第五章配位聚合解析

第五章配位聚合解析
第五章配位聚合解析

第五章 配位聚合 习题参考答案

1.举例说明聚合物的异构现象,如何评价聚合物的立构规整性?

解答:

(1)聚合物的异构现象:

① 结构异构聚合物,如聚甲基丙烯酸甲酯与聚丙烯酸乙酯:

CH 3

|

-[-CH 2-C-]n - -[-CH 2-CH-]n -

| |

CO 2CH 3 CO 2C 2H 5

聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸乙酯

② 几何异构聚合物,汉分子链中由于双键或环形结构上取代基在空间排列方式不同造成的立体异构称为几何异构,也称顺-反异构。如丁二烯聚合所形成的1,4-聚丁二烯,其结构单元有顺式结构和反式结构两种:

~~~CH 2 CH 2~~~ ~~~CH 2 H

C = C C = C

H H H CH 2~~~ 顺式结构(顺-1,4聚丁二烯) 反式结构(反-1,4聚丁二烯)

③ 光学异构聚合物,如聚环氧丙烷有一个真正的手性碳原子:

H

|

~~~O-C *-CH 2~~~

|

CH 3

④ 构象异构聚合物,当大分子链中原子或原子团绕单键自由旋转所占据的特殊空间位置或单键连接的分子链单元的相对位置的改变称构象异构。构象异构可以通过单键的旋转而互相转换。

(2)当大分子链上大部分结构单元(大于75%)是同一种立体构型时,称该大分子为有规立构聚合物,或立构规整聚合物、定向聚合物。反之,称为无规立构聚合物。

2.写出下列单体聚合后可能出现的立构规整聚合物的结构式及名称:

(1)CH 2=CH-CH 3

(2)CH 2-CH-CH 3

O

(3)CH 2=CH-CH=CH 2

CH 3

|

(4)CH 2 =C-CH=CH 2 解答:

(1) 聚丙烯

全同聚丙烯(R 为甲基) 间同聚丙烯(R 为甲基)

全规聚环氧丙烷 间规聚环氧丙烷 (3) 丁二烯

~~~CH 2

CH 2~~~ ~~~CH 2 H

C = C C = C

H

H 2~~~ 顺式结构(顺-1,4聚丁二烯)

反式结构(反-1,4聚丁二烯)

R 为乙烯基)

间同1,2-聚丁二烯(R 为乙烯基)

(4) 异戊二烯

