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지글러나타를 사용하여 PE wax를 중합하는데 궁금한점이있습니다.

2016-08-31 org.kosen.entty.User@6086f1ab 이상준(juny6600)
  • 2
지글러나타를 사용하여 PE wax를 중합하는데 궁금한점이있습니다.

지글러나타 촉매로 중합하면 입체특이성이 생긴다하는데 원리를

간략하게 설명좀 부탁드립니다.
  • PE wax
  • 지글러나타
  • 촉매
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답변 2
  • 답변

    김준헌님의 답변

    2016-08-31
    • 2
    Ziegler-Natta 촉매는 Ziegler와 Natta에 의해 최초로 합성된 유기금속 촉매입니다.

    ZN 촉매의 용도는 이중결합을 가진 모노머를 쭉 연결시켜 폴리머를 만드는 촉매입니다.

    n CH2=CHR → −[CH2−CHR]n−

    이런식으로 폴리머를 합성합니다. 폴리스타이렌, 폴리에틸렌 등 많은 촉매가 ZN 촉매에 의해 합성됩니다.
    배위 중합이라는 말은, 폴리머가 촉매에 의해 합성될때, 폴리머의 단량체가 촉매와 순간 배위결합을 한 후에 폴리머로 자라나는 것을 뜻합니다.

    그림으로 설명을 드리면, ZN촉매는 MAO 등의 cocatalyst 와 결합하여 다음과 같은 활성화된 form 을 만들어냅니다.

    오른쪽 그림에 보시면 Ti 에 연결된 빈 네모 공간이 있죠? 그곳에 단량체가 다음 그림처럼 붙습니다.

    파란색 분자가 당량체인데, 이런 유기물이 중심 금속 (여기서는 Ti) 에 붙는 것을 "배위"라고 합니다. 단량체가 이렇게 배위 결합을 한 이후에, 다시 빈공간을 만들기 위해서 Ti의 위쪽으로 올라갑니다.

    그러면 다시 빈공간이 생기지요? 그럼 그곳에 다시 이중결합을 가진 단량체들이 와서 붙고, 위와 같은 과정을 거치면서 쭉 길게 분자들이 합성되어서 폴리머를 만드는 것입니다.

    입체특이성을 가진다는 말은, ZN촉매는 위에서 보여드린 것 처럼 이중결합 단량체가 금속에 한번 붙고 나서 쭉 길게 늘어지는 합성 메카니즘을 가집니다. 그런데 금속에 단량체가 배위될때는 steric hinderance (한글로 뭐라하는지 잘 모르겠습니다. 공간제약 정도?) 때문에 한쪽 방향으로만 분자 나열됩니다. 그래서 한쪽방향으로만 -R기가 나열되는 분자 구조상 입체적인 특이성을 가집니다. 그림으로 보시면 다음과 같습니다.

    모시면 페닐 그룹이 한쪽방향으로만 나열되죠? ZN 촉매에 만들어지는 폴리머는 위처럼 R그룹이 한쪽으로만 나열되게 됩니다. 이렇게 폴리머의 R그룹이 한쪽으로만 나열되게 합성시켜주기 때문에 ZN촉매는 입체특이성을 가진다고 설명합니다.

    도움이 되셨기를 바랍니다.

    답변수정
    Ziegler-Natta 촉매는 Ziegler와 Natta에 의해 최초로 합성된 유기금속 촉매입니다.

    ZN 촉매의 용도는 이중결합을 가진 모노머를 쭉 연결시켜 폴리머를 만드는 촉매입니다.

    n CH2=CHR → −[CH2−CHR]n−

    이런식으로 폴리머를 합성합니다. 폴리스타이렌, 폴리에틸렌 등 많은 촉매가 ZN 촉매에 의해 합성됩니다.
    배위 중합이라는 말은, 폴리머가 촉매에 의해 합성될때, 폴리머의 단량체가 촉매와 순간 배위결합을 한 후에 폴리머로 자라나는 것을 뜻합니다.

    그림으로 설명을 드리면, ZN촉매는 MAO 등의 cocatalyst 와 결합하여 다음과 같은 활성화된 form 을 만들어냅니다.

    오른쪽 그림에 보시면 Ti 에 연결된 빈 네모 공간이 있죠? 그곳에 단량체가 다음 그림처럼 붙습니다.

    파란색 분자가 당량체인데, 이런 유기물이 중심 금속 (여기서는 Ti) 에 붙는 것을 "배위"라고 합니다. 단량체가 이렇게 배위 결합을 한 이후에, 다시 빈공간을 만들기 위해서 Ti의 위쪽으로 올라갑니다.

    그러면 다시 빈공간이 생기지요? 그럼 그곳에 다시 이중결합을 가진 단량체들이 와서 붙고, 위와 같은 과정을 거치면서 쭉 길게 분자들이 합성되어서 폴리머를 만드는 것입니다.

    입체특이성을 가진다는 말은, ZN촉매는 위에서 보여드린 것 처럼 이중결합 단량체가 금속에 한번 붙고 나서 쭉 길게 늘어지는 합성 메카니즘을 가집니다. 그런데 금속에 단량체가 배위될때는 steric hinderance (한글로 뭐라하는지 잘 모르겠습니다. 공간제약 정도?) 때문에 한쪽 방향으로만 분자 나열됩니다. 그래서 한쪽방향으로만 -R기가 나열되는 분자 구조상 입체적인 특이성을 가집니다. 그림으로 보시면 다음과 같습니다.

    모시면 페닐 그룹이 한쪽방향으로만 나열되죠? ZN 촉매에 만들어지는 폴리머는 위처럼 R그룹이 한쪽으로만 나열되게 됩니다. 이렇게 폴리머의 R그룹이 한쪽으로만 나열되게 합성시켜주기 때문에 ZN촉매는 입체특이성을 가진다고 설명합니다.

    도움이 되셨기를 바랍니다.

    이동욱(pobk1234) 2016-08-31

    좋은정보 감사합니다..^^

    김준헌(wnsgjsdlsms) 2016-08-31

    도움이 되셨길 바랍니다.

    이상준(juny6600) 2016-08-31

    좋은 정보 감사합니다

  • 답변

    박영환님의 답변

    2016-09-08
    • 1
    윗 분 말씀하신 것처럼 기본적으로 R이 있는 단량체이어야 입체특이성 논의가 의미 있는데요.
    PE는 에틸렌 (CH2=CH2)라서 R이 없으니 입체특이성과는 무관합니다.
    프로필렌 (CH2=CHCH3) 또는 그보다 큰 알파-올레핀의 중합의 경우에 한해
    위 자세하게 설명해 주신 내용을 참조하십시오.
    답변수정
    윗 분 말씀하신 것처럼 기본적으로 R이 있는 단량체이어야 입체특이성 논의가 의미 있는데요.
    PE는 에틸렌 (CH2=CH2)라서 R이 없으니 입체특이성과는 무관합니다.
    프로필렌 (CH2=CHCH3) 또는 그보다 큰 알파-올레핀의 중합의 경우에 한해
    위 자세하게 설명해 주신 내용을 참조하십시오.
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