Ziegler-natta-catalizador
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Ziegler-natta y metaloceno
Un catalizador Ziegler-Natta es un reactivo o una mezcla de reactivos utilizados en la producción de polímeros de 1-alquenos (α-olefinas). Los catalizadores Ziegler-Natta se basan normalmente en compuestos de titanio y compuestos organometálicos de aluminio, por ejemplo el trietilaluminio, (C2H5)3Al.
Karl Ziegler preparó polietileno lineal con el catalizador que descubrió. Giulio Natta utilizó catalizadores similares para polimerizar 1-alquenos. Los poli(1-alquenos) pueden ser isotácticos, sindiotácticos o atácticos, dependiendo de la orientación relativa de los grupos alquilo en las cadenas poliméricas formadas por unidades -[CH2-CHR]-. En los polímeros isotácticos, todos los centros quirales CHR comparten la misma estereoquímica. Los centros quirales de los polímeros sindiotácticos alternan su estereoquímica relativa. Los polímeros atácticos carecen de estereoquímica regular. La estereoregularidad del polímero depende del tipo de catalizador utilizado para prepararlo, y una vez preparado, la estereoquímica del polímero no cambia.
El primer catalizador Ziegler-Natta se produjo tratando el α-TiCl3 cristalino con [AlCl(C2H5)2]2. Las reacciones de polimerización de cualquier alqueno se producen en centros especiales de Ti situados en el exterior de los cristalitos. La mayoría de los iones de titanio en estos cristalitos están rodeados por seis ligandos de cloruro para dar una estructura octaédrica. En la superficie, sin embargo, se producen “defectos” en los que algunos centros de Ti carecen de su complemento completo de ligandos de cloruro. La molécula de alqueno se une a estas “vacantes”. De una forma que aún no está del todo clara, el alqueno se convierte en un grupo ligando alquilo. La vía más probable de esta reacción es la inserción del enlace C+C de la molécula de alqueno en el enlace Ti-C:
Mecanismo de polimerización del catalizador Ziegler-natta ppt
Tradicionalmente, las poliolefinas se producen mediante catalizadores heterogéneos Zigler-Natta. Para la producción de poliolefinas avanzadas se utilizan a menudo catalizadores de zirconoceno de un solo sitio de diversas estructuras [19]. La mayoría de los circonocenos son capaces de catalizar la polimerización de olefinas y producir polímeros de medio y alto peso molecular sólo después de la activación con un exceso considerable (hasta 103-104 eq.) de metilalumoxano (MAO) [20], [21], [22], [23].
Los productos de bajo peso molecular de las transformaciones de α-olefinas (dímeros, oligómeros) son también de interés para la industria química [24]. Estos productos pueden prepararse mediante catalizadores de zirconoceno activados con cantidades mínimas (1-100 eq.) de MAO [25], [26], [27], [28]. Sin embargo, sólo se han estudiado varios complejos de zirconoceno en estas condiciones y la composición del producto depende estrictamente del tipo de zirconoceno utilizado [25], [26], [27], [28].
En el presente trabajo generalizamos los resultados obtenidos por nuestro grupo en el estudio de la oligomerización de olefinas catalizada por zirconoceno. El trabajo se centra en cuestiones relacionadas con el mecanismo de reacción, el diseño racional de precatalizadores de zirconoceno, así como en los posibles usos de los productos de α-olefina.
Polimerización Ziegler-natta
El catalizador Ziegler-Natta (ZN), que lleva el nombre de dos químicos Karl Ziegler y Giulio Natta, es una potente herramienta para polimerizar α-olefinas con alta linealidad y estereoselectividad (Figura 1). Un sistema catalizador ZN típico suele contener dos partes: un compuesto de metal de transición (metales del grupo IV, como Ti, Zr, Hf) y un compuesto de organoaluminio (cocatalizador). Los ejemplos más comunes de sistemas catalizadores ZN incluyen TiCl4 + Et3Al y TiCl3 + AlEt2Cl.
En 1953, el químico alemán Karl Ziegler descubrió un sistema catalítico capaz de polimerizar etileno en polietileno lineal de alto peso molecular que las técnicas convencionales de polimerización no podían realizar.1 El sistema contenía un haluro de metal de transición con un compuesto alquilo del elemento principal del grupo (Figura 2).
Tras el diseño del catalizador, el químico italiano Giulio Natta descubrió que la polimerización de las α-olefinas daba lugar a estructuras estereorregulares2 , bien sindiotácticas o isotácticas, dependiendo del catalizador utilizado (Figura 3). Gracias a estos importantes descubrimientos, Karl Ziegler y Giulio Natta compartieron el Premio Nobel de Química en 1963.