~~~CH 2 CH 2~~~

~~~CH 2 H C = C

C = C CH 3

CH 3 2~~~ 顺式结构(顺-1,4聚异戊二烯)

反式结构(反-1,4聚异戊二烯) 全同3,4-聚异戊二烯(R 为-C(CH 3)=CH 2)

间同

3,4-32)

全同1,2-聚异戊二烯(R 乙烯基)

间同3,4-聚异戊二烯(R 为乙烯基)

3.什么是配位聚合?主要有几类催化剂(或引发剂),各有什么特点?

解答:

(1)配位聚合:是指单体分子的碳-碳双键先在显正电性的低价态过渡金属的空位上配位,形成某种形式的络合物(常称σ-π络合物),经过四元环过渡态,随后单体分子插入过渡金属-碳键中进行增长的聚合过程。又称络合聚合、插入聚合。

(2)主要催化剂类型:

① Ziegler-Natta催化剂。主要由Ⅳ~Ⅷ族过渡金属卤化物和Ⅰ~Ⅲ族的有机金属化合物组成。可用于α-烯烃、二烯烃和环烯烃的配位聚合,种类繁多,催化能力强。

②π烯丙基过渡金属型催化剂。主要为Ⅳ~Ⅷ族过渡金属或铀的π-烯丙基卤化物,主要用于二烯烃的配位聚合。

③烷基锂引发剂。习惯上属于阴离子聚合,但用于二烯烃聚合时本质上也属于配位聚合。

4.简述配位聚合(络合聚合、插入聚合),定向聚合(有规立构聚合),Ziegler-Natta聚合的特点,相互关系。

解答:

配位聚合、络合聚合、插入聚合是同义语,是从单体在活性中心处的反应机理的角度讨论问题。任何聚合反应,只要包括单体在活性中心处的配位(或络合)、活化的单体插入金属-烷基键中进行增长,均属于配位聚合。如用Ziegler-Natta催化剂进行的α-烯烃、二烯烃、环烯烃和极性烯类单体的聚合;烷基锂引发的二烯烃聚合等。配位聚合产物大多数是立构规整聚合物,但并不是说必须是立构规整聚合物,如用Ziegler-Natta催化剂进行的乙烯聚合,产物就谈不上立体异构,再如很多对丙烯有活性的Ziegler-Natta催化剂,其产物的全同指数并不高。

定向聚合、有规立构聚合是同义语,是从聚合所得产物的角度讨论问题。任何引发体系,聚合反应,聚合方法,只要得到立构规整产物,即为定向聚合。

Ziegler-Natta聚合通常是指采用Ziegler-Natta催化剂的任何单体的聚合和共聚合,产物可以是立构规整聚合物,也可以不是立构规整聚合物。

5.对自由基聚合、离子聚合、配位聚合对所合成聚合物立构规整性的控制能力进行分析,并给予简要解释。

解答:

①自由基聚合活性中心有一个电子,没有反离子,对产物的立构基本没有控制能力。

②离子聚合活性中心为一离子对,单体插入增长,因此对产物的立构有一定的控制能力。

③配位聚合单体在活性中心处按一定方向配位,再插入增长,因而对立构有强的控制能力。

6.丁基锂引发苯乙烯和异戊二烯聚合属于阴离子聚合,它们是否也属于配位聚合,简述理由。

解答:

①丁基锂引发苯乙烯为典型的阴离子聚合,反应为直接亲核加成,不属配位聚合。

②丁基锂引发异戊二烯聚合属于阴离子聚合,但从增长看,单体先与活性中心形成某种形式的络合物,再插入增长,因此也属配位聚合。

7.下列引发剂何者能引发乙烯、丙烯、丁二烯的配位聚合:

(1)n-C4H9Li

(2)α-TiCl3 / AlEt2Cl

(3)(π-C3H5)NiCl

(4)TiCl4 / AlEt3

解答:

①n-C4H9Li可引发丁二烯进行配位聚合。

②α-TiCl3 / AlEt2Cl可引发丙烯进行配位聚合。

③(π-C3H5)NiCl可引发丁二烯进行配位聚合。

④TiCl4 / AlEt3可引发乙烯进行配位聚合。

8.比较阳离子引发剂、阴离子引发剂和Ziegler-Natta催化剂有何异同。

解答:

阳离子引发剂为路易斯酸。阴离子聚合引发为路易氏碱。两组分Ziegler-Natta催化剂的主催化剂是路易氏酸,共催化剂是路易氏碱,但由二者组成的Ziegler-Natta催化剂既不是阳离子聚合也不是阴离子聚合,而是配位阴离子聚合。

9.简述两组分Ziegler-Natta催化剂、三组分Ziegler-Natta催化剂、载体型Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂和后过渡金属催化剂的组成和特点。

解答:

①两组分Ziegler-Natta催化剂:

组成:主催化剂主要由Ⅳ~Ⅷ族过渡金属卤化物组成,共催化剂主要由Ⅰ~Ⅲ族的有机金属化合物组成。

特点:最典型和基本的Ziegler-Natta催化剂,配位聚合的主要催化剂。

②三组分Ziegler-Natta催化剂:

组成:在两组分基础上再加入第三组分路易氏碱:含氧有机化合物、含磷有机化合物、含硫有机化合物、含氮有机化合物、含硅有机化合物、芳烃、脂肪烃、脂环烃及其卤代衍生物、金属卤化合物及络合物。

特点:加入第三组分可以提高催化剂活性,有些可以提高催化剂的定向能力。

③载体型Ziegler-Natta催化剂:

组成:将一种或几种过渡金属(Ti、V、Cr)化合物载负在无机物固体表面或高分子物上(如MgO、Mg(OR)Cl、MgCl2、Mg(OR)2、RMgX等)形成主催化剂,共催化剂仍为烷基金属化合物。

特点:提高活性中心数目,进而可提高催化剂活性及提高催化剂的定向能力。

④茂金属催化剂:

组成:由过渡金属(多为ⅣB族钛、锆、铪)或稀土金属元素与至少一个环戊二烯(简称茂)或环戊二烯衍生物生物配体组成的一类有机金属配合物为主催化剂,以烷基铝氧烷或有机硼化物作助催化剂组成的催化体系。

特点:

(1)催化活性高,由于为均相体系,几乎所有催化剂均为活性中心。

(2)催化活性中心单一,可得到窄相对分子质量分布的聚合物。

(3)改变催化剂结构可以有效地控制产物的相对分子质量、相对分子质量分布、共聚组成、序列结构、支化度、密度、熔点等指标,即可实现可控聚合。

(4)基本为均相体系,便于对活性中心状态、立构规整聚合物的形成机理等进行研究。

(5)茂金属催化剂的一个主要缺点是共催化剂MAO的用量过大,而MAO过高的成本制约了茂金属催化剂的应用。如何减少MAO用量,或用其它共催化剂代替MAO是茂金属催化剂研究的一个重要领域。

⑤后过渡金属催化剂

组成:以Ⅶ族过渡金属为主催化剂,在MAO或有机硼助催化剂活化后对烯烃聚合有高活性的新一代烯烃催化剂。

特点:与Ziegler-Natta催化剂和茂金属催化剂相比,后过渡金属催化剂既增大了活性中心原子的立体效应,又通过共轭体系的电子效应使中心原子的正电性得以改变,更适合于α-烯烃的配位和插入;由于改变了配体,使Ⅶ族过渡金属催化剂对α-烯烃呈现出高的活性;催化剂制备容易,在空气中相当稳定,可长期保存使用。后过渡金属催化剂可以合成出许多以前无法得到的聚合物。

10.简述Ziegler-Natta催化剂开发的意义。

解答:

20世纪50年代出现的Ziegler-Natta催化剂是高分子化学发展史上的一个里程碑:以此为开端开发出一大类催化剂;它的出现使50年代以来由于石油化学工业的发展为高分子合成提供的大量廉价原料中最后一大类-丙烯实现了工业化生产,并且在常温常压下得到线型聚乙烯及人们渴望已久的合成天然橡胶-高顺式聚异戊二烯;通过对聚丙烯的结构分析,揭示并证明了聚合物的立体异构现象,使α-烯烃、共轭二烯烃及其它不饱和单体的立体规整聚合成为可能;通过对聚合反应的研究,提出了配位阴离子聚合的机理;所有这些成就使高分子化学进入了一个全新的发展时期。1963年Ziegler 和Natta因其在这方面的杰出贡献而共同荣获诺贝尔化学奖。

11.丙烯进行自由基聚合、离子聚合及配位阴离子聚合时能否形成高分子聚合物?为什么?怎样分离和鉴定所得聚合物为全同聚丙烯?

解答:

①丙烯只有一个较弱的推电子基,阳离子聚合困难,无法阴离子聚合,如进行自由基聚合,易形成稳定的烯丙基自由基,无法进行增长。因此只有在具有强催化能力的配位聚合才能得到聚合物。

②常用沸腾正庚烷萃取法。将不溶于沸腾正庚烷的部分所占的百分重量代表等规立构聚丙烯含量:

沸腾正庚烷萃取剩余物重

聚丙烯的全同指数(IIP)= ────────────×100 %

未萃取时的聚合物总重

12.在用Ziegler-Natta催化剂进行α-烯烃聚合理论研究中曾提出过自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合机理,但均未获得公认,试对其依据和不足之处加以讨论。

解答:

①自由基聚合机理:

1954年,C.D.Nenitzescu提出自由基机理,认为过渡金属卤化物被部分烷基化,随后烷基过渡金属化合物分解,过渡金属被还原,同时产生自由基R·并引发自由基聚合:

AlR3 + TiCl4→ RTiCl3 + AlR2Cl

RTiCl3 → R·+ ·TiCl3

└→ TiCl3

R·+ 单体→ 聚合物

这一机理被后面的许多实验结果所否定。如使用在自由基聚合中有明显链转移作用的异丙苯作溶剂进行Ziegler-Natta聚合,产物相对分子质量并不降低。此外,聚合物的支化度低,催化剂活性中心寿命长等事实,都与一般的自由基聚合规律不符。

②阳离子聚合机理:

H.Uelzman提出AlR3和TiCl4可形成络合阳离子:

AlR3 + TiCl4→ TiCl2+AlR3Cl-

该阳离子络合物可引发丙烯进行阳离子聚合。但由于α-烯烃使用Ziegler-Natta催化剂的聚合速率随双键上烷基R的增大而降低,即存在:

CH2=CH2 >CH2=CH-CH3 >CH2=CH-CH2-CH3

这一顺序正好与阳离子聚合活性顺序相反,所以阳离子聚合机理没有得到承认。

③阴离子聚合机理:

A.J.Anderson基于RTiCl3 的异裂,提出阴离子聚合机理:

RTiCl3 → R- + +TiCl3

R- + 单体→ 聚合物

这种典型阴离子聚合机理由于无法解释丙烯是如何形成立构规整聚合物的,因而未得到人们的认可。

13.简述丙烯配位聚合时,Natta的双金属机理和Cossrr-Arlman的单金属机理的基本论点,各自的实验依据,这两种机理各解释了什么问题及存在的主要不足。

解答:

①Natta的双金属机理

基本论点:

(1)离子半径小、电正性强的有机金属化合物在TiCl3表面上化学吸附,形成缺电子桥形络合物,这一络合物为聚合的活性种。

(2)富电子的丙烯在亲电子的过渡金属(如Ti)上配位(或叫π络合),即在Ti上引发生成。

(3)该缺电子桥形络合物部分极化后,被络合(或配位)的单体和桥形络合物形成六元环过渡态。

(4)当极化的单体插入Al-C键后,六元环结构瓦解,重新形成四元环缺电子桥形络合物。

由于聚合时首先是富电子的丙烯在Ti上配位,Al-Et键断裂,Et接到单体的β碳上,因此称为配位阴离子聚合。

主要实验依据是:

(1)共催化剂的作用由多种实验可看出共催化剂对聚丙烯的IIP有较大影响,说明共催化剂参与了活性种的形成,并应成为活性种的组成部分。

(2)可溶性引发剂的研究推定存在Ti…Cl…Al为缺电子三中心键或称氯桥结构

(3)对所得聚乙烯进行端基分析,表明均含有14C,由此认为钛化合物和铝化合物形成活性种,聚合链连在铝上,即在铝上增长。

根据以上实验依据,G..Natta提出丙烯在双金属桥形络合物上进行配位阴离子聚合的机理,主要论点为:

解释的问题及存在的主要不足:

Natta双金属机理首先提出了配位聚合的概念,这一概念至今尚有普遍意义;其次提出了活性中心,建立了活性中心的反应图像;考虑了共催化剂的作用。

最大不足是在铝上增长。另一个明显不足是没有涉及立构规整的成因。

②Cossrr-Arlman的单金属机理

基本论点:

(1)活性中心是一个以Ti+3离子为中心、Ti上带有一个烷基(或增长链)、一个空位(1位)和四个氯的五配位正八面体。

(2)AlR3先在五氯配体Ti+3的空位上与Ti配位,然后Ti上Cl5和AlR3上的R发生烷基-卤素交换,结果Ti被烷基化,并再生出一个最开始空位。AlR3只是起使Ti烷基化的作用。

(3)丙烯在TiCl3表面上定向吸附,在空位处与Ti+3配位(称π络合),烯烃的双键平行于Cl3-Ti-R,而烯烃上的烷基向远处远离Ti上的R基,形成一个四元环过渡态。R基接近丙烯的β碳原子,发生顺式加成。总的结果是丙烯在Ti-C键间插入增长,同时空位回到原位。

(4)在下一个丙烯分子占据空位之前链又跳回到空位上来,恢复最开始空位。这样丙烯的配

位和增长就始终在最开始空位上进行,由此得到全同聚丙烯。

主要实验依据是:

(1)对于传统的二元Ziegler-Natta催化剂有许多实验证明链增长活性中心是在过渡金属-碳键上进行的。

(2)对α-TiCl3-Al(CH3)3反应前后及用于催化丙烯聚合后的电镜照片进行了分析,表明增长的活性中心是在晶体的边棱上。这是对Cossee-Arlman的单金属机理的最直接的证明。

解释的问题及存在的主要不足:

(1)每增长一次,分子链与空位互换一次位置在热力学上不够合理。

(2)对共催化剂的作用重视不够。

14.使用Ziegler-Natta催化剂时须注意什么问题,聚合体系、单体、溶剂等应采用何种保证措施?聚合结束后用什么方法除去残余催化剂?

解答:

①Ziegler-Natta催化剂的主催化剂是路易氏酸,为常用的阳离子聚合引发剂;共催化剂是路易氏碱,为常用的阴离子聚合引发剂。因此聚合体系、单体、溶剂等应采用的保证措施与离子聚合相同,如原料精制、装置氮气保护,隔绝空气、水等。

②一般高效Ziegler-Natta催化剂用量少,可不脱除催化剂,如有需要,可加入水、醇螯合剂脱除。

15.用Ziegler-Natta催化剂进行乙烯、丙烯聚合时,为何能用氢气调节聚合物的相对分子质量?

解答:

利用了活性中心向氢的链转移作用原理:

Ti:CH2-CH~R → Ti-H + CH3-CH~R

↑ ↑ | |

H :H CH3 CH3

以上反应所形成的Ti-H或Ti-R同单体反应可再形成活性中心,继续进行聚合。但用氢调节相对分子质量时,聚合速率也会下降。

16.比较合成HDPE、LDPE、LLDPE在催化剂、聚合机理、产物结构上的异同。

解答:

①HDPE:高密度聚乙烯,Ziegler-Natta催化剂,配位聚合,常温低压,产物为线形结构,密度高。又称低压聚乙烯。

②LDPE:低密度聚乙烯,微量氧为引发剂,自由基聚合,高温高压,产物为多支化结构,密度低。又称高压聚乙烯。

③LLDPE:线形低密度聚乙烯,Ziegler-Natta催化剂,配位聚合,常温低压,为乙烯和α-烯烃的共聚物,产物为线形,但存在一定侧基(支链)。

17.二烯烃配位聚合催化剂主要有哪几类?

解答:

①Ziegler-Natta催化剂:最常用的主催化剂为Ti、V、Cr、Mo、Ni和Co的卤化物、氧卤化物、乙酰丙酮螯合物和Ni、Co的羧酸盐等。助催化剂有RLi、R2Mg、AlR3等,主要为有机铝化合物。

②π-烯丙基型催化剂:主要是π-烯丙基镍型催化剂。

③锂系引发剂:主要是有机锂。

18.简述用Ziegler-Natta 催化剂、π-烯丙基型催化剂引发丁二烯聚合的机理。

解答:

① Ziegler-Natta 催化剂:单体-金属双配位络合机理

(1)单体-金属双配位络合机理 此机理的理论基础是分子轨道理论,认为单体加成的类型取决于单体在过渡金属上的配位方式。从单体和过渡金属正八面体的配位座间距离来考虑,丁二烯进行单座配位(反式配位)和双座配位(顺式配位)都有可能。顺式配位的单体1,4-插入得顺-1,4聚丁二烯,反式配位的单体1,4-插入得反-1,4聚丁二烯,1,2-插入得1,2聚丁二烯。

(2)双金属络合机理 与丙烯双金属机理很相似,丁二烯首先与一定结构的催化剂络合物进行配位,然后丁二烯单体插入Al-C 键进行增长。聚合物的立构取决于单体性质和催化剂的组成和结构,如采用镍系催化体系,则可得到顺式结构。

② π-烯丙基型催化剂:

Kormer 理论:(烯烃配位聚合理论与实践P243)

π-烯丙基-MtX 在丁二烯存在下可形成σ-烯丙基络合物,又可转变为π-烯丙基络合物,它又可以同式和对式两种形式存在。当链端为π-烯丙基络合物,如丁二烯进攻对式,形成顺式结构;进攻同式,形成反式结构。

19.什么叫开环易位聚合?

解答:

环烯烃借助于C=C 双键与过渡金属配位,双键断裂并不断易位,使环不断扩大,最后形成主链中含C=C 双键的大环烯烃或线型大分子的聚合称为开环易位聚合(ring opening metathesis polymerization ),简称ROMP ,也有的译为开环歧化聚合。如降冰片烯的聚合反应:

20.简述易位聚合的机理、主要单体和催化剂类型。

解答:

① 对开环易位聚合的聚合机理研究还委不充分,下面介绍两种比较典型的机理:

一种是将有机化学的“烯烃易位”反应机理引伸到环烯烃的开环聚合,认为环烯烃的双键同样与W 配位,然后经过似环丁烷中间体发生亚烷基交换:

这种机理表明,环烯烃开环聚合的链增长是通过不断双键断裂易位进而环的尺寸不断扩大来进行的。

另一种是对于碳-金属卡宾型催化剂,提出的机理为:

引发反应是环烯烃中双键与金属卡宾配位后生成金属杂环丁烷过渡态,环烯烃中双键与金属卡

宾键均被活化,进而断裂生成新的增长金属卡宾配位化合物。

催化剂

新形成的金属卡宾配位化合物可继续与环烯烃单体上的双键形成新的金属杂环丁烷过渡态,断裂后又生成新的增长金属卡宾配位化合物,如此反复进行,得到高分子化合物。

②开环易位聚合的单体一类为取代或未取代的单环烯烃、二烯和多烯烃,典型的有环丁烯、环戊烯等;另一类为取代或未取代的双环或多环烯烃、二烯烃和多烯烃,典型的有降冰片烯、双环戊二烯等。

③开环易位聚合的催化剂一般以过渡金属无机化合物为主催化剂,主族金属有机化合物为共催化剂,有时还需加入第三组分作活化剂。从目前发展看,主要有三大类:第一类是以ⅣB~ⅦB过渡金属的卤化物、氧卤化物或π-烯丙基配合物(主要是W和Mo)和Ⅰ~Ⅲ族金属有机化合物(主要是R n Al3-n)组成的两组分或三组分Ziegler-Natta催化剂,这类催化剂由于开发早,常称为传统催化剂,主要用于环戊烯、环戊二烯、降冰片烯及衍生物的聚合。第二类是水溶性催化剂,如RuCl3·3H2O,K2RuCl5·H2O等,主要用于2,3-双官能度取代的降冰片烯、7-氧化降冰片烯的聚合。第三类是最近开发的碳-金属卡宾型催化剂、碳-金属(-C= M t)或碳-亚烷基(M t=W、Mo、Ta、Re等)催化剂。这类催化剂前者对水稳定,可乳液聚合或水、醇溶液聚合,不加助催化剂即呈现高活性,且为活性聚合;后者则有高活性、立构选择性和热稳定性,因而发展潜力很大。

21.简述配位聚合在工业上的实际应用。

解答:

配位聚合虽然发现较晚,但由于其无法用其它方法所代替有特殊作用,很快在工业上得到广泛应用:主要有:

聚丙烯:丙烯作为石油化工的一个主要单体,直到Ziegler-Natta催化剂的出现才得以实现聚合。随后聚丙烯得到了飞速发展,成为牌号多、产量大、适用面广的重要的聚合物品种。在理论研究上,聚丙烯是恒量Ziegler-Natta催化剂性能及研究催化剂活性中心的主要标准。丙烯配位聚合的研究成果可以很方便地推广到α-烯烃的配位聚合。

