bài giảng tổng hợp các hợp chất cao phân tử

10/14/2010 1 PHẦN 2: TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ  Phân biệt các khái niệm sau:  Polycondensation  Polyaddition  Chain Polymerisation ( Chain – growth Polymerisation)  Step Polymerisation ( Step – growth Polymerisation)  Và lấy các ví dụ minh họa ? 1 TRÙNG HỢP MẠCH (CHAIN POLYMERISATION)  Là một trong những phương pháp phổ biến để tổng hợp các hợp chất cao phân tử.  Hầu hết các polime mạch cacbon dùng trong kỹ thuật như : Cao su tổng hợp, chất dẻo, sợi tổng hợp được sản xuất bằng cách trùng hợp mạch từ các monomer thích hợp.  Vậy, các loại monomer nào thì có khả năng thực hiện các phản ứng trùng hợp ? 2 10/14/2010 2 TRÙNG HỢP MẠCH (CHAIN POLYMERISATION)  Các monomer có chứa liên kết bội  Liên kết bội giữa các nguyên tử cacbon – cacbon  Vd: etylen, acetylen  Liên kết bội giữa nguyên tử cacbon – các nguyên tử khác ( như oxy, nitơ,…).  Vd: focmadehyt, focmaloxim (CH=NOH)  Các monomer no có cấu tạo vòng chứa dị nguyên tố  Vd: etylen oxit, ε-caprolactam. 3 CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHẢN ỨNG TRÙNG HỢP MẠCH 4 + Giai đoạn khơi mào + Giai đoạn phát triển mạch + Giai đoạn tắt mạch 10/14/2010 3  Ví dụ: nhóm cacbonyl chỉ có khả năng trùng hợp mạch bằng chất khơi mào ion 5 Ví dụ: Liên kết Cacbon - cacbon có khả năng trùng hợp mạch bằng chất khơi mào ion lẫn gốc tự do Phân ly theo kiểu dị ly (Heterolytic) Phân ly theo kiểu đồng ly (Homolytic) Aldehydes and ketones are polymerized by both anionic and cationic initiators  Tùy thuộc vào bản chất của trung tâm hoạt động là gốc tự do hay là ion mà ta có hai loại trùng hợp mạch:  Trùng hợp mạch gốc tự do (trùng hợp mạch theo cơ chế gốc tự do).  Trùng hợp mạch ion (trùng hợp mạch theo có chế ion).  Hiện nay, người ta xác định rằng:  Trùng hợp nhiệt, trùng hợp quang, trùng hợp khơi mào bằng các hợp chất peroxit, azo, diazo đều xảy ra theo cơ chế gốc tự do.  Trùng hợp ion xảy ra dưới tác dụng của xúc tác ( AlCl3, BF3, SnCl4, kim loại kiềm và kiềm thổ, các axit, các hợp chất cơ kim, các xúc tác phức,…) và vì vậy nó còn được gọi là Trùng hợp xúc tác. 6 10/14/2010 4 VIỆC TẠO RA CÁC TRUNG TÂM HOẠT HOẠT ĐỘNG CÓ TÙY THUỘC VÀO BẢN CHẤT CỦA MONOMER HAY KHÔNG ? 7 VÍ DỤ: TÙY THUỘC VÀO HIỆU ỨNG CẢM HAY HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG DO NHÓM THẾ GÂY NÊN TRÊN LIÊN KẾT ĐÔI MÀ MONOMER VINYL ĐƯỢC ƯU TIÊN TRÙNG HỢP BẰNG THEO CƠ CHẾ (CHẤT KHƠI MÀO) GỐC TỰ DO HAY ANION HAY CATION . CỤ THỂ: CÁC NHÓM THẾ CHO ĐIỆN TỬ: ALKOXY, ALKYL, ALKENYL, VÀ PHENYL LÀM TĂNG MẬT ĐỘ ĐIỆN TỬ TRÊN LIÊN KẾT ĐÔI CACBON – CACBON NÊN SẼ ƯU TIÊN TẠO RA TÂM CATION.  Ảnh hưởng của nhóm thế đối với việc tạo ra loại trung tâm hoạt động và quá trình phát triển mạch 8 Hiệu ứng cộng hưởng hay Hiệu ứng cảm ? 10/14/2010 5  Các nhóm thế rút điện tử: Cyano và carbonyl (aldehyde, ketone, acid, hay ester) làm giảm mật độ điện tử trên nối đôi nên sẽ tạo ra tâm Anion 9 Hiệu ứng cộng hưởng hay Hiệu ứng cảm ? NHÓM THỂ CHỈ CÓ THỂ GÂY RA HIỆU ỨNG CỘNG HƯỞNG HAY CHỈ CÓ THỂ GÂY RA HIỆU ỨNG CẢM HAY LÀ CÓ CÓ THỂ GÂY RA CẢ HAI CẢ HAI ?  Phản ứng polime hóa xảy ra theo cơ chế ion (Cation, anion) có tính chọn lọc cao hơn so cơ chế Gốc tự do ? 10 10/14/2010 6 ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC SẮP XẾP CỦA MONOMER TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN MẠCH.  Gốc tự do được phát triển theo hai cách:  Cách I: 11 Trùng hợp mạch theo cơ chế gốc tự do ( Radical chain Polymerisation)  Cách II 12  Ứng với mỗi cách thì mạch polime được phất triển theo chiều hướng khác nhau -> thu được các polime có cấu trúc khác nhau. Và 10/14/2010 7 VIỆC TẠO THÀNH POLIME CÓ CẤU TRÚC H-H (HEAD TO HEAD) ƯU TIÊN HƠN HAY POLIME CÓ CẤU TRÚC H-T ( HEAD TO TAIL) ƯU TIÊN HƠN ? 13 Thực nghiệm chứng minh ảnh hưởng của cấu trúc sắp xếp của monomer trong quá trình phát triển mạch ?. 14 10/14/2010 8 TỔNG HỢP POLIME H-H 15  H–H poly(vinyl chloride) ?  H-H polystyrene ? [Kawaguchi et al., 1985; Vogl; 2000; Vogl et al., 1999]. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH POLIME HÓA  Quá trình polime hóa thực sự là một chuổi các phản ứng hóa học xảy ra trong 3 giai đoạn:  Khơi mào (Initiation)  Phát triển mạch (Propagation)  Tắt mạch (Termination)  Quá trình chuyền mạch ( Chain transfer) 16 10/14/2010 9 10/14/2010 10 . như : Cao su tổng hợp, chất dẻo, sợi tổng hợp được sản xuất bằng cách trùng hợp mạch từ các monomer thích hợp.  Vậy, các loại monomer nào thì có khả năng thực hiện các phản ứng trùng hợp ? 2 10/14/2010 2 TRÙNG. Polymerisation)  Và lấy các ví dụ minh họa ? 1 TRÙNG HỢP MẠCH (CHAIN POLYMERISATION)  Là một trong những phương pháp phổ biến để tổng hợp các hợp chất cao phân tử.  Hầu hết các polime mạch cacbon. 10/14/2010 1 PHẦN 2: TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT CAO PHÂN TỬ  Phân biệt các khái niệm sau:  Polycondensation  Polyaddition  Chain Polymerisation