ในตอนที่
๑
ได้กล่าวถึงการที่อะตอมที่มีอิเล็กตรอนไม่มีคู่นั้นไปดึงเอาอิเล็กตรอนจากหมู่ข้างเคียงซึ่งได้แก่หมู่อัลคิล
และในตอนที่ ๒
ได้กล่าวถึงการไปดีงเอาอิเล็กตรอนคู่โดยเดียว
(lone
pair electron) จากอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
(ที่ยกตัวอย่างได้แก่อะตอม
N
O และ
Cl)
และเกาะกับอะตอมที่มีอิเล็กตรอนไม่มีคู่นั้น
หมู่ข้างเคียงอีกหมู่หนึ่งที่สามารถจ่ายอิเล็กตรอนให้กับอะตอมที่มีอิเล็กไม่มีคู่ได้ก็คือพันธะคู่
(pi
bond) ของอะตอมที่เชื่อมต่อโดยตรงเข้ากับอะตอมที่มีอิเล็กตรอนไม่มีคู่
พันธะคู่ในตำแหน่งดังกล่าวจะทำให้เกิดการกระจายความหนาแน่นอิเล็กตรอนหรือที่เรียกว่า
delocalization
หรือ
resonance
รูปที่
๑ ข้างล่างเป็นตัวอย่างกรณีของการเกิด
free
radical polymerisation ของสไตรีน
(styrene)
และเมทิลเมทาคลิเลต
(methyl
methacrylate) ด้วยการใช้
initiator
เป็นตัวเริ่มการเกิดปฏิกิริยา
รูปที่
๑ (บน)
ในกรณีของสไตรีน
อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่สามารถเกิดการ
delocalize
ได้กับ
pi
อิเล็กตรอนของวงแหวนเบนซีน
(ล่าง)
ส่วนกรณีของเมทิลเมทาคลิเลต
อิเล็กตรอนไม่มีคู่จะเกิดการ
delocalize
ได้กับพันธะคู่
C=O
ของหมู่คาร์บอนนิลที่อยู่เคียงข้าง
(ตรงลูกศรสีแดงชี้)
ในกรณีของสไตรีนนั้นอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่จะเกิด
resonance
กับ
pi
electron ของวงแหวนเบนซีน
ทำให้ตำแหน่งที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยา
(ตำแหน่งที่มีอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่)
นั้นยังคงอยู่ที่ปลายโซ่
(ซึ่งมีลักษณะเป็น
tertiary
free radical) และยากที่จะเคลื่อนย้ายเข้าไปข้างใน
(เพราะจะกลายเป็น
secondary
free radical ที่มีเสถียรภาพที่ต่ำกว่า)
ด้วยเหตุนี้เมื่อเทียบกับเอทิลีนแล้วจะเห็นว่าการพอลิเมอร์ไรซ์สไตรีนทำได้ง่ายกว่า
ไม่จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิและความดันที่สูงดังเช่นในกรณีการสังเคราะห์พอลิเอทิลีน
ซึ่งจำเป็นต้องใช้สภาวะการทำปฏิกิริยาที่รุนแรงเพื่อให้
primary
free radical นั้นมีเสถียรภาพสูงกว่า
secondary
free radical
ส่วนในกรณีของเมทิลเมทาคลิเลตนั้นอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่จะเกิด
resonace
กับพันธะคู่
C=O
ของหมู่คาร์บอนิล
ซึ่งก็ส่งผลทำให้ตำแหน่งที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยา
(ตำแหน่งที่มีอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่)
นั้นยังคงอยู่ที่ปลายโซ่เช่นกัน
(คงลักษณะเป็น
tertiary
free radical)
เนื่องด้วยปัจจัยที่ทำให้อนุมูลอิสระมีเสถียรภาพและปัจจัยที่ทำให้
carbocation
มีเสถียรภาพนั้นเหมือนกัน
ดังนั้นจะว่าไปแล้วโมโนเมอร์ที่สามารถเกิดการพอลิเมอร์ไรซ์ด้วยการเกิดเป็นอนุมูลอิสระก็สามารถเกิดการพอลิเมอร์ไรซ์ด้วยการเกิดเป็น
carbocation
ได้
การพอลิเมอร์ไรซ์ด้วยการใช้ไอออนบวกของโลหะ
(เช่นตัวเร่งปฏิกิริยาตระกูล
Ziegler-Natta
และ
Metallocene)
นั้นอาจมองได้ว่าคล้ายกับการพอลิเมอร์ไรซ์ด้วยการทำให้เกิดเป็น
carbocation
หรืออนุมูลอิสระด้วยการใช้ไอออนบวกของโลหะนั้นดึงให้ตำแหน่งที่ว่องไวในการเชื่อมต่อโมเลกุลโมโนเมอร์
(อิเล็กตรอนที่จำเป็นสำหรับการสร้างพันธะ)
นั้นอยู่ที่บริเวณปลายสายโซ่ด้านไอออนบวกของโลหะ
การปรับความสามารถในการดึงอิเล็กตรอนตัวดังกล่าวของไอออนบวกของโลหะนั้นทำได้ด้วยการปรับแต่งหมู่ที่มาเกาะกับไอออนบวกของโลหะตัวนั้น
(เช่นด้วยการเปลี่ยนชนิดและ/หรือจำนวนของหมู่อัลคิลและเฮไลด์)
และด้วยการปรับแต่งขนาดและ/หรือรูปร่างของหมู่ที่มาเกาะกับไอออนบวกของโลหะตัวนั้นก็เป็นการบังคับรูปร่างช่องทางที่เป็นตัวกำหนดให้โมโนเมอร์ตัวใหม่ที่จะเข้ามาเชื่อมต่อนั้นต้องหันด้านไหนของโมเลกุลเข้ามาจึงจะเกิดปฏิกิริยาได้
ตัวอย่างอื่นที่เกี่ยวกับเสถียรภาพของอนุมูลอิสระสามารถอ่านได้จากลิงค์ที่แนบท้ายมา
เพียงแต่ใน Memoir
๓
ตอนที่ผ่านมาต้องการเพียงแค่เน้นไปที่ปฏิกิริยาการพอลิเมอร์ไรซ์แค่นั้นเอง
เว็บแนะนำสำหรับอ่านเพิ่มเติม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น