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8.2 : フリーラジカル連鎖反応とアルケンの重合

アルケンからポリマーと呼ばれる高分子への変換は、商業的に非常に重要な反応です。 ポリマーの構造は繰り返し単位によって定義されますが、末端基は重要ではないと考えられます。 平均重合度はポリマー分子内の繰り返し単位の数を表し、下付き文字 n で示されます。

Figure1

アルケンは、開始、成長、停止という 3 つのステップを含むフリーラジカル機構によって重合を受けます。

ラジカルは、過酸化ベンゾイルなどの少量のフリーラジカル開始剤を加熱することによって開始の段階で生成されます。 ベンゾイルオキシラジカルは CO2 を失い、フェニルラジカル (Ph・) を形成し、これがアルケンの二重結合に付加して重合プロセスを開始します。 アルケンのπ結合の電子の 1 つがフェニル ラジカルの電子 1 つと対になって、新しい C-C 結合を形成します。

Figure2

Figure3

Figure4

成長ステップでは、開始ステップで生成された炭素ラジカルが別のアルケン分子に付加して新しいラジカルを生成します。 ラジカル部位にアルケンモノマーを連続的に添加すると、ポリマーが生成します。

Figure5

フリーラジカル機構の停止ステップは、再結合または不均化によって起こります。 組換えステップでは、2 つの成長鎖がラジカル部位で結合を形成します。

Figure6

不均化な停止では、β 水素原子が 1 つのラジカルから別のラジカル中心に移動し、2 つの非ラジカル生成物が生成されます。

Figure7

エチレンのフリーラジカル重合により低密度ポリエチレン (LDPE) が生成されますが、低密度はポリマー鎖の大幅な分岐の結果です。 食品包装材、ポリ袋、ボトル、文具、自動車部品など、ポリマーから作られた製品はさまざまな形で私たちの身の回りに存在してます。

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