高分子化学 第6章 配位聚合
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R（右）型和S(左)型。 ➢ 另一种是由分子中双键而产生的几何异构体。
即Z（顺式构型）和E（反式构型）。
如何区分构型（Configuration）和
构象（Conformation）？
构型--是由原子或原子团在手性中心或双键上的空 间排布不同而产生的立体异构。
除非化学键断裂，两种构型是不能相互转化的。
[ CH2 CH ] n
OH 聚乙烯醇
[ CH2 CH2 O ] n 聚环氧乙烷 （聚氧化乙烯）
如:聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯，聚 酰胺中的尼龙-6和尼龙-66等都是性质不 同的同分异构体。
CH3 [ CH2 C ] n
C O OCH3
聚甲基丙烯酸甲酯
H [ CH2 C ]n
C O OCH2CH3
如果每个结构 单元上含有两 个立体异构中
HC HC CH CH HH
CH3 H
HC HC CH CH HH
CH3 H
H C 全同立构体 C H Isotactic
6 第六章 配 位 聚 合
1953年，Ziegler发现了乙烯低压聚合引发剂。
1954年Natta发现了丙烯聚合引发剂。
6.1 配位聚合的基本概念
（1）什么是配位聚合？
是指烯类单体的碳-碳双键首先在过渡金属 引发剂活性中心上进行配位、活化，随后单 体分子相继插入过渡金属-碳键中进行链增长，
增长活性中心是配位阴离子的连锁聚合称为配
构象--则是对C一C单键内旋转而产生的分子形态不 同的描述，例如锯齿型分子、无规线团、螺旋链， 折叠链等形态。
构象可通过一系列单键的内旋转而相互转换。
光学异构体
光学异构体（也称对映异构体），是由手 征性碳原子产生。
构型分为R（右）型和S（左）型两种。
对于 -烯烃聚合物，分子链中与R基连接的
碳原子具有下述结构：
因此，配位聚合属于配位阴离子聚合。
③增长反应是经过四元环的插入过程
增长链端阴离 子对烯烃双键 碳原子的亲
核进攻
δ-
CH CH2
¦Ä¦Ä¦Ä δ+CH
R
δ+
Mt
CH2 δ-
过渡金属阳离 子Mt +对烯烃 双键碳原子的 亲电进攻
插入反应包括两个同时进行的化学过程。
单体的插入反应有两种可能的途径：
一级插入
两种单体在共聚物分子链上不同排列的序列 异构
立体异构
由于分子中的原子或基团的空间构型不
同而产生。 立体异构
光学异构 几何异构
构象异构
①聚合物的同分异构体
什么是同分异构？ 聚合物分子中原子或原子团相互连接的次序不同
而引起的异构叫做同分异构，又称结构异构。
如:结构单元为－[ C2H4O－] n的聚合物可以是 聚乙烯醇、聚环氧乙烷等。
极性单体 二烯烃
有规立构聚合
茂金属引发剂（所有乙烯基单体）
②引发剂的相态和单体的极性 非均相引发剂，立构规整化能力强
极性单体: 失活
-烯烃：全同
均相引发剂，立构规整化能力弱
极性单体: 全同
-烯烃：无规
配位引发剂的作用
提供引发聚合的活性种 提供独特的配位能力
主要是引发剂中过渡金属反离子，与单体 和增长链配位，促使单体分子按照一定的构 型进入增长链。
即单体通过配位而“定位”，引发剂起着 连续定向的模型作用。
一般说来配位阴离子聚合的立构规整化能力取决于:
引发剂的类型 特定的组合与配比 单体种类 聚合条件
6.2 聚合物的立构规整性
（1） 聚合物的立体异构体
结构异构（同分异构）
化学组成相同，原子和原子团的排列不同。
头-尾和头-头、尾-尾连接的结构异构
两种插入所形成的聚合物的结构完全相同。
但研究发现： 丙烯的全同聚合是一级插入； 丙烯的间同聚合却为二级插入。
（3）几种聚合名称含义的区别
配位聚合、络合聚合 在含意上是一样的，可互用。 一般认为，配位比络合表达的意义更明确。 配位聚合的结果： 可以形成有规立构聚合物 也可以是无规聚合物
定向聚合、有规立构聚合 这两者是同意语，是以产物的结构定义的，都
②反应是阴离子性质 间接证据： -烯烃的聚合速率随双键上烷基的增大而降低。 CH2=CH2 > CH2=CH－CH3 > CH2=CH－CH2－CH3 直接证据： 用含标记元素的终止剂终止增长链 14CH3OH 14CH3O－ ＋ H＋
得到的聚合物无14C放射性，表明加上的是H＋， 证明链端是阴离子。
