आयनिक और समन्वय बहुलकीकरण
आयनिक और समन्वय बहुलकीकरण कार्बनियनिक, कार्बोकेशनिक, या धातु-कार्बन सक्रिय केंद्रों के माध्यम से श्रृंखलाओं को बढ़ाते हैं, जो जीवित चरित्र, मोनोमर चयनात्मकता, और—पॉलीओलेफिन के लिए सबसे महत्वपूर्ण—स्टीरियोकेमिकल नियंत्रण प्रदान करते हैं जो रेडिकल विधियों द्वारा प्रदान नहीं किया जा सकता है।
Definition
आयनिक बहुलकीकरण श्रृंखला-वृद्धि बहुलकीकरण है जिसमें प्रसार केंद्र एक कार्बनियन (आयनिक) या कार्बोकेशन (धनायनिक) होता है; समन्वय बहुलकीकरण श्रृंखला-वृद्धि है जिसमें मोनोमर एक संक्रमण-धातु उत्प्रेरक पर धातु-कार्बन बंधन में सम्मिलित होता है, अक्सर स्टीरियोकेमिकल नियंत्रण के साथ।
Scope
यह विषय आयनिक बहुलकीकरण और उसके जीवित व्यवहार, इलेक्ट्रॉन-समृद्ध मोनोमर के धनायनिक बहुलकीकरण, और ज़िग्लर-नाटा और एकल-साइट मेटालोसीन प्रणालियों सहित संक्रमण-धातु उत्प्रेरकों पर समन्वय बहुलकीकरण को शामिल करता है। यह मजबूत न्यूक्लियोफाइल या इलेक्ट्रोफाइल द्वारा आरंभ, प्रति-आयन और विलायक की भूमिका, अच्छी तरह से व्यवहार करने वाली आयनिक प्रणालियों में पारस्परिक समापन की अनुपस्थिति, और समन्वय-विकसित पॉलीओलेफिन की उत्प्रेरक-नियंत्रित स्टीरियोरेगुलैरिटी (आइसोटैक्टिक, सिंडियोटैक्टिक) को संबोधित करता है।
Core questions
- आयनिक बहुलकीकरण जीवित क्यों हो सकता है जबकि रेडिकल बहुलकीकरण सामान्यतः नहीं होता है?
- प्रति-आयन और विलायक ध्रुवीयता आयनिक प्रसार दरों और स्टीरियोकेमिस्ट्री को कैसे नियंत्रित करते हैं?
- ज़िग्लर-नाटा और मेटालोसीन उत्प्रेरक पॉलीओलेफिन में टैक्टिसिटी को कैसे नियंत्रित करते हैं?
- कौन से मोनोमर आयनिक, धनायनिक, या समन्वय तंत्रों के पक्ष में होते हैं, और क्यों?
Key theories
- जीवित आयनिक बहुलकीकरण
- कठोरता से शुद्ध, अप्रोटिक परिस्थितियों में, कार्बनियनिक श्रृंखला के सिरे समाप्त या स्थानांतरित नहीं होते हैं, इसलिए सभी श्रृंखलाएं एक साथ शुरू होती हैं और मोनोमर समाप्त होने तक बढ़ती हैं, जिससे लगभग एक समान मोलर द्रव्यमान प्राप्त होता है और अनुक्रमिक मोनोमर जोड़ द्वारा अच्छी तरह से परिभाषित ब्लॉक कोपॉलीमर बनाने की क्षमता मिलती है।
- समन्वय प्रविष्टि और स्टीरियोकंट्रोल
- मोनोमर एक संक्रमण-धातु केंद्र के साथ समन्वय करता है और धातु-कार्बन बंधन में सम्मिलित होता है; उत्प्रेरक की लिगैंड ज्यामिति प्रत्येक प्रविष्टि के अभिविन्यास को निर्धारित करती है, जिससे आइसोटैक्टिक या सिंडियोटैक्टिक पॉलीओलेफिन प्राप्त होते हैं जो रेडिकल मार्गों द्वारा अगम्य होते हैं।
Mechanisms
