重合

Organic Chemistry II

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Overview

ソース: Vy 雅洞と 1 月リーデル、化学、カリフォルニア大学アーバイン校、カリフォルニア州部

ポリマーは、反復単位 (いわゆる単量体単位) で構成される高分子から作られています。私たちの現代の世界では、ポリマーは、重要な役割を果たします。最初の重要なポリマーの 1 つは、ポリアミドであるナイロンだった。それは歯のブラシとストッキングの広範なアプリケーションを発見しました。

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JoVE Science Education Database. 有機化学 II. 重合. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

重合の 2 種類があります。根本的なカチオン、アニオン、協調の重合に区別できます、成長の連鎖反応であります。ステップ成長重合はポリマーを確認する他の主な方法です。Bi 機能や多機能モノマー反応して最終的にポリマーを形成します。ステップ成長重合、縮合重合、付加重合にさらに区別できます。

付加重合の単量体はポリマーを形成するお互いに追加されます。対し、縮合重合で 2 つのモノマーは、水や塩化水素のような別の小分子のリリースの下で縮合反応で追加します。

ポリアミドの次の合成における塩化水素の解放の下、ポリアミドを形成するジアミンとジカルボン酸塩化物に凝縮します。ポリアミド 6,10 名前表記 6,10 ジアミンモノマー (この場合は 6) 炭素数とジカルボン酸塩化ビニルモノマー (この場合は 10) 炭素数を反映します。

Equation 1

ステップ成長重合の特徴は、鎖長依存性と重合の変換です。反応の初めにほとんどのモノマーは、主にフォーム スチレンダイマーおよびトリマーに凝縮されます。更なる前進、オリゴマー、スチレンダイマーおよびトリマーの組み合わせが、オリゴマーがフォーム ポリマー単量体ユニットの数が多いと凝縮されます高変換率、ほとんど単量体が反応しているときは後に、のみ。この現象は、図 1に示します。

Figure 1
図 1。縮合重合。

この実験では、いわゆる表面重合によってポリアミド フォーム。水溶液と有機のソリューションから成る不均質のソリューションで、重合は、2 つの層のインタ フェースで行われます。ジアミン誘導体モノマーは、水に溶かして、ジカルボン酸は有機溶剤で分解中。

Procedure

1. 準備

  1. 250 mL のビーカーに 100 mL nsebacoyl 塩化の 3 mL (14 モル) を追加-ヘキサン。
  2. 150 mL ビーカーに 50 ml の蒸留水で 1, 6-diaminohexane の 4.4 g (38 モル) を追加します。
  3. 1, 6-diaminohexane 溶液にフェノールフタレイン溶液の約 5 滴を追加します。

2. 表面重合

  1. Sebacoyl 塩化物溶液を用いた水溶液をオーバーレイ慎重に。
  2. 水溶液と有機溶液の界面に薄い層を形成することに注意してください。
  3. その追加フェノールフタレインがインターフェイスを表示するに注意してください。

3. ポリマーを収集

  1. インターフェイスからピンセットで形成されたポリアミド フィルムを引っ張るし、ガラス棒のまわりでそれをラップします。
  2. ガラス棒のポリアミドを風します。
  3. アセトンと水のおびただしい量のポリマーを洗います。
  4. 減圧下 50 ° C でポリマーを乾燥させます。

合成ポリマーはあるだけでなく、日常生活の中でが、応用と基礎科学の間で多数のアプリケーションがあります。

重合はポリマーと呼ばれる高分子化合物を作成に使用されるプロセスです。

これらの高分子は多数から成っている単量体として知られている単位を繰り返すのです。これらの大規模な分子から成っている材料があるユニークな機械的、化学的および熱特性。

このビデオが重合ポリアミド-6,10 の合成の原理を説明し、重合のいくつかのアプリケーションをカバーします。

重合を分類するいくつかの方法があります。一般的な方法は、その生育特性チェーン成長またはステップ成長重合。チェーンの成長、モノマーが分子の今まで延長チェーンの末尾に追加されます。これは、モノマーが尽きるか成長が阻害されるまで続きます。

ステップ成長重合での bi 機能や多機能モノマー フォームに反応する最初スチレンダイマーおよびトリマー。反応が進むにつれて、これらの化合物は大きいオリゴマーを形成する結合します。反応は、長い高分子が形成されるまで続けています。

重合を分類する別の方法は、反応機構に基づいています。1 つのカテゴリは付加重合モノマーが副産物の形成なしに一緒に追加します。たとえば、塩化ビニル モノマーは、フリーラジカルを形成する場合は、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニールと呼ばれる長鎖分子の順次伝達他のモノマー分子を攻撃します。