δ-
δ+
CH CH2 Mt + CH CH2
R
R
δ-
wk.baidu.com
δ+
CH CH2 CH CH2 Mt
R
R
不带取代基的一端带负电荷，与过渡金属相连 接，称为一级插入。
二级插入
δ-
δ+
CH2 CH Mt + CH2 CH
R
R
δ-
δ+
CH2 CH CH2 CH Mt
R
R
带有取代基一端带负电荷并与反离子相连， 称为二级插入。
H
C*
R
由于连接C*两端的分子链不等长，或端基不同， C*应当是手征性碳原子；
但这种手征性碳原子并不显示旋光性，原因是 紧邻C*的原子差别极小，故称为“ 假手性中 心”。
根据手性C*的构型不同，聚合物分为三种结构：
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
全同和间同立 构聚合物统称 为有规立构聚 合物。
位阴离子聚合。
链增长反应可表示如下：
δ-
δ+
CH CH2 Mt
空位
CH CH2
R
过渡金属
δ-
δ+
CH CH2 Mt
¦Ä¦Ä环过¦Ä状渡 状态
CH CH2 R
σ-π配合物
δ-
δ+
CH CH2 CH CH2 Mt
R
R
链增长过程的本质：
单体对增长链端络合物的插入反应。
（2）配位聚合的特点
①单体首先在过渡金属上配位形成σ-π 络合物 证据：乙烯和Pt、Pd生成络合物后仍可分离制得4甲基-1-戊烯－VCl3的络合物。
聚丙烯酸乙酯
[ CO ( CH2 )5NH ]n
尼龙－6
[NH( CH2 )6NHOC ( CH2 )4CO ]n
尼龙－66
②聚合物的立体异构体
立体异构： 聚合物的立体异构体是分子的化学组成相同，
连接结构也相同，只是立体构型不同，也就是原 子或原子团在空间排列不同。 立体异构又分两类： ➢ 一种是由手性中心产生的光学异构体。
是指以形成有规立构聚合物为主的聚合过程。 乙丙橡胶的制备采用Z－N催化剂，属配位聚合，
但结构是无规的，不是定向聚合
（4）配位聚合引发剂与单体
①引发剂和单体类型
-烯烃 有规立构聚合
Ziegler-Natta引发剂
二烯烃 有规立构聚合
环烯烃
-烯丙基镍型引发剂：专供丁二烯的顺、反1,4聚合
烷基锂引发剂（均相）
即Z（顺式构型）和E（反式构型）。
如何区分构型（Configuration）和
构象（Conformation）？
构型--是由原子或原子团在手性中心或双键上的空 间排布不同而产生的立体异构。
除非化学键断裂，两种构型是不能相互转化的。
[ CH2 CH ] n
OH 聚乙烯醇
[ CH2 CH2 O ] n 聚环氧乙烷 （聚氧化乙烯）
如:聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸乙酯，聚 酰胺中的尼龙-6和尼龙-66等都是性质不 同的同分异构体。
CH3 [ CH2 C ] n
C O OCH3
聚甲基丙烯酸甲酯
H [ CH2 C ]n
C O OCH2CH3
如果每个结构 单元上含有两 个立体异构中
HC HC CH CH HH
CH3 H
HC HC CH CH HH
CH3 H
H C 全同立构体 C H Isotactic
6 第六章 配 位 聚 合
1953年，Ziegler发现了乙烯低压聚合引发剂。
1954年Natta发现了丙烯聚合引发剂。
6.1 配位聚合的基本概念
（1）什么是配位聚合？
是指烯类单体的碳-碳双键首先在过渡金属 引发剂活性中心上进行配位、活化，随后单 体分子相继插入过渡金属-碳键中进行链增长，
增长活性中心是配位阴离子的连锁聚合称为配
构象--则是对C一C单键内旋转而产生的分子形态不 同的描述，例如锯齿型分子、无规线团、螺旋链， 折叠链等形态。
构象可通过一系列单键的内旋转而相互转换。
光学异构体
光学异构体（也称对映异构体），是由手 征性碳原子产生。
构型分为R（右）型和S（左）型两种。
对于 -烯烃聚合物，分子链中与R基连接的
碳原子具有下述结构：
因此，配位聚合属于配位阴离子聚合。
③增长反应是经过四元环的插入过程
增长链端阴离 子对烯烃双键 碳原子的亲
核进攻
δ-
CH CH2
¦Ä¦Ä¦Ä δ+CH
R
δ+
Mt
CH2 δ-
过渡金属阳离 子Mt +对烯烃 双键碳原子的 亲电进攻
插入反应包括两个同时进行的化学过程。
单体的插入反应有两种可能的途径：