聚乙烯:乙烯来源丰富,在配位聚合发现前只能通过高温、高压,自由基聚合得到支化的低密度聚乙烯(LDPE),其密度为0.910-0.925g/cm3。而用配位聚合则在低压、常温下即可得到高密度聚乙烯(HDPE)密度为0.942-0.970g/cm3。

二烯烃的主要单体为丁二烯和异戊二烯。目前用配位聚合实现工业化的主要品种有顺丁橡胶(BR)、聚异戊二烯橡胶等,主要采用溶液聚合法。

配位共聚在工业化方面的主要应用有乙丙橡胶(1962年工业化)和线形低密度聚乙烯(1960年工业化)。

22.写出下列聚合物的立体结构、聚合机理及引发剂(或催化剂):

HDPE、PP、BR、IR、EPR

解答:

①HDPE:高密度聚乙烯,线形结构,配位聚合,Ziegler-Natta催化剂。

②PP:聚丙烯,全同PP,间同PP,配位聚合,Ziegler-Natta催化剂。

③BR:高顺式聚丁二烯:顺1,4-结构,配位聚合,Ziegler-Natta催化剂;

低顺式聚丁二烯:1,2-结构约10%,顺式含量~40-45%,阴离子聚合,丁基锂;

中顺式聚丁二烯:1,2-结构约40-50%,阴离子聚合,丁基锂;

高顺式聚丁二烯:1,2-结构约70-80%,阴离子聚合,丁基锂。

④IR:高顺式聚异戊二烯:顺1,4-结构99%,配位聚合,Ziegler-Natta催化剂;

低顺式聚异戊二烯:顺1,4-结构96-98%,阴离子聚合,丁基锂。

⑤EPR:乙烯-丙烯无规共聚物,乙烯含量45-70%(mol),配位聚合,Ziegler-Natta催化剂。

第十一章 配位化合物

第十一章配位化合物 一、选择题 1. 配位数为6的配离子的空间构型是: A、三角锥形 B、四面体形 C、平面四边形 D、八面体形 2. Fe(Ⅲ)形成的配位数为6 的内轨配合物中,Fe3+离子接受孤对电子的空轨道是: A、d2sp3 B、sp3d2 C、p2d4 D、sd5 3. 在[CoCl(NH3)3(en)]2+中,中心离子Co3+的配位数为: A、3 B、4 C、5 D、6 4. [Cr(en)3]2+离子中铬的配位数及配合物中配体的个数是: A、3,3 B、3,6 C、6,6 D、6,3 5. 根据晶体场理论,在八面体场中,由于场强的不同,有可能产生高自旋或低自旋的电子构型是: A、d2 B、d3 C、d6 D、d9 6. 形成高自旋配合物的原因是: A、分裂能△< 电子成对能P B、分裂能△= 电子成对能P C、分裂能△> 电子成对能P D、不能只根据分裂能△和电子成对能P确定 7. 在[CoCl(NH3)3(en)]2+中,中心离子Co3+的配位数为: A、3 B、4 C、5 D、6 8. 对于配离子[Co(NH3)5H2O]3+,下列命名正确的是: A、一水五氨合钴(Ⅲ)离子 B、五氨一水合钴(Ⅲ)离子 C、氨一水合钴(Ⅲ)离子 D、五氨一水合钴离子 9. Ni(Ⅱ)形成的配位数为4具有四面体形的配合物中,Ni2+离子接受孤对电子的空轨道是: A、sp3 B、sp3d2 C、spd2 D、dsp2 10. 对于配离子[CoCl(NH3)3(en)]2+,下列命名正确的是: A、三氨一氯乙二胺合钴(Ⅲ)离子 B、一氯三氨乙二胺合钴(Ⅲ)离子 C、一氯乙二胺三氨合钴(Ⅲ)离子 D、乙二胺一氯三氨合钴(Ⅲ)离子 11. Co(Ⅱ)形成的配位数为6 的外轨配合物中,Co2+离子接受孤对电子的空轨道是: A、d2sp3 B、p2d4 C、s p2d3 D、sp3d2

第七章 配位聚合

第七章配位聚合 1. 简要解释以下概念和名词: (1)配位聚合和插入聚合 (2)有规立构聚合和立构选择聚合 (3)定向聚合和Ziegler-Natta聚合 (4)光学异构、几何异构和构象异构 (5)全同聚合指数 答:(1)配位聚合是指单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式(σ-π)的配位络合物。随后单体分子插入过渡金属(M t)—碳(C)键中增长形成大分子的过程。这种聚合本质上是单体对增长链M t—R键的插入反应,所以又常称插入聚合。 (2)有规立构聚合。按照IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)的规定,有规立构聚合是指形成有规立构聚合物为主的聚合过程。因此任何聚合过程(包括自由基、阴离子、阳离子或配位聚合等)或任何聚合方法(如本体、悬浮、乳液和溶液聚合等),只要它是以形成有规立构聚合物为主,都是有规立构聚合。而引发剂能优先选择一种对映体进入聚合物链的聚合反应,则称为立构选择聚合。(3)定向聚合和有规立构聚合是同义语,二者都是指形成有规立构聚合物为主的聚合过程。Ziegler-Natta聚合通常是指采用Ziegler-Natta型引发剂的任何单体的聚合或共聚合,所得聚合物可以是有规立构聚合物,也可以是无规聚合物。它经常是配位聚合,但不一定都是定向聚合。 (4)分子式相同,但是原子相互联结的方式和顺序不同,或原子在空间的排布方式不用的化合物叫做异构体。异构体有两类:一是因结构不同而造成的异构现象叫结构异构(或称同分异构);二是由于原子或原子团的立体排布不同而导致的异构现象称为立体异构。根据导致立体异构的因素不同,立体异构又分为:光学异构,即分子中含有手性原子(如手性C*),使物体与其镜像不能叠合,从而使之有不同的旋光性,这种空间排布不同的对映体称为光学异构体;几何异构(或称顺、反异构)是指分子中存在双键或环,使某些原子在空间的位置不同,从而导致立体结构不同(例如聚丁二烯中丁二烯单元的顺式和反式构型);光学异构和几何异构均为构型异构。除非化学键断裂,这两种构型是不能相互转化的。构象异构:围绕单键旋转而产生的分子在空间不同的排列形式叫做构象。由单键内旋转造成的立体异构现象叫构象异构。和构型一样,构象也是表示分子中原子在空间的排布形式,不同的是构象可以通过单键的内旋转而相互转变。各种异构体一般不能分离开来,但当围绕单键的旋转受阻时也可以分离。 (5)根据IUPAC建议的命名法,光学异构体的对映体构型用R(右)或S(左)表示。即将手性中

配位聚合

1. 写出下列催化剂组份的分子结构式和缩写式 (1)三乙酰丙酮钴; (2)二π-烯丁基镍;(π-C4H7)2Ni (3)二甲基硅桥联苯并茚基茂基二氯化锆 (4)π-烯丙基三氟乙酸镍; π-C3H5NiOOCCF3 (5)环烷酸镍; C22H14NiO4 (6)异丙基(茂基-1-芴基)二氯化铪 (7)亚乙基双(1-茚基)二氯化钛; (8)倍半铝Al2Et3Cl3 2. 在Ziegler-Natta聚合中产品的分子量控制重要手段是什么,为什么不用温度控制?写出其反应式。乳液聚合中若温度一定,聚合物的分子量调节靠什么手段,能否用引发剂用量?试从动力学方程解释。 常用H2来调节分子量, 添加分子量调节剂,高活性活泼H顺式含量 3. 试举一例说明立构规整聚合物的合成方法和路线,并讨论这种聚合物与性能的相互关系。全同聚丙烯:α-TiCl3/AlEt3/P 30-70℃ 间同聚丙烯:α-TiCl3/AlEt3/P -70℃ 间规聚丙烯的抗冲击强度为等规聚丙烯的两倍,但刚性和硬度则仅及后者的一半 间规PP的分子链间距较大,分子链活动能力较好,排列规整性赶不上等规PP,所以结晶度也小,导致冲击韧性好,受冲击时分子链滑移和断裂能吸收更多的能量,结晶度低也就导致刚性下降,模量下降。 4. 活性中心浓度的测定有几种方法,活性中心是否缔合,如何判定 活性中心浓度:动力学法,猝灭法,同位素标记法 动力学法:依据聚合物分子量或聚合物的分子数随聚合时间的变化 猝灭法:聚合反应加入猝灭剂(QL),增长链立即与猝灭剂发生反应,测定L的含量 同位素标记法:14C标记助催化剂,测定标记基团数目 聚合速率方程,通过对活性中心的指数可以确定 测定活性链增长前后的浓度变化,死的连段粘度无变化;通过光散射法测定终止前后的分子量变化。 通过带帽封端法,在测量聚合前后的粘度变化

第十一章 配位化合物

第十一章配位化合物 一、判断题: 1. 已知K2 [ Ni (CN)4 ]与Ni (CO)4 均呈反磁性,所以这两种配合物的空间构型均为平面正方形。 2.某配离子的逐级稳定常数分别为K、K、K、K,则该配离子的不稳定常数K= K·K·K·K。 3.HgS 溶解在王水中是由于氧化还原反应和配合反应共同作用的结果。 4.在多数配位化合物中,内界的中心原子与配体之间的结合力总是比内界与外界之间的结合力强。因此配合物溶于水时较容易解离为内界和外界,而较难解离为中心离子(或原子)和配体。 5.Zn2+只能形成外轨型配合物。 6.Fe2+既能形成内轨型配合物又能形成外轨型配合物。 二、选择题: 1.下列配合物中,属于内轨型配合物的是......................................()。 (A) [ V(H2O)6 ]3+,μ = 2.8 B. M.;(B) [ Mn (CN) ]4-,μ = 1.8 B. M.;。 6 (C) [Zn (OH)4]2-,μ = 0 B. M.;(D) [ Co(NH3)6 ]2+,μ = 4.2 B. M.。 2.配合物(NH4 )3[ SbCl6 ]的中心离子氧化值和配离子电荷分别是()。 (A) + 2 和? 3; (B) + 3 和? 3; (C) ? 3 和 + 3; (D) ? 2 和 + 3。 3. 第一过渡系列二价金属离子的水合热对原子序数作图时有两个峰,这是由于( ) (A) 前半系列是6配位,后半系列是4配位 (B) d电子有成对能 (C) 气态离子半径大小也有类似变化规律 (D) 由于晶体场稳定化能存在,使水合热呈现这样的规律 4 Fe(Ⅲ)形成的配位数为 6 的外轨配合物中,Fe3+离子接受孤对电子的空轨道是 ( ) (A) d2sp3 (B) sp3d2 (C) p3d3 (D) sd5 5. [NiCl4]2-是顺磁性分子,则它的几何形状为 ( ) (A) 平面正方形 (B) 四面体形 (C) 正八面体形 (D) 四方锥形 6.