आयनिक बहुलकीकरण में एक मजबूत न्यूक्लियोफाइल (जैसे ऑर्गेनोलिथियम) एक विनाइल मोनोमर में जुड़कर एक कार्बनियन बनाता है जो फैलता है जबकि उसका प्रति-आयन जुड़ा रहता है; अशुद्धियों की अनुपस्थिति में कोई अंतर्निहित समापन नहीं होता है। धनायनिक बहुलकीकरण में एक मजबूत अम्ल या लुईस-अम्ल-जनित इलेक्ट्रोफाइल एक कार्बोकेशन बनाता है जो तेजी से फैलता है लेकिन श्रृंखला स्थानांतरण और समापन के लिए प्रवृत्त होता है। समन्वय बहुलकीकरण में मोनोमर बार-बार ज़िग्लर-नाटा या एकल-साइट उत्प्रेरक पर धातु-अल्काइल बंधन में सम्मिलित होता है, जिसमें धातु समन्वय क्षेत्र क्षेत्र- और स्टीरियोरेगुलैरिटी को लागू करता है।
Clinical relevance
समन्वय बहुलकीकरण वैश्विक पॉलीओलेफिन उद्योग का आधार है, जो नियंत्रित क्रिस्टलीयता और यांत्रिक गुणों के साथ उच्च-घनत्व पॉलीथीन और स्टीरियोरेगुलर पॉलीप्रोपाइलीन का उत्पादन करता है; मेटालोसीन उत्प्रेरक सूक्ष्म संरचना और कोमोनोमर समावेशन को और अधिक ट्यून करते हैं। जीवित आयनिक बहुलकीकरण थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर्स जैसे स्टाइरीन-ब्यूटाडीन-स्टाइरीन ब्लॉक कोपॉलीमर और अनुसंधान के लिए सटीक मॉडल पॉलीमर को रेखांकित करता है।
History
कार्ल ज़िग्लर ने लगभग 1953 में एथिलीन के लिए कम दबाव वाले संक्रमण-धातु उत्प्रेरकों की खोज की, और गिउलिओ नाटा ने उन्हें स्टीरियोरेगुलर पॉलीप्रोपाइलीन तक बढ़ाया, इस कार्य को 1963 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। माइकल स्ज़्वार्क ने 1956 में जीवित आयनिक बहुलकीकरण का प्रदर्शन किया, और घुलनशील मेटालोसीन एकल-साइट उत्प्रेरकों के बाद के विकास ने पॉलीओलेफिन सूक्ष्म संरचना पर अभूतपूर्व नियंत्रण प्रदान किया।
Key figures
- Karl Ziegler
- Giulio Natta
- Michael Szwarc
- Walter Kaminsky
Related topics
Seminal works
- odian2004
- young2011
Frequently asked questions
- आयनिक बहुलकीकरण अक्सर जीवित क्यों होता है जबकि रेडिकल बहुलकीकरण नहीं होता है?
- दो कार्बनियन उस तरह से संयोजित नहीं हो सकते जैसे दो रेडिकल करते हैं, क्योंकि समान आवेश एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं और स्वच्छ परिस्थितियों में श्रृंखला स्थानांतरण से बचा जा सकता है। शुद्ध, शुष्क, अप्रोटिक प्रणालियों के साथ श्रृंखला के सिरे बस बने रहते हैं, इसलिए बहुलकीकरण जीवित होता है।
- पॉलीप्रोपाइलीन के लिए समन्वय बहुलकीकरण क्यों आवश्यक है?
- प्रोपलीन का रेडिकल बहुलकीकरण केवल कम-मोलर-द्रव्यमान, अटैक्टिक, व्यावसायिक रूप से अनुपयोगी सामग्री देता है। ज़िग्लर-नाटा और मेटालोसीन उत्प्रेरक प्रत्येक मोनोमर प्रविष्टि के अभिविन्यास को नियंत्रित करते हैं, जिससे वास्तविक अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक क्रिस्टलीयता और शक्ति के साथ आइसोटैक्टिक पॉलीप्रोपाइलीन का उत्पादन होता है।