他のメカニズムでは、補完機能ハイエンド ユニットを持つ分子縮合重合反応、水や低分子の形で副産物をリリースします。反応モノマーまたは分子量の高い中間体します。

このプロセスから作られた重要なポリマーは、ポリアミド、ナイロンとしてよりもっとよく知られています。この合成におけるジカルボン酸塩化物とポリアミドを形成するジアミンと凝縮し、塩化水素を解放します。フォームにモノマーが消費される反応が進むにつれて、反応大きいオリゴマーを形成するスチレンダイマーおよびトリマー。オリゴマーは、フォームの大きな分子量のポリマーに凝縮されます。

ポリアミドの表面重合; を使用してのステップ成長縮合反応を見てみましょう今では重合の基礎をカバーしている、重合が水性と有機相から成る異種混合物の界面で発生するプロセス。

まず、重合の反応液を準備します。ビーカー、sebacoyl 塩化 100 mL のヘキサン 3 mL を混ぜます。別のビーカーに蒸留水 50 mL に 1, 6-diaminohexane の 4.4 g を追加します。

水性 diaminohexane 溶液にフェノールフタレイン溶液の約 5 滴を追加します。

次に、慎重に、diaminohexane を含む水溶液に sebacoyl 塩化物水溶液をオーバーレイします。2 つのフェーズのインターフェイスに薄層を形成します。レイヤーの可視性は、フェノールフタレインによって強化されています。

最後に、ポリマーを収集する必要があります。ピンセットのペアを使用して、形成されたポリアミド フィルムを取り出してガラス棒のまわりでそれをラップします。風ガラス棒にポリアミド。

アセトン、水のおびただしい量の順でポリマーを洗います。これが完了したら、減圧下 50 ° C で乾燥します。

ポリアミドの中空、長い鎖は、このプロセスから得られます。

重合は、多くの科学的なおよび工学アプリケーションで使用されます。ここでは、これらのアプリケーションをいくつか紹介します。

光重合反応を開始する光を利用しています。マスクを使用して、三次元ポリマー構造は、層によってファッションで加工できます。市販デジタル プロジェクターと感光性樹脂を使用しているこのシステムは、力学と材料科学の基礎的研究を有効にして、可変メタマテリアルなどの新しい分野のサブ 100 μ m 解像度で 3 D オブジェクトを生成できます。

ナノ粒子の合成の進歩にもかかわらず、ナノ粒子の順序付けられたアセンブリのまま挑戦。このアプリケーションでは、ポリスチレン ブロック poly(acrylic acid) でコーティングした金属ナノ粒子、チェーン構造に重合させます。高分子合成技術ナノ粒子チェーンの幅と長さのコントロールを可能にします。

生体適合性ポリマーは、生物学に必要不可欠なツールになっています。たとえば、密度勾配多層重合の化学的・機械的特性を持つ生体適合性層状行列の作成ことができます。この方法は、複雑な環境で 2 D と 3 D の細胞の応答に基本的な研究を使用できます。

重合にゼウスのビデオを見てきただけ。このビデオでは、重合、ポリアミド合成手続きの基本概念や重合実験室での用途を覆われています。見てくれてありがとう!

Results

ポリアミドの中空、長い鎖が得られます。

Applications and Summary

この実験は、シンプルなファッションで高分子の合成鮮やかな方法で展示します。1, 6-diaminohexane と sebacoyl の塩化物の縮合重合は、2 つの液体層の界面重合ポリアミド 6,10 を与えます。この表面重合インターフェイスからポリマーを引っ張ってくると、それを風にガラス棒の周りラップ後のポリアミド、中空繊維が形成されます。

ポリマーとポリアミド日常生活の中でさまざまな用途の様々 なを見つけます。最初に歯ブラシとストッキングの使用。今日では、ポリアミド、雨コート、屋外の服、白衣、フライト ジャケットなどの織物の生産に使用されます。その強度と靭性のためポリアミドは、パラシュート、クライミング ロープや帆にも使用されます。これらのアプリケーションは、ポリアミド 1 つ最も重要なポリマーの使用今日。

1. 準備

  1. 250 mL のビーカーに 100 mL nsebacoyl 塩化の 3 mL (14 モル) を追加-ヘキサン。
  2. 150 mL ビーカーに 50 ml の蒸留水で 1, 6-diaminohexane の 4.4 g (38 モル) を追加します。
  3. 1, 6-diaminohexane 溶液にフェノールフタレイン溶液の約 5 滴を追加します。

2. 表面重合

  1. Sebacoyl 塩化物溶液を用いた水溶液をオーバーレイ慎重に。
  2. 水溶液と有機溶液の界面に薄い層を形成することに注意してください。
  3. その追加フェノールフタレインがインターフェイスを表示するに注意してください。

3. ポリマーを収集

  1. インターフェイスからピンセットで形成されたポリアミド フィルムを引っ張るし、ガラス棒のまわりでそれをラップします。
  2. ガラス棒のポリアミドを風します。
  3. アセトンと水のおびただしい量のポリマーを洗います。
  4. 減圧下 50 ° C でポリマーを乾燥させます。