下列配离子的形成体采用sp杂化轨道与配体成键且μ = 0 B.M.的是.........()。 (A) [Cu (en)2]2+; (B)[CuCl2]-; (C)[AuCl4]-; (D) [BeCl4]2-。 7. [Ni(en)3]2+离子中镍的价态和配位数是 ( ) (A) +2,3 (B) +3,6 (C) +2,6 (D) +3,3 8. [Co(SCN)4]2-离子中钴的价态和配位数分别是( ) (A) -2,4 (B) +2,4 (C) +3,2 (D) +2,12 9. 0.01mol氯化铬( CrCl3·6H2O )在水溶液中用过量AgNO3处理,产生0.02molAgCl沉淀,此氯 化铬最可能为 ( ) (A) [Cr(H2O)6]Cl3 (B) [Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O (C) [Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O (D) [Cr(H2O)3Cl3]·3H2O 10. 在[Co(en)(C2O4)2]配离子中,中心离子的配位数为 ( ) (A) 3 (B) 4 (C) 5 (D) 6 11. 在 K[Co(NH3)2Cl4] 中,Co 的氧化数和配位数分别是( ) (A) +2 和4 (B) +4 和6 (C) +3 和6 (D) +3 和 4 12. 在 [Ru(NH3)4Br2]+中,Ru 的氧化数和配位数分别是( ) (A) +2 和4 (B) +2 和6 (C) +3 和6 (D) +3 和 4

第七章 配位聚合

第七章配位聚合 思考题7.1如何判断乙烯、丙烯在热力学上能否聚合?采用哪一类引发剂和条件,才能聚合成功? 答可根据聚合自由能差?G=?H—T?S<0,作出判断。大部分烯类单体的?S近于定值,约-100~120J·mol-1,在一般聚合温度下(50~100℃),-T/?S=30~42kJ·mol-1,因此当-?H≥30kJ·mol-1时,聚合就有可能。乙烯和丙烯的-?H分别为950kJ·mol-1、858kJ·mo1-1,所以在热力学上很有聚合倾向。 在100~350MPa的高压和160-270℃高温下,采用氧气或有机过氧化物作引发剂,乙烯按自由基机理进行聚合,得到低密度的聚乙烯(LDPE);若采用TiCl4—Al(C2H5)3,为催化剂,在汽油溶剂中,进行配位聚合,则得高密度的聚乙烯(HDPE)。采用。A-TiCl3-Al(C2H5)3为催化剂,于60~70℃下和常压或稍高于常压的条件下,丙烯进行配位聚合可制得等规聚丙烯。 思考题7.2 解释和区别下列诸名词:配位聚合、络合聚合、插入聚合、定向聚合、有规立构聚合。 答配位聚合:是指单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式的配位络合物。随后单体分子插入过渡金属(Mt)-碳(C)键中增长形成大分子的过程,所以也可称作插入聚合。 络合聚合:与配位聚合的含义相同,可以互用。络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力,一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。 插入聚合:烯类单体与络合引发剂配位后,插入Mt-R链增长聚合,故称为插入聚合。 定向聚合:也称有规立构聚合,指形成有规立构聚合物的聚合反应,配位络合引发剂是重要的条件。 有规立构聚合:是指形成有规立构聚合物为主的聚合反应。任何聚合过程或聚合方法,只要是形成有规立构聚合物为主,都是有规立构聚合。 思考题7.3区别聚合物构型和构象。简述光学异构和几何异构。聚丙烯和聚丁二烯有几种立体异构体? 答构型:指分子中原子由化学键固定在空间排布的结构,固定不变。要改变构型,必须经化学键的断裂和重组。 构象:由于。单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态,处于不稳定状态,随分子的热运动而随机改变。 光学异构:即分子中含有手性原子(如手性C‘),使物体与其镜像不能叠合,从而具有不同旋光性,这种空间排布不同的对映体称为光学异构体。 几何异构:又称顺、反异构,是指分子中存在双键或环,使某些原子在空间的位置不同而产生的立体结构。 聚丙烯可聚合成等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯三种立体异构体。 聚丁二烯有顺式-1,4-结构、反式-1,4-结构和全同-1,2-结构、间同-1,2-结构四种立体异构。 思考题7.4什么是聚丙烯的等规度? 答聚丙烯的等规度是指全同聚丙烯占聚合物总量的百分数。聚丙烯的等规度或全同指数IIP(isotactic index)可用红外光谱的特征吸收谱带来测定。波数为975cm-1是全同螺旋链段的特征吸收峰,而1460cm-1是与CH3基团振动有关、对结构不敏感的参比吸收峰,取两者吸收强度(或峰面积)之比乘以仪器常数K即为等规度。

第11章 配位化合物(10)

第11章配位化合物 一.是非题(判断下列各项叙述是否正确,对的在括号中填“√ ”,错的填“×”)。 1.1 复盐和配合物就象离子键和共价键一样,没有严格的界限。() 1.2 Ni(NH3)2Cl2无异构现象,[Co(en)3]Cl3有异构体。 ()1.3 配离子 AlF63-的稳定性大于 AlCl63-。()1.4 已知[CaY]2-的Kθ为6.3×1018,要比[Cu(en)2]2+的Kθ= 4.0×1019小,所以后者更难离解。()1.5 MX2Y2Z2类型的化合物有 6 种立体异构体。()1.6 内轨配合物一定比外轨配合物稳定。()1.7 当CO作为配体与过渡金属配位时,证明存在“反馈π键”的证据之一是CO 的键长介于单键和双键 之间。()1.8 Fe3+和 X-配合物的稳定性随 X-离子半径的增加而降低。()1.9 HgX4-的稳定性按 F-??→I-的顺序降低。()1.10 CuX2-的稳定性按的 Cl-??→Br-??→I-??→CN-顺序增加。()

二.选择题(选择正确答案的题号填入) 2. 1 根据晶体场理论,在一个八面体强场中,中心离子 d 电子数为()时,晶体场稳定化能最大。 a. 9 b. 6 c. 5 d. 3 2. 2 下列各配离子中,既不显蓝色有不显紫色的是() a. Cu(H2O)24+ b. Cu(NH3)24+ c. CuCl24+ d. Cu(OH)24+ 2. 3 下列化合物中,没有反馈π键的是() a. [Pt(C2H4)Cl3]- b. [Co(CN)6]4- c. Fe(CO)5 d. [FeF6]3-

2. 4 在下列锰的化合物中,锰的氧化数最低的化合物是 () a. HMn(CO)5 b. Mn(NO)3(CO) c. Mn2(CO)10 d. CH3Mn(CO)5 2. 5 下列离子中配位能力最差的是() a. ClO4- b. SO24- c. PO34- d. NO3- 2. 6 M位中心原子,a, b, d 为单齿配体。下列各配合物中有顺反异构体的是() a. Ma2bd(平面四方) b. Ma3b c. Ma2bd(四面体) d. Ma2b(平面三角形) 2. 7 Ag(EDTA)3-中银的配位数是() a. 1

第四章 离子聚合与配位聚合生产工艺

第四章离子聚合与配位聚合生产工艺 4.1离子聚合及其工业应用 定义:单体在阳离子或阴离子作用下,活化为带正电荷或带负电荷的活性离子,再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应,统称为离子型聚合反应。 离子型聚合反应:阳离子聚合;阴离子聚合;配位离子型聚合 应用: 丁基橡胶、聚异丁烯、聚甲醛、聚硅氧烷、聚环氧乙烷等;高密度聚乙烯、等规聚丙烯、顺丁橡胶等;活性高聚物、遥爪高聚物等。 4.1.1阳离子聚合反应 单体:具有强推电子取代基和共轭效应的烯烃类单体、羰基化合物、杂环。 工业化生产所用的主要单体有:异丁烯、苯乙烯、环醚、甲醛、乙烯基醚类、异戊二烯等。 引发剂 共性:阳离子聚合所用的引发剂为“亲电试剂”。 作用:提供氢质子或碳阳离子与单体作用完成链引发过程。 常用的引发剂 阳离子聚合反应机理 以异丁烯为单体,以三氟化硼为引发剂,水为助引发剂 ●链引发: 链增长: 链转移: (活性中心向单体转移):

另一情况 显然,以上一种方式为主。 向反离子转移,离子对重排: 向助引发剂转移 链转移结果又产生了新活性中心,它仍然可以进行反应。对于向单体转移终止的发生比自由基聚合时要快得多,同时,又是控制产物相对分子质量的主要因素。因此,阳离子聚合多采用低温聚合。 链终止 终止之一(与反离子中的阴离子作用而终止): 终止之二(与水、醇、酸等终止剂作用而终止) 阳离子可控聚合 根据:阳离子聚合反应难以控制的原因在于碳正离子非常活泼。通过亲核作用使碳正离子稳定则可以获得“活性”阳离子增长链。 方法:1.选择适当的亲核对应离子B-;2.外加路易士碱(X) 方法1:采用碘化氢/碘(HI/I2)引发体系。对应阴离子B-由被碘分子活化的碘阴离子(I-—I2)组成,它使碳正离子处于活性种状态。例如乙烯基醚的活性阳离子聚合反应:

第六章配位聚合