一级插入
两种单体在共聚物分子链上不同排列的序列 异构
立体异构
由于分子中的原子或基团的空间构型不
同而产生。 立体异构
光学异构 几何异构
构象异构
①聚合物的同分异构体
什么是同分异构？ 聚合物分子中原子或原子团相互连接的次序不同
而引起的异构叫做同分异构，又称结构异构。
如:结构单元为－[ C2H4O－] n的聚合物可以是 聚乙烯醇、聚环氧乙烷等。
极性单体 二烯烃
有规立构聚合
茂金属引发剂（所有乙烯基单体）
②引发剂的相态和单体的极性 非均相引发剂，立构规整化能力强
极性单体: 失活
-烯烃：全同
均相引发剂，立构规整化能力弱
极性单体: 全同
-烯烃：无规
配位引发剂的作用
提供引发聚合的活性种 提供独特的配位能力
主要是引发剂中过渡金属反离子，与单体 和增长链配位，促使单体分子按照一定的构 型进入增长链。
即单体通过配位而“定位”，引发剂起着 连续定向的模型作用。
一般说来配位阴离子聚合的立构规整化能力取决于:
引发剂的类型 特定的组合与配比 单体种类 聚合条件
6.2 聚合物的立构规整性
（1） 聚合物的立体异构体
结构异构（同分异构）
化学组成相同，原子和原子团的排列不同。
头-尾和头-头、尾-尾连接的结构异构
两种插入所形成的聚合物的结构完全相同。
但研究发现： 丙烯的全同聚合是一级插入； 丙烯的间同聚合却为二级插入。
（3）几种聚合名称含义的区别
配位聚合、络合聚合 在含意上是一样的，可互用。 一般认为，配位比络合表达的意义更明确。 配位聚合的结果： 可以形成有规立构聚合物 也可以是无规聚合物
定向聚合、有规立构聚合 这两者是同意语，是以产物的结构定义的，都
②反应是阴离子性质 间接证据： -烯烃的聚合速率随双键上烷基的增大而降低。 CH2=CH2 > CH2=CH－CH3 > CH2=CH－CH2－CH3 直接证据： 用含标记元素的终止剂终止增长链 14CH3OH 14CH3O－ ＋ H＋
得到的聚合物无14C放射性，表明加上的是H＋， 证明链端是阴离子。
δ-
δ+
CH CH2 Mt + CH CH2
R
R
δ-
wk.baidu.com
δ+
CH CH2 CH CH2 Mt
R
R
不带取代基的一端带负电荷，与过渡金属相连 接，称为一级插入。
二级插入
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δ+
CH2 CH Mt + CH2 CH
R
R
δ-
δ+
CH2 CH CH2 CH Mt
R
R
带有取代基一端带负电荷并与反离子相连， 称为二级插入。
H
C*
R
由于连接C*两端的分子链不等长，或端基不同， C*应当是手征性碳原子；
但这种手征性碳原子并不显示旋光性，原因是 紧邻C*的原子差别极小，故称为“ 假手性中 心”。
根据手性C*的构型不同，聚合物分为三种结构：
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
全同和间同立 构聚合物统称 为有规立构聚 合物。
位阴离子聚合。
链增长反应可表示如下：
δ-
δ+
CH CH2 Mt
空位
CH CH2
R
过渡金属
δ-
δ+
CH CH2 Mt
¦Ä¦Ä环过¦Ä状渡 状态
CH CH2 R
σ-π配合物
δ-
δ+
CH CH2 CH CH2 Mt
R
R
链增长过程的本质：
单体对增长链端络合物的插入反应。
（2）配位聚合的特点
①单体首先在过渡金属上配位形成σ-π 络合物 证据：乙烯和Pt、Pd生成络合物后仍可分离制得4甲基-1-戊烯－VCl3的络合物。
聚丙烯酸乙酯
[ CO ( CH2 )5NH ]n
尼龙－6
[NH( CH2 )6NHOC ( CH2 )4CO ]n
尼龙－66
②聚合物的立体异构体
立体异构： 聚合物的立体异构体是分子的化学组成相同，
连接结构也相同，只是立体构型不同，也就是原 子或原子团在空间排列不同。 立体异构又分两类： ➢ 一种是由手性中心产生的光学异构体。
是指以形成有规立构聚合物为主的聚合过程。 乙丙橡胶的制备采用Z－N催化剂，属配位聚合，
但结构是无规的，不是定向聚合
（4）配位聚合引发剂与单体
①引发剂和单体类型
-烯烃 有规立构聚合
Ziegler-Natta引发剂
二烯烃 有规立构聚合
环烯烃
-烯丙基镍型引发剂：专供丁二烯的顺、反1,4聚合
烷基锂引发剂（均相）