Катализаторы Циглера-Натта

Для стереорегулирования наиболее эффективными оказались катализаторы, названные катализаторами Циглера-Натта (по именам открывших и исследовавших их ученых).

Эти катализаторы представляют собой смеси ряда металлоорганических соединений (алюминийсодержащих, магнийсодержащих, цинксодержащих и некоторых других) с хлоридами некоторых переходных элементов (используются соединения d-элементов).

Наиболее известной системой является AlR₃·TiCl₃, где на поверхности кристалла TiCl₃ образуется его комплекс (соединение) с AlR_3, который является активным центром полимеризации. В случае пропилена (наиболее практически важный случай) можно получить изотактический полипропилен. Механизм процесса можно представить схемой:

Пропилен полимеризуется с высокими скоростями с образованием изотактического полипропилена. По такому же механизму образуется линейный высокомолекулярный полиэтилен низкого давления.

Было обнаружено, что катализаторы Циглера-Натта позволяют получать целый ряд стереорегулярных полимеров. Один и тот же мономер в присутствии разных катализаторов полимеризуется с образованием различных продуктов. Например, при использовании разных катализаторов при полимеризации бутадиена можно наблюдать следующую картину:

Таблица 11.2

Строение бутадиена при использовании различных катализаторов

Т.е. варьируя структуру катализатора, можно получать полибутадиен различного строения.

Найдены и другие координационно-ионные катализаторы, позволяющие получать стереорегулярные полимеры. Примером могут быть соединения Ni, образующие π-комплексы с двойными связями диена и концом растущей цепи (π-аллильные комплексы).

Специальным видом координационно-ионной полимеризации следует считать реакции, катализируемые соединениями вольфрама и некоторых других элементов. Эти соединения оказались активными в реакциях метатезиса олефинов. В случае циклоолефинов они вызывают полимеризацию с образованием полимеров, сохраняющих степень ненасыщенности исходных циклических мономеров. Это означает, что под действием катализатора рвутся сразу две связи .

Предполагается, что активными центрами являются стабилизированные комплексообразованием карбены.

Вопросы для самостоятельной проработки:

1. Какие соединения являются возбудителями координационно-ионной полимеризации?

2. Возможно ли получение структур с определенным пространственным строением методом координационно-ионной полимеризации?

3. Какие катализаторы относятся к катализаторам Циглера-Натта? В чем их особенность?

Задачи для самостоятельного решения

3. Методы получения и структура основных типов полимеров

3.1. Виды полимеризации. Инициирование и ингибирование полимеризации

Вопрос 1319

3.4. Ионная и ионно-координационная полимеризация

Вопросы 4501 – 4503, 4404 – 4409, 4310 - 4315