Долгое время алюминийорганические соединения, впервые полученные в 1865 г. Дж. Бактоном и У. Одлингом при нагревании алюминия с диалкилртутью, не представляли хоть сколько-нибудь заметного практического интереса. Ситуация коренным образом изменилась в начале 50-х гг. XX в., когда были открыты алюминийорганические катализаторы полимеризации олефинов.
Достаточно давно было известно, что триэтилалюминий реагирует с этиленом. При этом молекула этилена внедряется в связь алюминий-утлерод:
Однако для получения полимера такая реакция не годится — идёт медленно, да и цепочки получаются коротенькие.
В 1953 г. немецкий химик Е. Хольцкамп, изучая эту реакцию, получил совершенно неожиданный результат: вместо жидкого триалкилалюминия автоклав заполнила твёрдая белая масса, оказавшаяся полиэтиленом. Эксперимент долго не удавалось воспроизвести. В конце концов выяснилось, что лаборант просто забыл тогда отмыть автоклав от соединений никеля. В результате реакции восстановления триэтилалюминием в одной из трещин образовались мельчайшие частички никеля. Благодаря его присутствию и произошла полимеризация. После того как это обнаружилось, уже вся лаборатория, в которой под руководством Карла Циглера (1898— 1973) работал Хольцкамп, перебирала добавки к триэтилалюминию. Оказалось, что полимеризация происходила при добавлении галогенидов переходных металлов из групп титана, ванадия и хрома. Но наибольший эффект наблюдался при использовании TiCl4. Полимеризация этилена в присутствии TiCl4 и (С2Н5)3Аl шла и при атмосферном давлении и комнатной температуре, но сильно ускорялась при их повышении. Разработки лаборатории Циглера стали основой промышленного производства полиэтилена, организованного знаменитой фирмой «Дюпон». Полимер, получаемый при помощи катализатора Циглера, имеет линейную структуру и обладает гораздо большей прочностью и термостойкостью, чем разветвлённый, который образуется при некаталитической реакции полимеризации.
В лаборатории итальянского химика Джулио Натты (1903—1979) проводились исследования полимеризации другого алкена — пропилена. В этом случае задача оказалась значительно сложнее: для полипропилена важную роль играет регулярность строения полимера. Было установлено, что при использовании катализатора, предложенного ранее Циглером, полипропилен получается с высоким содержанием изотактических полимерных молекул, а значит, обладает высокой прочностью и упругостью. Дело в том, что изотактические молекулы в твёрдом состоянии сворачиваются в спираль, образуя некое подобие молекулярной пружины. Такая конструкция обладает большей способностью к растяжению, чем линейная молекула полиэтилена.
В 1963 г. за разработку катализаторов полимеризации алкенов Карл Циглер и Джулио Натта были удостоены Нобелевской премии, а подобные катализаторы стали называться катализаторами Циглера — Натты
Похожие статьи