Поликонденсация — процесс синтеза полимеров из полифункциональных (чаще всего бифункциональных) соединений, обычно сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов ( воды , спиртов и т. п.) при взаимодействии функциональных групп .

Процесс поликонденсации

В общем виде реакция равновесной поликонденсации для двух исходных мономеров протекает по схеме:

${\displaystyle {\mathsf {aAa+bBb\rightarrow aABb+ab}}}$

${\displaystyle {\mathsf {aABb+aAa\rightarrow aABAa+ab}}}$

В этой реакции a и b являются реакционными центрами - часть молекулы, которая непосредственно участвует в химических превращениях.

Примером поликонденсации является реакция образования дипептида:

Молекулярная масса полимера, образовавшегося в процессе поликонденсации, зависит от соотношения исходных компонентов, условий проведения реакции.

Линейная и трёхмерная поликонденсации

В реакции поликонденсации могут вступать как один мономер с двумя различными функциональными группами: например, синтез поли-ε-капроамида ( нейлона -6, капрон ) из ε-аминокапроновой кислоты , так и два мономера, несущие различные функциональные группы, например, синтез нейлона-66 поликонденсацией адипиновой кислоты и гексаметилендиамина ; при этом образуются полимеры линейного строения (линейная поликонденсация, см. Рис.1). В случае, если мономер (или мономеры) несут более двух функциональных групп, образуются сшитые полимеры трёхмерной сетчатой структуры (трёхмерная поликонденсация). С целью получения таких полимеров к смеси мономеров нередко добавляют «сшивающие» полифункциональные компоненты.

Особняком стоят реакции синтеза полимеров из циклических мономеров по механизму раскрытия цикла — присоединение, например, синтез нейлона -6 из капролактама (циклического амида ε-аминокапроновой кислоты); несмотря на то, что выделение низкомолекулярного фрагмента при этом не происходит, такие реакции чаще относят к поликонденсации.

Классификация мономеров

Мономеры, использующиеся в реакции поликонденсации делят на два типа:

• Мономеры для гомополиконденсации - мономеры, обладающие функциональными группами, которые способны реагировать друг с другом.

• Мономеры для гетерополикондесации (сомономеры) - мономеры, обладающие функциональными группами, которые не способны образовывать полимеры в отдельности.

Основные промышленные группы полимеров , синтезируемых поликонденсацией

• Линейные полимеры
  • Полиамиды
  • Полиуретаны
  • Поликарбонаты
  • Полиэфиры
• Сетчатые полимеры
  • Алкидные смолы
  • Меламин-альдегидные смолы
  • Мочевино-альдегидные смолы
  • Фенол-альдегидные смолы

Поликонденсация в химии природных соединений

Практически все биополимеры ( белки , ДНК и РНК , целлюлоза , хитин и пр.) синтезируются в живых организмах поликонденсацией с участием соответствующих комплексов ферментов .

В некотором роде исключением является биосинтез полиизопренов (в том числе каучука ), который происходит путём ферментативного присоединения с и отщеплением аниона пирофосфата . В данном случае мономер несёт одну функциональную группу, а механизм присоединения с аллильной перегруппировкой близок к механизму анионной полимеризации в синтезе бутадиенового каучука по Лебедеву . Тем не менее, благодаря отщеплению низкомолекулярного фрагмента пирофосфата биосинтез полиизопренов является реакцией поликонденсации.

Примечания

Литература

• Шур А. М. Высокомолекулярные соединения. — М. : Высшая школа, 1981. — 656 с. — 15 000 экз.