Narysuj schemat polikondensacji kwasu aminokapronowego. Związki o dużej masie cząsteczkowej

Zadanie 433
Jakie związki nazywamy aminami? Narysuj schemat polikondensacji kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy. Nazwij powstały polimer.
Rozwiązanie:
Aminami pochodne węglowodorów nazywane są powstaje poprzez zastąpienie ostatnich atomów wodoru grupami -NH2, -NHR lub -NR" :

W zależności od liczby atomów wodoru przy atomie azotu podstawionych rodnikami ( R ), aminy nazywane są pierwszorzędowymi, drugorzędowymi lub trzeciorzędowymi.

Grupa -NH2 , który jest częścią amin pierwszorzędowych, nazywany jest grupą aminową. Grupa atomów >NH w aminach drugorzędowych nazywa się to grupa iminowa.

Schemat polikondensacji kwas adypinowy I heksametylenodiamina:

Anid (nylon) jest produktem polikondensacji kwasu adypinowego i heksametylenodiamina.

Zadanie 442
Jakie związki nazywamy aminokwasami? Napisz wzór na najprostszy aminokwas. Narysuj schemat polikondensacji kwasu aminokapronowego. Jak nazywa się powstały polimer?
Rozwiązanie:
Aminokwasy związki nazywane są związkami, których cząsteczka zawiera jednocześnie amina(-NH2) i grupy karboksylowe(-COOH). Ich najprostszym przedstawicielem jest kwas aminooctowy (glicyna): NH2-CH2-COOH.

Schemat polikondensacji kwasu aminokapronowego:

Produkt polikondensacji kwasu aminokapronowego nazywa się nylon (perlon). Z nylon otrzymuje się włókna o większej wytrzymałości niż włókna naturalne. Włókna te wykorzystywane są do produkcji kordów odzieżowych, samochodowych i lotniczych, do produkcji trwałych i odpornych na gnicie sieci i narzędzi rybackich, wyrobów linowych itp.

Jest to substancja krystaliczna o Tm = 68,5 – 690 C. Jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, alkoholu, eterze i innych rozpuszczalnikach organicznych. Wodne roztwory kwasów powodują hydrolizę do ε-ami-

kwas nokapronowy. Po podgrzaniu do temperatury 230 - 2600 C w obecności niewielkich ilości wody, alkoholu, amin, kwasów organicznych polimeryzuje tworząc żywicę poliamidową.

kłamstwo. Jest to produkt produkcji wielkoseryjnej.

ω-Dodekalaktam (laktam laurynowy) otrzymywany jest w drodze wieloetapowej syntezy z 1,3-butadienu.

3CH2

Laurinlaktam jest substancją krystaliczną o temperaturze topnienia = 153 – 1540 C, dobrze rozpuszczalną w alkoholu, benzenie, acetonie, słabo rozpuszczalną w wodzie. Po podgrzaniu polimeryzuje do poliamidu, jednak

polimeryzacja przebiega gorzej niż w przypadku ε-kaprolaktamu. (Kwas laurynowy lub dodekanowy - CH3 (CH2)10 COOH.)

4.2. Metody wytwarzania poliamidów Poliamidy są zwykle klasyfikowane jako polimery polikondensacyjne, tj. polimery wg

powstające w wyniku reakcji polikondensacji. Takie przypisanie nie jest zbyt poprawne,

ponieważ polimery tego typu można otrzymać zarówno metodą polikondensacji, jak i polimer-

acja monomerów. Poliamidy otrzymuje się z kwasów ω-aminokarboksylowych w drodze polikondensacji

(lub ich estrów), a także z kwasów dikarboksylowych (lub ich estrów) i diamin. Głównymi metodami polimeryzacji są hydrolityczna i katalityczna polimeryzacja mleczanu

mov ω-aminokwasy. O wyborze metody decydują możliwości bazy surowcowej i wymagania -

do właściwości odpowiedniego poliamidu.