第六章 配位聚合 6.1引言 乙烯 丙烯和其他a-烯烃为石油裂解懂得主要产物 30年代 仅作为燃料 后 引发剂 高温高压 PE (高压) 1953 Zieglev (德) 70 ~5034常压、AlEt Ti -θ HDPE 1954 Natta (意) Ti 3θ35)(GH Al - PP 接着 Goodrich-Fire 公司 Ti 3524)(H C Al -θ 高顺式1、4-聚异戊二烯(天然橡胶) 同时 Fire-stene 轮胎和橡胶公司 锂或烷基锂 (Z-N 引发剂) 以后 以金属有机化合物-过渡金属化合物的洛合体系作引发剂单体配位而后聚合,聚合产物呈定向聚合 —洛合聚合,配位聚合,定向聚合 (区别) 常用术语的区别 ① 配位聚合和洛合为同义词 —采用具有配位(或洛合)能力的引发剂,链增长(有时包括引发)都是单体先在活性种的空位上配位(洛合)并活化,然后插入烷基—金属键(R —M )中。 (配位比洛合表达的意义更明确) ② 定向聚合和有规立构聚合是词义词

—按IUPAC 规定,均指以形成有规立构聚合物为主的聚合过程。 ③ Ziegler —Natto 聚合 —指采用Ziegler —Natto 引发剂的任何单体的聚合或共聚合。所得聚合物可以是立构规整的,也可以是无规聚合物。 6.2 结合物的立构规整性 配位聚合,除R P 、n X 外,首先要考虑立构规整性问题。异构现象—在有机化学中将分子式相同而结构不同因而性质不同的化合物叫异构体,这种现象称~分两类 ① 结构异构 —由于分子中原子或基团相互连接次序不同引起的: 如:头—尾和头—头或尾—尾相连的聚合物结构异构体 ② 立体异构 —由于分子中原子或基团相互连接次序不同引起的,称构型 聚合物中同样存在复杂的立体异构现象? ?????几何异构光学异构 即:聚合物分子组成和结构相同,只是构型不同。 一、 立体异构 ⒈光学异构。 (存在手性中心)? ??*(左)右S R C )( —取代基(原子)在手性中心的排布顺序不而产生的立体异构α—烯烃聚合 NCH 2 =CH-R → —CH 2-CH-CH 2-CH-

第十一章配位化合物

第十一章 配位化合物 首 页 习题解析 本章练习 本章练习答案 章后习题答案 习题解析 [TOP] 例7-1 固体CrCl 3·6H 2O 的化学式可能为〔Cr(H 2O)4Cl 2〕Cl·2H 2O 或〔Cr(H 2O)5Cl 〕Cl·H 2O 或〔Cr(H 2O)6〕Cl 3,今将溶解有0.200gCrCl 3·6H 2O 的溶液流过一酸性阳离子交换柱,在柱上进行离子交换反应: X n+(aq) + n (RSO 3H) (RSO 3)n X + n H +(aq) 配合物正离子 阳离子交换树脂 交换后的交换树脂 交换下来的H + 交换下来的H +用0.100mol·L - 1NaOH 标准溶液滴定,计耗去22.50mL ,通过计算推断上述配合物的正确化学式〔已知Mr(CrCl 3·6H 2O)=266.5〕。 析 根据题中条件可知离子的物质的量与配合物的电荷数有确定的关系,因此只要确定离子的物质的量即可求出配离子的电荷,进而求出配合物的化学式。 解 0.200gCrCl 3?6H 2O 的物质的量为 1mol 1000mmol mol 266.5g 0.200g 1 ??-=0.75mmol 滴定测得 n (H +)=22.50mL×0.100mol·L -1=2.25mmol 由交换反应式知:1mol X n+可交换出n mol H +。因0.75 mmol CrCl 3?6H 2O 交换出2.25 mmol 的H +,由此可得 1 :n = 0.75 :2.25 n = 3 即X n+为X 3+,所以配正离子只能是[Cr(H 2O)6]3+,配合物为[Cr(H 2O)6]Cl 3。 例7-2(1)根据价键理论,画出[Cd(NH 3)4]2+(μ=0μB )和[Co(NH 3)6]2+(μ=3.87μB )的中心原子与配体成键时的电子排布,并判断空间构型。(2)已知[Co(NH 3)6]3+的分裂能Δo 为273.9kJ·mol -1,Co 3+的电子成对能P 为251.2kJ·mol -1;[Fe(H 2O)6]2+分裂能Δo 为124.4kJ·mol -, Fe 2+的电子成对能P 为179.40kJ·mol -1。根据晶 体场理论,判断中心原子的d 电子组态和配离子自旋状态。并计算晶体场稳定化能。 析(1)利用磁矩确定未成对电子数,然后确定内轨或外轨及杂化类型。(2)比较分裂能与电子成对能,确定高自、自旋化合物,计算晶体场稳定化能。 解(1)[Cd(NH 3)4]2+中Cd 2+的电子组态为4d 10,μ=0μB ,无未成对电子,采取sp 3杂化轨道成键,配体NH 3中N 的孤电子对填入sp 3杂化轨道,配离子空间构型为正四面体。

高分子化学_余木火_第五章 配位聚合习题

返回 第五章配位聚合_习题 1.画出下列单体可能得到的立构规整聚合物的结构式并命名: (1)CH2=CH-CH3 (2)CH2=C(CH3)2 (3)CH2=CH-CH=CH2 (4)CH3-CH=CH-CH=CH2 (5)CH2=C(CH3)-CH=CH2 (6)CH3CHO (7)CH3-CO-CCl3 2.解释下列概念或名词: (1)配位聚合与定向聚合(2)全同立构、间同立构和无规立构 (3)光学异构、几何异构和构象异构(4)有规立构聚合和选择聚合(5)引发剂(6)Kaminsky聚合 (7)IIP (8)单金属机理与双金属机理 (9)淤浆聚合 3.说明负离子聚合与配位负离子聚合中链增长反应的不同? 4.工业上生产高密度聚乙烯(HDPE)全同聚丙烯常用的Ziegler-Natta引发剂各是什么?说明其原因。说明这两种聚合物的产业用途和生活用途。 5.举出两个用Ziegler-Natta引发剂引发聚合的弹性体的工业例子,说明选用的引发剂体系,产物的用途。 6.解释下列问题: (1)在配位负离子聚合中氢降低聚乙烯或聚丙烯的分子量; (2)由配位聚合而得的聚合物中有时含有聚合物-金属键。 7.从配位聚合的机理说明得到全同立构聚合物的成因。

8.在丙烯的本体气相聚合中,得聚丙烯98g,产物用沸腾正庚烷萃取后得不溶物90g,试求该聚丙烯的全同聚合指数。这种鉴定方法可否用于其它立构规整聚合物的鉴定中? 9.在Ziegler-Natta催化剂引发а-烯烃聚合的理论研究中曾提出过自由基、阳离子、络合阳离子和阴离子机理,但均未获得公认。试对其依据和不足之处加以讨论。 10.聚乙烯有几种分类方法?这几种聚乙烯在结构和性能上有何不同?它们分别是由何种聚合方法生产的? 11.乙烯、丙烯以TiCl4/Al(C6H13)3在己烷中进行共聚合。已知r E=3.36,r P=0.032,若预制得等摩尔比的乙丙橡胶,初始配料比应是多少? 12.为改善а-TiCl3/AlEtCl2体系催化丙烯聚合的引发活性和提高聚丙烯的立构规整度,常添加哪些第三组份?如何确定这种第三组份的用量和加料顺序? 返回

第十一章配位化合物

第十一章 配位化合物 一. 是非题: 1. 因[Ni(NH3)6]2+ 的K s=5.5×108, [Ag(NH3)2]+ 的K s=1.1×107, 前者大于后者,故溶液中 [Ni(NH3)6]2+比[Ag(NH3)2]+稳定() 2. H[Ag(CN)2]- 为酸,它的酸性比HCN强() 3. 因CN-为强场配体,故[30Zn(CN)4]2-为内轨型化合物() 二. 选择题: 1. 在[Co(en)(C2O4)2]-中,Co3+的配位数是() A.3 B.4 C.5 D.6 E.8 2. 下列配离子中属于高自旋(单电子数多)的是() A. [24Cr(NH3)6]3+ B. [26FeF6]3- C. [26Fe(CN)6]3- D. [30Zn(NH3)4]2+ E. [47Ag(NH3)2]+ 3. 下列分子或离子能做螯合剂的是() A.H2N-NH2 B.CH3COO- C.HO-OH D.H2N-CH2-NH2 E.H2NCH2CH2NH2 4. 已知[25Mn(SCN)6]4-的μ=6.1×AJ?T-1,该配离子属于() A.外轨 B.外轨 C.内轨 D.内轨 E.无法判断 5. 已知H2O和Cl-作配体时,Ni2+的八面体配合物水溶液难导电,则该配合物的化学式为 () A. [NiCl2(H2O)4] B. [Ni (H2O)6] Cl2 C. [NiCl(H2O)5]Cl D. K[NiCl3(H2O)3] E. H4[NiCl6] 三. 填充题: 1. 配合物[Cr(H2O)(en)(C2O4)(OH)]的名称为,配位数为。 2. 配合物“硝酸氯?硝基?二(乙二胺)合钴(III)”的化学,它的 外层是。 3. 价键理论认为,中心原子与配体间的结合力是。 四. 问答题:

第七章配位聚合

