Мономеры, участвующие в реакциях поликонденсации

Запомнить! В качестве мономеров в реакциях поликонденсации используют соединения, содержащие в молекуле не менее двух функциональных групп.

Исходные мономеры можно разделить на три основных типа:

1. Мономеры, содержащие в молекулах одинаковые функциональные группы, не способные реагировать между собой в определенных условиях. К таким мономерам относятся, например, диамины или дихлорангидриды дикарбоновых кислот. В этом случае полимер может образоваться только в результате поликонденсация разных мономеров, способных взаимодействовать друг с другом, например:

nNH2−R−NH2+nC(O)Cl−R′−C(J)Cl⟶[−NH−R−NH−C(O)−R′−C(O)−]n+2nHCl

2. Мономеры, содержащие различные функциональные группы, способные реагировать друг с другом (например, гидроксикислоты или аминокислоты), приводя к образованию полимера, например:

nNH2−R−COOH⟶[−R−C(O)−NH−]n+nH2O

3. Мономеры, содержащие одинаковые функциональные группы, способные реагировать между собой в данных условиях, например гликоли, поликонденсация которых приводит к образованию простых полиэфиров:

n−HO−R−OH⟶[−O−R−]n+nH2O

Полиэфиры (полиэстеры) — высокомолекулярные соединения, получаемые поликонденсацией многоосновных кислот или их ангидридов с многоатомными спиртами.

Известны природные полиэфиры (янтарь, древесная смола и др.) и искусственные полиэфиры. Практическое применение получили полиэтилентерефталат, полиэфиракрилаты и др.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ

Реакции поликонденсации классифицируют по следующим признакам:

1. По типу (и числу) участвующих в реакции мономеров различают:

• гомополиконденсацию, в которойучаствуют один или два мономера (например, получение аминокапроновой кислоты, фенолформальдегидной смолы и др.)
• сополиконденсацию (участвует более двух типов мономеров)

2. По количеству функциональных групп в мономерах, участвующих в реакции.

 

Определение

Поликонденсация бифункциональных мономеров, то есть мономеров, имеющих две функциональные группы, называется линейной;

поликонденсация, в которой участвует хотя бы один мономер, имеющий более двух функциональных групп - трехмерной (образуются соответственно линейные и сетчатые полимеры.

 

Примером линейной бифункциональной поликонденсации является реакция

2NH2−(CH2)5–COOH⟶NH2–(CH2)5–C(O)–NH−(CH2)5–COOH+H2O

Конечный продукт синтеза - аминокапроновая кислота.

Примером трехмерной полифункциональной поликонденсации, то есть поликонденсации соединений с тремя и более функциональными группами, является реакция между двумя мономерами - мочевиной и формальдегидом:

NH2–C(O)–NH2+CH2O⟶NH2–C(O)–NH–CH2OH

NH2–C(O)–NH–CH2OH+CH2O⟶HO–CH2–NH–C(O)–NH–CH2OH

2HO–CH2–NH–C(O)–NH–CH2OH⟶H2O+HOCH2–NH–C(O)–NH–CH2OCH2−NH–C(O)–NH–CH2OH

На втором этапе при нагревании в кислой среде происходит дальнейшая конденсация олигомера с выделением формальдегида и образуется сетчатая структура:

Этот продукт называется мочевиноформальдегидной смолой. Эта реакция является необратимой, поэтому образующийся полимер невозможно вернуть в исходное состояние. Такие полимеры являются термореактивными.

3. Важная разновидность поликонденсации - полициклоконденсация, при которой продукт линейной поликонденсация подвергается внутримолекулярной циклизации.

Как и в случае полимеризации, процессы поликонденсации разделяют на:

• реакции гомополиконденсации, если полимер образуется из молекул одного мономера. Например, из молекул моносахаридов (глюкозы) в клетках растений образуются полисахариды, а в промышленности получают синтетическое волокно — энант
• реакция сополиконденсации — если полимер образуется из молекул двух и более исходных веществ. Например, к ним относятся синтезы белковых молекул из разных аминокислот или реакция получения фенолформальдегидных смол:

Поликонденсация - цепной (ступенчатый) процесс, при котором мономеры, взаимодействуя друг с другом, исчерпываются на сравнительно ранней стадии реакции, а высокомолекулярный полимер образуется обычно в результате реакций ранее образовавшихся олигомеров и полимерных цепей при глубине превращения функциональных групп, близкой к 100%. При поликонденсация часто возможны обратная и различные обменные реакции.

Реакции поликонденсации лежат в основе промышленного получения полиамидов, синтетических смол, кремнийорганических полимеров, биосинтеза белков, нуклеиновых кислот и целлюлозы.