POL11 聚合物中的立体异构现象

目标:给出聚合物的定义,并说明立构规整性。

尽管不能直接从外形上观察,然而许多聚合物主链是由不对称碳原子连接成的,它们占据着四面体的中心。这可以通过将沿轴向的三维体系中的碳原子放在xy平面内。使聚丙烯链伸展为Z字形来说明。取代基可以位于这个平面的右侧或左侧。

聚丙烯的不对称碳原子有四个不同的取代基:H,CH3,以及两个不同的链段。在POL11中给出了多种可能的构型。

对每一个不对称碳原子有两种不同的立体异构体。如果所有的甲基(R)位于xz平面的同一侧,那么我们称其为全同聚丙烯(POL11-a)。如果它们交替位于左侧或右侧(POL11-b),那么我们称其为间同聚丙烯。如果甲基自由排布于左右两侧,就称其为无规聚丙烯(POL 11-c)。

在某种特殊络合物催化下,丙烯进行离子配位聚合,就可以工业合成具有立构规整性的聚丙烯。齐格勒和纳塔首次发现并使用了这种特殊的过渡金属(例如钒和钛)络合物,进行不同单体的聚合反应,由于这项工作,他们获得了1963年的诺贝尔化学奖。

全同和间同的聚丙烯比无规聚丙烯更容易结晶。它们具有一般聚合物不具备的物理性质。从商业角度看,全同聚丙烯是最具吸引力的一类异构形式。它具有很好的结晶性和高熔点(Tm ≥ 165°C),具有好的机械强度(高模量),难溶解,化学稳定,具有优良的电性质。这些特性使得这种聚合物材料被用于汽车、 纤维和地板表面涂料。然而它在氧化环境中不够稳定,因此必须防止其降解。