第七章配位聚合 一、名称解释 配位聚合:指单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式(σ-π)的配位络合物。随后单体分子插入过渡金属(Mt)-碳(C)中增长形成大分子的过程,所以也可称作插 入聚合。 络合聚合:与配位聚合的含义相同,可以互用。络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力,一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。 定向聚合:也称有规立构聚合,指形成有规立构聚合物的聚合反应,配位络合引发剂是重要的条件。 异构体:分子式相同,但原子相互联结的方式或顺序不同,或原子在空间的排布方式不同的化合物叫做异构体。 构象异构:由单键内旋转造成的立体异构现象。 立体构型异构:原子在大分子中不同空间排列所产生的异构现象。 对映异构:又称手性异构,由手性中心产生的光学异构体R型和S型。 顺反异构:由双键引起的顺式和反式的几何异构,两种构型不能互变。 全同立构:将碳-碳主链拉直成锯齿形,使处在同一平面上,取代基处于平面的同侧,或相邻手性中心的构型相同。 间同立构:若取代基交替地处在平面的两侧,或相邻手性中心的构型相反并交替排列,则称为间同立构聚合物。 全同聚合指数:一致立构规整度的表示方法,指全同立构聚合物占总聚合物的分数。 立构规整度:立构规整聚合物占聚合物总量的百分数。 二、选择题 1. 氯化钛是α-烯烃的阴离子配位聚合的主引发剂,其价态将影响其定向能力,试从下列3 种排列选出正确的次序( A ) A TiCl3(α,γ,δ) > α- TiCl3-AlEtCl2>TiCl4 B TiCl2>TiCl4>TiCl3(α,γ,δ) C TiCl4>TiCl3(α,γ,δ) > TiCl2 2. 下列聚合物中哪些属于热塑性弹性体(d和e) (a) ISI (b)BS (c) BSB (d)SBS (e) SIS 3. 下列哪一种引发剂可使乙烯、丙烯、丁二烯聚合成立构规整聚合物? (1)n-C4H9Li/正己烷(2)萘钠/四氢呋喃 (3) TiCl4-Al(C2H5)3(4) α- TiCl3-Al(C2H5) 2Cl (5)π-C3H5NiCl (6) (π-C4H7)2Ni 4. 下列哪一种引发剂可使丙烯聚合成立构规整聚合物?(D)

配位聚合反应

从聚合热力学上分析,乙烯、丙烯是很有聚合倾向的单体,但是在很长一段时间内,未能将该单体聚合成聚乙烯和聚丙烯,这主要是动力学上的原因。 1938~1939年,英国I.C.I.公司在高温(180~200℃)、高压(180~200MPa)下,以氧作引发剂,使乙烯经自由基聚合制得聚乙烯。在高温下聚合易发生链转移反应,所得聚乙烯带有在空间作无规排布的许多支链,致使其结晶度低、熔点低、密度也低,俗称低密度聚乙烯。根据过程特征,也叫做高压聚乙烯。 1953年德国K. Ziegler等从一次以AlEt3为引发剂从乙烯合成高级烯烃的失败实验出发,意外地发现以乙酰丙酮的锆盐和AlEt3引发时得到的是高分子量的乙烯聚合物,并在此基础上开发了的乙烯聚合的引发剂四氯化钛-三乙基铝(TiCl4-AlEt3),在较低的温度(50~70℃)和较低的压力下,聚合得无支链、高结晶度、高熔点的高密度聚乙烯。1954年,意大利G. Natta以四氯化钛-三乙基铝(TiCl4- AlEt3)作引发剂,使丙烯聚合得等规聚丙烯(熔点175℃),其中甲基侧基在空间等规定向排布。Ziegler-Natta所用的引发剂是金属有机化合物/过渡金属化合物的络合体系,单体配位而后聚合,聚合产物呈定向立构,从这三角度考虑,因而分别有络合聚合、配位聚合、定向聚合之称,但三者有所区别。根据聚合机理的特征,本节采用配位聚合一词。 随后,Goodrich-Gulf公司采用四氯化钛/三乙基铝体系使异戊二烯聚合成高顺式1,4(95%~97%)聚异戊二烯,成功地合成得天然橡胶。几乎同时,Firestone轮胎和橡胶公司用锂或烷基锂作引发剂,也聚合得高顺式1,4(90%~94%)聚异戊二烯。此外,先后来用钛、钴、镍或钨、钼络合引发体系,合成得高顺式1,4(94%~97%)聚丁二烯橡胶(简称顺丁橡胶)。 虽然早在1947年,C. E. Schildknecht以BF3(OC2H5)2作引发剂,于丙酮中-78℃下,已使丁基乙烯醚聚合成立构规整聚合物,但Ziegler-Natta在络合引发体系、配位聚合机理、有规立构聚合物的合成、微结构、性能等方而研究的成就,在高分子科学领域内起着里程碑的作用。因而获得了诺贝尔奖金。 过渡金属化合物/金属有机化合物的一系列络合体系可以统称为Ziegler-Natta引发剂,目前已用来生产多种塑料和橡胶,例如高密度聚乙烯、等规聚丙烯、全同聚1-丁烯、全同聚4-甲基-1-戊烯、反式l,4-聚异戊二烯等可用作塑料,顺式1,4-聚丁二烯、顺式1,4聚异戊二烯、乙丙共聚物、反式聚环戊烯等可用作橡胶。其总年产量高达几千万吨。因此,研究配位聚合具有重要的理论和实际意义。

第五章--配位聚合

第五章--配位聚合

第五章配位聚合习题参考答案 1.举例说明聚合物的异构现象,如何评价聚合物的立构规整性? 解答: (1)聚合物的异构现象: ①结构异构聚合物,如聚甲基丙烯酸甲酯与聚丙烯酸乙酯: CH3 | -[-CH2-C-]n- -[-CH2-CH-]n- | | CO2CH3 CO2C2H5 聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸乙酯 ②几何异构聚合物,汉分子链中由于双键或环形结构上取代基在空间排列方式不同造成的立体异构称为几何异构,也称顺-反异构。如丁二烯聚合所形成的1,4-聚丁二烯,其结构单元有顺式结构和反式结构两种: ~~~CH2 CH2~~~~~~CH2H C = C C = C

H H H CH2~~~ 顺式结构(顺-1,4聚丁二烯)反式结构(反-1,4聚丁二烯) ③光学异构聚合物,如聚环氧丙烷有一个真正的手性碳原子: H | ~~~O-C*-CH2~~~ | CH3 ④构象异构聚合物,当大分子链中原子或原子团绕单键自由旋转所占据的特殊空间位置或单键连接的分子链单元的相对位置的改变称构象异构。构象异构可以通过单键的旋转而互相转换。 (2)当大分子链上大部分结构单元(大于75%)是同一种立体构型时,称该大分子为有规立构聚合物,或立构规整聚合物、定向聚合物。反之,称为无规立构聚合物。 2.写出下列单体聚合后可能出现的立构规整聚合物的结构式及名称: (1)CH2=CH-CH3 (2)CH2-CH-CH3 O

(3)CH 2=CH-CH=CH 2 CH 3 | (4)CH 2 =C-CH=CH 2 解答: (1) 聚丙烯 全同聚丙烯(R 为甲基) 间同聚丙烯(R 为甲基) (2) 聚环氧丙烷 全规聚环氧丙烷 间规聚环氧丙烷 (3) 丁二烯 ~~~CH 2 CH 2~~~ ~~~CH 2 H C = C C = C H H H H H O O O O H CH 3 H CH 3 H H CH 3 H H H O O O O H H H CH 3 H H H H R H H H R H H H H R H H R H H H R H H R H H H H H R H H H R H H H H R H H H R H H H H R H H R H H

第五章--配位聚合

第五章 配位聚合 习题参考答案 1.举例说明聚合物の异构现象,如何评价聚合物の立构规整性? 解答: (1)聚合物の异构现象: ① 结构异构聚合物,如聚甲基丙烯酸甲酯与聚丙烯酸乙酯: CH 3 | -[-CH 2-C-]n - -[-CH 2-CH-]n - | | CO 2CH 3 CO 2C 2H 5 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸乙酯 ② 几何异构聚合物,汉分子链中由于双键或环形结构上取代基在空间排列方式不同造成 の立体异构称为几何异构,也称顺-反异构。如丁二烯聚合所形成の1,4-聚丁二烯,其结构单元有顺式结构和反式结构两种: ~~~CH 2 CH 2~~~ ~~~CH 2 H C = C C = C H H H CH 2~~~ 顺式结构(顺-1,4聚丁二烯) 反式结构(反-1,4聚丁二烯) ③ 光学异构聚合物,如聚环氧丙烷有一个真正の手性碳原子: H | ~~~O-C *-CH 2~~~ | CH 3 ④ 构象异构聚合物,当大分子链中原子或原子团绕单键自由旋转所占据の特殊空间位置或 单键连接の分子链单元の相对位置の改变称构象异构。构象异构可以通过单键の旋转而互相转换。 (2)当大分子链上大部分结构单元(大于75%)是同一种立体构型时,称该大分子为有规立构聚合物,或立构规整聚合物、定向聚合物。反之,称为无规立构聚合物。 2.写出下列单体聚合后可能出现の立构规整聚合物の结构式及名称: (1)CH 2=CH-CH 3 (2)CH 2-CH-CH 3 O (3)CH 2=CH-CH=CH 2 CH 3 | (4)CH 2 =C-CH=CH 2 解答: (1) 聚丙烯 全同聚丙烯(R 为甲基) 间同聚丙烯(R 为甲基)

第十一章 配位化合物习题解答

第十一章 配位化合物习题解答 1.指出下列配合物(或配离子)的中心原子、配体、配位原子及中心原子的配位数。 (1) H 2[PtCl 6] (2) NH 4[Cr(NCS)4(NH 3)2] (3) [Co(NH 3)6](ClO 4)2 (4) Na 2[Fe(CN)5(CO)] (5) [Cr(OH)(C 2O 4) (H 2O)(en)] 7.计算下列反应的平衡常数,并判断下列反应进行的方向。已知:lg K s θ([Hg(NH 3)4]2+ ) = 19.28;lg K s θ(HgY 2-) = 21.8;lg K s θ([Cu(NH 3)4]2+) = 13.32;lg K s θ([Zn(NH 3)4]2+) = 9.46 ;lg K s θ([Fe(C 2O 4)3]3-) = 20.2;lg K s θ([Fe(CN)6]3-) = 42 (1)[Hg(NH 3)4]2+ + Y 4- HgY 2- + 4NH 3 (2)[Cu(NH 3)4]2+ + Zn [Zn(NH 3)4]2+ + Cu 2+ (3)[Fe(C 2O 4)3]3- + 6CN - [Fe(CN)6]3- + 3C 2O 42- 解:反应均为配离子相互转化,配离子之间的转化方向是由稳定常数小的转化为稳定常数大的,通过两个配离子的稳定常数的组合形成新的平衡常数的大小来判断。 (1)] Hg ][Y ][)NH (Hg []Hg []NH ][HgY [] ][Y )[Hg(NH ] NH ][[HgY 2424 32432- 424 343- 2+ - ++ - + = = K 2 19 2124 3s 210 3.310 90.110 3.6} ])Hg(NH {[} [HgY]{?=??= = + - θθ K K s 该反应进行的方向是 [Hg(NH 3)4]2+ +Y 4- =[HgY]2- +4NH 3 ,即:反应正向进行。