W przemyśle poliamidy produkowane są na cztery główne sposoby:

Heteropolikondensacja kwasów dikarboksylowych lub ich estrów z organicznymi diami-

n HOOCRCOOH + n H2NR"NH2

NH2O

- heteropolikondensacja chlorków kwasów dikarboksylowych z organicznymi di-

- homopolikondensacja kwasy ω-aminokarboksylowe (aminokwasy) lub ich estry;

										NH2O

- polimeryzacja laktamów aminokwasów.

katalizator

n(CH2)n

HN(CH2)nCO

4.3. Znakowanie poliamidów System znakowania poliamidów opiera się na sposobie ich wytwarzania i składzie chemicznym

Struktura. Szereg poliamidów, zwłaszcza aromatycznych, ma swoje własne nazwy,

dostarczane przez firmy produkcyjne.

W przypadku poliamidów alifatycznych po słowie „poliamid” („nylon” w literaturze zagranicznej)

okrągłe) po których następują jedna lub dwie liczby oddzielone przecinkiem (lub kropką). Jeżeli poliamid syntetyzuje się z jednego monomeru (aminokwasu lub laktamu), podaje się jedną liczbę,

odpowiadająca liczbie atomów węgla w monomerze. Na przykład poliamid otrzymany z

ε-kaprolaktam lub kwas ε-aminokapronowy, oznaczony jako „poliamid 6”; polimer kwasu aminoenantowego - „poliamid 7”, polimer kwasu aminoundekanowego -

„Poliamid 11”. W literaturze technicznej słowo „poliamid” często zastępuje się skrótem „PA” lub literą „P”. Następnie powyższe oznaczenia są reprezentowane jako „PA-6”, „PA-11”, „P-7”. Skład dwóch liczb oddzielonych przecinkiem wskazuje, że poliamid otrzymuje się w wyniku polikondensacji diaminy z kwasem dikarboksylowym lub jego pochodnymi.

Liczba (cyfra) przed przecinkiem oznacza liczbę atomów węgla w diaminie; liczba (cyfra) po przecinku oznacza liczbę atomów węgla w zastosowanym kwasie lub jego pochodnej. Na przykład „Poliamid 6,6” otrzymuje się z heksametylenodiaminy i kwasu adypinowego; „Poliamid 6.10” –

z heksametylenodiaminy i kwasu sebacynowego. Należy zauważyć, że przecinek (lub kropka)

może brakować oddzielania dwóch liczb. Zatem norma stanowa 10539 – 87

zaleca się oznaczenie poliamidu otrzymanego z heksametylenodiaminy i kwasu sebacynowego w poli, ka kmida „Poliamid otrzymany 610”. z amin alifatycznych i kwasów aromatycznych liniowy element strukturalny jest oznaczony liczbą wskazującą liczbę atomów węgla w molu.

cule, a wiązanie kwasowe jest oznaczone pierwszą literą ich nazw. Na przykład poliamid,

wykonany z heksametylenodiaminy i kwasu tereftalowego, oznaczony jako „Poliamid

Nazwy kopolimerów poliamidowych składają się z nazw poszczególnych polimerów wskazujących

skład procentowy podano w nawiasach (w literaturze zamiast nawiasów stosuje się łącznik). Jako pierwszy wskazany jest poliamid, którego jest więcej w kopolimerze. Na przykład imię

Określenia „Poliamid 6.10/6.6 (65:35)” lub „Poliamid 6.10/6.6 - 65/35” oznaczają, że kopolimer jest kopolimerem

Wykonane w 65% z poliamidu 6.10 i 35% poliamidu 6.6. W niektórych przypadkach stosuje się uproszczoną notację. Przykładowo oznaczenie P-AK-93/7 oznacza, że kopolimer wytwarza się w 93% z soli AG i 7% ω-kaprolaktamu (tutaj „A” oznacza sól AG, „K” – kaprolaktam).

