ใน
Memoir
ฉบับที่แล้วได้กล่าวเอาไว้ว่าอะตอมที่มีอิเล็กตรอนไม่มีคู่ของอนุมูลอิสระนั้น
เปรียบเสมือนอะตอมที่ขาดอิเล็กตรอน
ดังนั้นเพื่อที่จะทำให้ตัวมันเองมีเสถียรภาพ
มันจึงต้องหาทางดึงเอาอิเล็กตรอนจากแหล่งอื่น
ซึ่งอาจเป็นจากโมเลกุลอื่นหรือจากหมู่ข้างเคียงในโมเลกุลเดียวกัน
และได้ยกตัวอย่างการดึงเอาอิเล็กตรอนจากหมู่ข้างเคียงซึ่งได้แก่อะตอม
H
และหมู่อัลคิล
หมู่ข้างเคียงอีกกลุ่มหนึ่งที่จ่ายอิเล็กตรอนให้กับอะตอม
C
ที่มีอิเล็กตรอนไม่มีคู่
(unpaired
electron) ได้แก่อะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่โดยเดี่ยว
(lone
pair electron) ซึ่งมักจะได้แก่อะตอมของธาตุในหมู่
5
6 และ
7
แต่อะตอมของธาตุในหมู่
5
6 และ
7
นี้มีค่า
electronegativity
สูงกว่าอะตอม
C
ดังนั้นถ้ามองจากในแง่ค่า
electronegativity
แล้วมันควรจะดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอม
C
แต่อะตอม
C
ที่มีอิเล็กตรอนไม่มีคู่นั้นก็มีความต้องการที่จะดึงอิเล็กตรอนเข้าหาตัวเช่นกัน
ดังนั้นในกรณีที่มีอะตอมของธาตุในหมู่
5
6 และ
7
เชื่อมต่อโดยตรงกับอะตอม
C
ที่มีอิเล็กตรอนไม่มีคู่
แล้วจะทำให้อนุมูลอิสระมีเสถียรภาพได้หรือไม่นั้นก็ขึ้นอยู่กับสองปัจจัยที่ส่งผลตรงข้ามกัน
ถ้าการดึงอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวเข้าหาตัวของอะตอม
C
ที่มีอิเล็กตรอนไม่มีคู่นั้นรุนแรงกว่า
อนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นก็จะมีเสถียรภาพมากขึ้น
ดังเช่นกรณีของการสังเคราะ
พอลิไวนิลคลอไรด์ พอลิไวนิลอะซีเทต
และพอลิไวนิลไพโรริโดน
ดังรูปที่ ๑ ข้างล่าง
รูปที่ ๑ ปฏิกิริยา free radical polymersation ของ (บน) ไวนิลคลอไรด์ไปเป็นพอลิไวนิลคลอไรด์ อะตอม Cl เป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (กลาง) ไวนิลอะซีเทตไปเป็นพอลิไวนิลอะซีเทต อะตอม O เป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว และ (ล่าง) N-Vinylpyrrolidone ไปเป็น Polyvinylpyrrolidone อะตอม N เป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
มาถึงจุดนี้พอจะมองภาพออกหรือยังครับว่า
ทำไม vinyl
chloride จึงเกิดปฏิกิริยา
free
radical polymerisation ได้ง่ายกว่าเอทิลีน
ทั้ง ๆ ที่โมเลกุลทั้งสองมีความแตกต่างกันเพียงแค่อะตอมเดียว
ในกรณีของอะตอม
O
และ
N
ในรูปที่
๑ นั้น
อยากจะให้พึงสังเกตว่าทั้งสองอะตอมนั้นเชื่อมต่อโดยตรงเข้ากับหมู่คาร์บอนิล
(carbonyl
-C(O)-) ที่มีพันธะคู่
ซึ่งตรงนี้ทำให้ความว่องไวในการทำปฏิกิริยาของโมเลกุลที่อะตอม
O
และ
N
เชื่อมต่อเข้ากับหมู่คาร์บอนิลนั้นแตกต่างไปจากกรณีที่อะตอม
O
และ
N
เชื่อมต่อเข้ากับหมู่ที่ไม่มีพันธะคู่
(เช่นอะตอมไฮโดรเจนและหมู่อัลคิล)
เพราะหมู่คาร์บอนิลที่ตำแหน่งดังกล่วของโครงสร้าง
vinyl
acetate และ
vinyl
pyrrolidone นั้นมันเปิดช่องให้เกิด
delocalization
ของอิเล็กตรอนอิสระนั้นได้
(เรื่อง
delocalization
นี้ขอเอาไว้เล่าในตอนที่
๓ ของเรื่องนี้)
รูปที่
๒
ข้างล่างเป็นตัวอย่างสิทธิบัตรการสังเคราะห์พอลิเมอร์จากโมโนเมอร์ที่มีอะตอมฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบ
ด้วยวิธี free
radical polymerisation
รูปที่
๒ ตัวอย่างสิทธิบัตรเกี่ยวกับ
free
radical polymerisation ของโมโนเมอร์ที่มีหมู่ฮาโลเจนอยู่ในโครงสร้าง
อนุมูลอิสระและ
carbocation
ต่างจัดว่าเป็นโมเลกุลที่มีความขาดแคลนอิเล็กตรอนในตัวมันเอง
(แตกต่างกันหน่อยตรงที่ความรุนแรงของความขาดแคลน)
สิ่งที่มันมองหาคืออิเล็กตรอนที่จะดึงเข้ามาชดเชยความขาดแคลนนั้น
ด้วยเหตุนี้ปัจจัยที่ส่งผลต่อเสถียรภาพของ
carbocation
จึงเหมือนกับปัจจัยที่ส่งผลต่อเสถียรภาพของอนุมูลอิสระ
วิธีการทำให้เกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์ของสารประกอบตระกูลไวนิลเหล่านี้จึงคล้ายกัน
คือการหาทางทำให้มีตำแหน่งที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยาเกิดอยู่ที่บริเวณปลายสายโซ่
ซึ่งอาจทำโดยการทำให้เกิดเป็นอนุมูลอิสระที่มีอิเล็กตรอนที่ว่องไวอยู่ที่ปลายสายโซ่
หรือการทำให้มีประจุบวกเกิดขึ้นที่ปลายสายโซ่
มาถึงจุดนี้
ไม่ทราบว่าคนศึกษาเรื่องตัวเร่งปฏิกิริตระกูล
Ziegler-Natta
หรือ
Metallcene
พอจะมองออกบ้างหรือยังว่าตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูลนี้มันทำงานอย่างไร
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น