合成ポリマーはあるだけでなく、日常生活の中でが、応用と基礎科学の間で多数のアプリケーションがあります。

重合はポリマーと呼ばれる高分子化合物を作成に使用されるプロセスです。

これらの高分子は多数から成っている単量体として知られている単位を繰り返すのです。これらの大規模な分子から成っている材料があるユニークな機械的、化学的および熱特性。

このビデオが重合ポリアミド-6,10 の合成の原理を説明し、重合のいくつかのアプリケーションをカバーします。

重合を分類するいくつかの方法があります。一般的な方法は、その生育特性チェーン成長またはステップ成長重合。チェーンの成長、モノマーが分子の今まで延長チェーンの末尾に追加されます。これは、モノマーが尽きるか成長が阻害されるまで続きます。

ステップ成長重合での bi 機能や多機能モノマー フォームに反応する最初スチレンダイマーおよびトリマー。反応が進むにつれて、これらの化合物は大きいオリゴマーを形成する結合します。反応は、長い高分子が形成されるまで続けています。

重合を分類する別の方法は、反応機構に基づいています。1 つのカテゴリは付加重合モノマーが副産物の形成なしに一緒に追加します。たとえば、塩化ビニル モノマーは、フリーラジカルを形成する場合は、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニールと呼ばれる長鎖分子の順次伝達他のモノマー分子を攻撃します。

他のメカニズムでは、補完機能ハイエンド ユニットを持つ分子縮合重合反応、水や低分子の形で副産物をリリースします。反応モノマーまたは分子量の高い中間体します。

このプロセスから作られた重要なポリマーは、ポリアミド、ナイロンとしてよりもっとよく知られています。この合成におけるジカルボン酸塩化物とポリアミドを形成するジアミンと凝縮し、塩化水素を解放します。フォームにモノマーが消費される反応が進むにつれて、反応大きいオリゴマーを形成するスチレンダイマーおよびトリマー。オリゴマーは、フォームの大きな分子量のポリマーに凝縮されます。

ポリアミドの表面重合; を使用してのステップ成長縮合反応を見てみましょう今では重合の基礎をカバーしている、重合が水性と有機相から成る異種混合物の界面で発生するプロセス。

まず、重合の反応液を準備します。ビーカー、sebacoyl 塩化 100 mL のヘキサン 3 mL を混ぜます。別のビーカーに蒸留水 50 mL に 1, 6-diaminohexane の 4.4 g を追加します。

水性 diaminohexane 溶液にフェノールフタレイン溶液の約 5 滴を追加します。

次に、慎重に、diaminohexane を含む水溶液に sebacoyl 塩化物水溶液をオーバーレイします。2 つのフェーズのインターフェイスに薄層を形成します。レイヤーの可視性は、フェノールフタレインによって強化されています。

最後に、ポリマーを収集する必要があります。ピンセットのペアを使用して、形成されたポリアミド フィルムを取り出してガラス棒のまわりでそれをラップします。風ガラス棒にポリアミド。

アセトン、水のおびただしい量の順でポリマーを洗います。これが完了したら、減圧下 50 ° C で乾燥します。

ポリアミドの中空、長い鎖は、このプロセスから得られます。

重合は、多くの科学的なおよび工学アプリケーションで使用されます。ここでは、これらのアプリケーションをいくつか紹介します。

光重合反応を開始する光を利用しています。マスクを使用して、三次元ポリマー構造は、層によってファッションで加工できます。市販デジタル プロジェクターと感光性樹脂を使用しているこのシステムは、力学と材料科学の基礎的研究を有効にして、可変メタマテリアルなどの新しい分野のサブ 100 μ m 解像度で 3 D オブジェクトを生成できます。

ナノ粒子の合成の進歩にもかかわらず、ナノ粒子の順序付けられたアセンブリのまま挑戦。このアプリケーションでは、ポリスチレン ブロック poly(acrylic acid) でコーティングした金属ナノ粒子、チェーン構造に重合させます。高分子合成技術ナノ粒子チェーンの幅と長さのコントロールを可能にします。

生体適合性ポリマーは、生物学に必要不可欠なツールになっています。たとえば、密度勾配多層重合の化学的・機械的特性を持つ生体適合性層状行列の作成ことができます。この方法は、複雑な環境で 2 D と 3 D の細胞の応答に基本的な研究を使用できます。

重合にゼウスのビデオを見てきただけ。このビデオでは、重合、ポリアミド合成手続きの基本概念や重合実験室での用途を覆われています。見てくれてありがとう!

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