Oprócz tych oznaczeń ujednoliconych w Rosji, w literaturze technicznej i referencyjnej mogą pojawiać się nazwy własne poszczególnych typów i marek wprowadzane przez firmy.

lamidy. Na przykład „Technamid”, „Zytel-1147” i inne.

4.4. Produkcja poliamidów alifatycznych Spośród wielu zsyntetyzowanych dotychczas poliamidów, największy jest praktycznie

Interesujące są:

Poliamid 6 (poli-ε-kaproamid, polikaproamid, nylon, żywica nylonowa, nylon-6,

kaprolon B, kaprolit),

Poliamid 12 (poli-ω-dodekanamid),

Poliamid 6,6 (poliheksametylenoadypamid, anidek, nylon 6,6),

Poliamid 6,8 (poliheksametylensuberinamid),

Poliamid 6,10 (poliheksametylenosebacynamid),

Poliamidy 6 i 12 są technicznie wytwarzane przez polimeryzację odpowiednich laktamów. Os-

Wszystkie poliamidy powstają w wyniku polikondensacji heksametylenodiaminy i kwasów dwuzasadowych

4.4.1. W wyniku polimeryzacji laktamów tą metodą otrzymuje się głównie poliamid 6 i poliamid 12.

4.4.1.1. Poliamid 6

Poliamid 6 lub polikaproamid otrzymywany jest w procesie polimeryzacji ε-kaprolaktamu

obecność środków hydrolitycznych lub katalizatorów, które sprzyjają otwarciu cyklu laktamowego. Proces polimeryzacji pod wpływem wody nazywany jest polimeryzacją hydrolityczną.

cja. Katalityczna (anionowa lub kationowa) polimeryzacja ε-kaprolaktamu zachodzi w obecności katalizatorów zasadowych lub kwasowych.Główną ilość PA-6 otrzymuje się w drodze hydrolitycznej polimeryzacji kaprolaktamu.

Polimeryzacja hydrolityczna ε-kaprolaktamu zachodzi pod wpływem wody, rozpuszczonej

kwasy, sole lub inne związki powodujące hydrolizę cyklu laktamowego. Edukacja

Synteza poliamidu przebiega w dwóch etapach. Chemia procesu może być przedstawiona na schemacie:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Pierwszy etap procesu – hydroliza kaprolaktamu do kwasu aminokapronowego – jest najwolniejszym etapem procesu, ograniczającym jego ogólną prędkość. Dlatego w produkcji

W przemyśle polimeryzację kaprolaktamu prowadzi się w obecności katalizatorów. Najczęściej są to sam kwas aminokapronowy lub sól AG (adypinian heksametylenu, adi-

kwas pininowy i heksametylenodiamina - HOOC(CH2)4 COOH · H2 N(CH2)6 NH2), w którym odczynniki występują w ściśle równomolekularnych proporcjach.

Makrocząsteczka powstałego poliamidu zawiera wolne końcowe grupy karboksylowe i aminowe, dlatego jest podatna na reakcje destrukcyjne i dalszą polikondensację.

po podgrzaniu podczas przetwarzania. Aby otrzymać bardziej stabilny produkt, grupy te można zablokować wprowadzając do masy reakcyjnej substancje jednofunkcyjne – alkohole, kwasy lub aminy. Takie związki, zwane stabilizatorami lub regulatorami,

lepkość, reagują z grupami końcowymi i w ten sposób stabilizują polimer, ograniczając jego zdolność do wchodzenia w dalsze reakcje. Daje to możliwość

wytworzyć polimer o określonej masie cząsteczkowej i lepkości poprzez zmianę ilości stabilizatora

przeludnienie Jako stabilizatory często stosuje się kwasy octowy i benzoesowy.