第七章配位聚合

7 绪论 7.1 课程的知识要点 聚合物的立体异构现象、全同立构、间同立构、无规立构、立构规整性聚合物、光学活性聚合物;配位聚合的基本机理、特点、基本概念及催化剂;Ziegler-Natta 引发体系、使用Z-N引发剂注意的问题。 7.2 本章习题 1.名词解释:配位聚合、定向聚合、立构选择性聚合、立构规整度、全同指数、光学活性聚合物。 2. 配位阴离子聚合与典型的阴离子聚合有何不同?其特点如何? 3. Z-N引发剂有哪些组分?使用时应注意哪些问题? 4. 丙烯用TiCl3-AlEt3引发聚合,用何物质调节聚丙烯分子量? 5.聚合物有哪些立体异构体?为什么通常含手征性碳原子的聚合物不显示旋光活性?要制备光学活性高分子应采取哪些措施? 6.写出下列单体可能的立构规整性聚合物的结构: 7.工业上生产的聚乙烯有几种?它们分别是由何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分聚乙烯种类? 8.工业上生产的顺丁橡胶有几种?它们分别是由何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分顺丁橡胶种类? 9.立构规整聚丁二烯有几种?它们分别由何种引发剂合成?

10.使用Ziegler-Natta引发体系时,为保证实验成功,需要采取那些必要措施?用什么方法除掉残存的引发剂? 7.3 模拟考试题 1.如何制备光学活性聚合物? 2.写出下列单体可能的立构规整性聚合物的结构: 3.工业上生产的聚乙烯有几种?它们分别是由何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分聚乙烯种类? 4. 丙烯用TiCl3-AlEt3引发聚合,用何物质调节聚丙烯分子量? 5.聚合物有哪些立体异构体?为什么通常含手征性碳原子的聚合物不显示旋光活性?要制备光学活性高分子应采取哪些措施? 6.工业上生产的顺丁橡胶有几种?它们分别是由何种引发剂体系生产的?依据什么标准来划分顺丁橡胶种类? 1.4 模拟考试题答案 1.如何制备光学活性聚合物? 答:1)改变手性碳原子C*的近邻环境

高分子第五章习题参考答案

高分子第五章习题参考答案 1.下列单体选用哪一引发剂才能聚合,指出聚合机理,并写出引发反应式。 单体引发体系 CH2=CHC6H5(1)(C6H5CO)2O2(自由基)CH2=C(CN)2(2)Na+萘(阴离子) CH2=C(CH3)2(3)BF3+H2O(阳离子) CH2=CH-O-nC4H9(4)nC4H9Li(阴离子) CH2=CHCl (5)SnCl4+H2O(阳离子)CH2=C(CH3)COOCH3 CH2=O 参考答案: CH2=CHC6H5可被引发剂(1)(2)(3)(4)引发聚合。 CH2=CHC6H5+(C6H5CO)2O2属自由基聚合,引发反应式为: (C6H5CO)2O2→C6H5CO2· C6H5CO2·+CH2=CHC6H5→C6H5CO2 CH2-C·HC6H5 CH2=C(CN)2可被引发剂(2)(4)引发聚合。 CH2=C(CH3)2可被引发剂(3)(5)引发聚合。 CH2=CH-O-nC4H9可被引发剂(3)(5)引发聚合。 CH2=CHCl可被引发剂(1)引发聚合。 CH2=C(CH3)COOCH3可被引发剂(1)(2)(4)引发聚合。 CH2=O可被引发剂(2)(3)(4)(5)引发聚合。

2.在离子聚合反应中,活性中心离子和反离子之间的结合有几种形式?其存在形式受哪些因素影响?不同形式对单体的聚合能力有何影响? 参考答案: 在离子聚合反应中,活性中心离子和反离子之间的结合有以下几种形式: 以上各种形式之间处于平衡状态。结合形式和活性种的数量受溶剂性质、温度及反离子等因素的影响。 溶剂的溶剂化能力越大,越有理于形成松对甚至自由离子;随着温度的降低,离解平衡常数(K值)变大,因此温度越低越有利于形成松对甚至自由离子;反离子的半径越大,越不易被溶剂化,所以一般在具有溶剂化能力的溶剂中随反离子半径的增大,形成松对和自由离子的可能性减小;在无溶剂化作用的溶剂中,随反离子半径的增大。A+与B-之间的库仑引力减小,A+与B-之间的距离增大。 活性中心离子与反离子的不同结合形式和单体的反应能力顺序如下: 共价键连接A-B一般无引发能力。 4.异丁烯阳离子聚合时,以向单体链转移为主要终止方式,聚合物

第十一章 配位化合物习题解答

第十一章配位化合物习题解答 第十一章配位化合物习题解答 1.指出下列配合物的中心原子、配体、配位原子及中心原子的配位数。 配合物或配离子H2[PtCl6] [Co(ONO)(NH3)5]SO4 NH4[Co(NO2)4(NH3)2] [Ni(CO)4] Na3[Ag(S2O3)2] [PtCl5(NH3)]- [Al (OH)4]- 中心原子 Pt4+ Co3+ Co3+ Ni Ag+ Pt4+ Al3+ 配体 Cl- ONO-、NH3 NO2、 NH3 CO S2O32- Cl- 、NH3 OH- 配位原子 Cl O、N N、N C S Cl、N O 配位数 6 6 6 4 2 6 4 2.命名下列配离子和配合物,并指出配离子的电荷数和中心原子氧化值。配合物或配离子[Co(NO2)3(NH3)3] [Co(en)3]2(SO4)3 Na2[SiF6] [Pt Cl (NO2) (NH3)4] [CoCl2(NH3)3(H2O)]Cl [PtCl4]2- [Pt Cl2 (en)] K3[Fe(CN)6] 名称三硝基·三氨合钴硫酸三(乙二胺)合钴(Ⅲ) 六氟合硅(Ⅳ)酸钠氯·硝基·二氨合铂氯化二氯·三氨·水合钴(Ⅲ) 四氯合铂(Ⅱ)配离子二氯·(乙二胺)合铂六氰合铁(Ⅲ)酸钾配离子的电荷数 0 +3 -2 0 +1 -2 0 -3 中心原子的氧化值ⅢⅢⅣⅡⅢⅡⅡⅢ 3.写出下列配合物的化学式: (1) H2[PtCl6] (2) NH4[Cr(NCS)4(NH3)2] (3) [Co(NH3)6](ClO4)2 (4) Na2[Fe(CN)5(CO)](5) [Cr(OH)(C2O4)

高分子化学 第七章

第七章(P.199) 2.解释和区别下列诸名词:配位聚合,络合聚合,插入聚合,定向聚合,有 规立构聚合。 配位聚合:配位聚合是指单体分子首先在活性种空位上配位,形成 络合物,而配位活化后的单体在金属-烷基之间插入增长。配位和插入反复进行的聚合过程。故又称作络合引发聚合或插入聚合。配位聚合是离子过程,也称为配位离子聚合。 络合聚合:配位聚合和是同义词,其含义一方面是指引发剂有配位或络合能力,另一方面指聚合过程中伴有配位或络合反应,但配位一词更为确切。 插入聚合:配位聚合和插入聚合是同义词,其含义是指单体是通过插入的方式来完成增长的。 定向聚合:也称有规立构聚合,指形成立体规整聚合物的聚合反应。 有规立构聚合:指形成有规立构聚合物为主的聚合反应。任何聚合过程或聚合方法,只要形成形成有规立构聚合物为主,都是有规立构聚合。 3.区别聚合物的构型和构象。简述光学异构和几何异构。聚丙稀和聚丁二烯 有几种立体异构体? 构型和构象:⑴. 构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。要改变构型必须经过化学键的断裂和重组,构型不同的异构体有旋光异构体和几何异构体。⑵. 构象是原子绕C-C单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。

光学异构和几何异构:⑴. 光学异构体是指由构型所产生的异构现象,是由手性中心所产生的,有R (右)和S (左)型,也称对映异构或手性异构。⑵. 几何异构是由分子中双键或环所产生的,有Z (顺式)和E (反式)构型。 聚丙稀和聚丁二烯的立体异构体:⑴. 丙稀有三种立体异构体,即:全同立构聚丙烯。间同立构聚丙烯和无规立构聚丙烯。⑵. 聚丁二烯可能有四种立体异构体,即:顺式-1,4,反式-1,4,、全同-1,2,间同-1,2-聚丁二烯。 5. 下列哪些单体能够配位聚合,采用什么引发剂?形成怎样的立构规整聚合物?有无旋光活性?写出反应式。 ⑴ . 丙稀能进行配位聚合,引发剂可选用()Cl AlEt TiCl 23,,-δγα,形成全同 立构聚丙烯,由于分子中仅有假手性中心,所以聚合物无旋光性。 ⑵ . 异丁烯能进行配位聚合,无定向可言,仅考虑速率,引发剂可选用 34AlEt TiCl -,两甲基相同,无立体异构现象,也无旋光性。 ⑶ . 丁二烯能进行配位聚合, Ziegler-Natta 型、π-烯丙基型和烷基锂型 引发剂都可选用,选用34A l E t T i C l -,顺式-1,4占95%,选用()134<-Al AlR TiCl ,反式-1,4占91%,形成的聚合物是几何异构体,没有旋光性。选用()()[]陈化103=-V Al AlR acac V ,间规-1,2占92~96%,选用()()未陈化3656AlR H CNC Cr -,等规-1,2占97~100%。也无旋光性。 ⑷ . 胺基丙酸不能进行配位聚合。

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