998, s. 1413-1418. 
  9. ↑ J. Klosin; P. P. Fontaine; R. Figueroa. Development of Group Iv Molecular Catalysts for High Temperature Ethylene-Α-Olefin Copolymerization Reactions. Accounts of Chemical Research. 2015, s. 2004-2016. 
  10. ↑ Lars Friebe, Oskar Nuyken and Werner Obrecht "Neodymium-Based Ziegler/Natta Catalysts and their Application in Diene Polymerization" Advances in Polymer Science, 2006, Volume 204, Pages 1-154. DOI:10.1007/12_094
  11. ↑ Eugene Y.-X. Chen. Coordination Polymerization of Polar Vinyl Monomers by Single-Site Metal Catalysts. Chemical Reviews. 2009, s. 5157-5214. 
  12. ↑ C. Aitken; J. F. Harrod; U. S. Gill. Structural studies of oligosilanes produced by catalytic dehydrogenative coupling of primary organosilanes. Canadian Journal of Chemistry. 1987, s. 1804–1809. 
  13. ↑ T. Don Tilley. The Coordination Polymerization of Silanes to Polysilanes by a "σ-bond Metathesis" Mechanism. Implications for Linear Chain Growth. Accounts of Chemical Research. 1993, s. 22–29. 
  14. ↑ R. Auras; L.-T. Lim; S. E. M. Selke; H. Tsuji. Poly(lactic acid): Synthesis, Structures, Properties, Processing, and Applications. [s.l.]: Wiley, 2010. ISBN 978-0-470-29366-9. 
  15. ↑ Odile Dechy-Cabaret; Blanca Martin-Vaca; Didier Bourissou. Controlled Ring-Opening Polymerization of Lactide and Glycolide. Chemical Reviews. 2004, s. 6147–6176. 
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Koordinační_polymerizace&oldid=17708986“