Polimeryzacja hydrolityczna jest procesem odwracalnym, a stan równowagi zależy od temperatury. Podczas prowadzenia reakcji w zakresie temperatur 230 – 2600 C zawartość mo-

i oligomerów w powstałym poliamidzie wynosi 8 – 10%. W takich temperaturach wszystkie odczynniki i poliamid mogą być aktywnie utleniane przez tlen atmosferyczny. Dlatego proces prowadzony jest w obojętnej atmosferze suchego azotu o wysokim stopniu oczyszczenia.

Proces polimeryzacji można prowadzić według schematów okresowych lub ciągłych, stosując urządzenia o różnej konstrukcji. Na ryc. Rysunek 3 przedstawia schemat produkcji PA 6 metodą ciągłą w reaktorze kolumnowym. Proces technologiczny się składa

pochodzi z etapów przygotowania surowców, polimeryzacji ε-kaprolaktamu, chłodzenia polimeru, jego mielenia, mycia i suszenia.

Przygotowanie surowców polega na stopieniu kaprolaktamu w temperaturze 90 - 1000 C w osobnej aparacie

szybkość 3, mieszając. W aparacie 6 przygotowuje się 50% wodny roztwór soli AG. Prigo-

Zasilane ciecze dostarczane są w sposób ciągły za pomocą pomp dozujących 1 i 4 poprzez filtry 2 i 5

do górnej części reaktora 7 (kolumna o wysokości około 6 m z poziomą perforacją

z metalowymi przegrodami, które powodują turbulencje w przepływie odczynników podczas ich przemieszczania się z góry na dół). Reaktor ogrzewa się poprzez sekcje płaszcza dinylem (eutektyczną mieszaniną difenylu i eteru difenylowego). Temperatura w środkowej części kolumny wynosi około 2500 C,

na dole - do 2700 C. Ciśnienie w kolumnie (1,5 - 2,5 MPa) zapewnia dopływ azotu i pass-

ramy powstałej wody.

Polimeryzacja rozpoczyna się natychmiast po wymieszaniu składników. Uwalniany podczas reakcji

a woda wprowadzona z solą AG odparowuje. Jego opary unoszące się wzdłuż kolumny powodują turbulizację i mieszanie masy reakcyjnej oraz niosą ze sobą pary kaprolaktamu.

Po opuszczeniu kolumny mieszanina par wchodzi kolejno do chłodnic zwrotnych 8

i 9. W pierwszym kaprolaktam jest skraplany i zawracany do kolumny. Skondensowany-

W drugim usuwa się parę wodną w celu oczyszczenia. Konwersja monomeru w kolumnie wynosi około 90%.








	Kaprolaktam


do czyszczenia

Ryż. 3. Schemat produkcji poliamidu 6 (polikaproamidu) metodą ciągłą:

1, 4 - pompy dozujące; 2, 5 - filtry; 3 - topielnik kaprolaktamu; 6 - aparat do rozpuszczania soli AG; 7 - kolumna reaktora; 8, 9, - lodówki; 10 - maszyna do cięcia; 11 - pralka; 12 - filtr; 13 - suszarka próżniowa; 14 - obrotowy bęben do podlewania.

Powstały stopiony polimer jest wyciskany przez matrycę szczelinową do

dolna część kolumny w postaci taśmy na zimnej powierzchni obrotowej

drobna woda bębna podlewającego 14 jest schładzana i za pomocą rolek prowadzących i ciągnących podawana do rozdrabniania do maszyny tnącej 10. Powstałe okruchy polimeru myje się gorącą wodą w myjce w celu oddzielenia ich od pozostałego monomeru i oligomery.

ekstraktor 11. Zawartość związków drobnocząsteczkowych po przemyciu jest mniejsza

1,5%. Umyte okruchy oddziela się od wody na filtrze 12 i suszy w suszarce próżniowej

13 w temperaturze 125 – 1300 C, aż wilgotność nie przekroczy 0,2%.

Polimeryzacja anionowaε-kaprolaktam można przeprowadzić w roztworze lub stopie mo-

w temperaturach poniżej temperatury topnienia polimeru.

katalizator

n(CH2)5

HN(CH2)5CO

Polimeryzację prowadzi się w obecności układu katalitycznego składającego się z mieszaniny

Talizer i aktywator. Metale alkaliczne, ich wodorotlenki,

węglany, inne związki. W technice wykorzystuje się głównie sól sodową ε-kapro-

laktam, powstający w wyniku reakcji sodu z laktamem.



(CH2)5		1/2 H2
(CH2)5		1/2 H2
	N-Na+
	N-Na+

Sól ta łatwo reaguje z laktamem tworząc pochodną N-acylową, która
łączy się z laktamem, tworząc łańcuch poliamidowy i pozostając na jego końcu aż do jego zakończenia
zużycie monomerów.

	(CH2)5		(CH2)5	(CH2)5
		N-Na+
					N-CO-(CH2)5 - NH
Aktywatory (kokatalizatory) pomagają przyspieszyć reakcję. W ich mocy
N-acylowe pochodne laktamu lub związki zdolne do acylowania lak-
tam w warunkach polimeryzacji (bezwodniki kwasów karboksylowych, estry, izocyjaniany itp.). Pod
pod wpływem takiego układu polimeryzacja ε-kaprolaktamu zachodzi bez okresu indukcyjnego
pod ciśnieniem atmosferycznym i kończy się przy 140 –
1800 C przez 1 – 1,5 godziny przy konwersji monomeru 97 – 99%.					Kaprolaktam
Takie „miękkie” warunki i szybka polimeryzacja

pozwolić na prowadzenie tego nie w reaktorach, ale w formach,
posiadające konfigurację i wymiary przyszłych produktów.
Kolejną zaletą polimeryzacji anionowej jest
możliwość otrzymania poliamidów o równomiernym rozkładzie						kaprolaktam

skręcona struktura sferolitu, bez otoczek skurczowych

wina, pory, pęknięcia i inne wady.
Metoda polimeryzacji anionowej ε-kaprolaktamu w
topić się w obecności soli sodowej ε-kaprolaktamu


a aktywator nazwano „szybkim polimerem”
kation”, a powstały polimer nazywa się ka-						W szafie grzewczej
rozlany lub kaprolon B. Jest również używany do						produkcja kaprolitu:
				1 - pompa dozująca; 2 - reaktor przygotowany
tytuł „blok poliamidowy” Cesja własna				spalanie soli sodowej kaprolaktamu; 3 -
				filtr; 4 - topielnik; 5 - mikser capro
nazwy poli-ε- otrzymanych tą metodą				laktam z N-acetylokaprolaktamem; 6 – do
				pompa doboru; 7 - mikser; 8 - formularz
kaproamid tłumaczy się tym, że kaprolon B, mający tę samą budowę chemiczną co poli-
amid 6 ma zauważalnie odmienne właściwości. Wykazuje (tabela 5) wyższą wytrzymałość
wytrzymałość, twardość, odporność na ciepło, ma mniejszą absorpcję wody itp.						Wyjaśnia to
	nieco wyższa masa cząsteczkowa kaprolitu, po drugie, bardziej uporządkowana
nowa struktura. Produkcja kaprolonu B obejmuje (ryc. 4)					etapy przygotowania surowców, mieszania
cja składników i polimeryzacja.			Na etapie przygotowania surowca kaprolaktam topi się i
dokładnie wysuszono pod podciśnieniem w atmosferze azotu w pojemniku-
nowy typ z mieszadłem 4.		Połowę tego stopu po przefiltrowaniu miesza się w a
	z obliczoną ilością metalicznego sodu do przygotowania soli sodowej
ε-kaprolaktam, a drugą połowę miesza się w aparacie nr 5 z kokatalizatorem (N-ace-

tylkaprolaktam). Oba stopy (roztwory) o temperaturze 135 - 140 0 C dozowane są za pomocą pompy -

mi 1 i 6 w wymaganych proporcjach do szybkoobrotowego mieszalnika 7, skąd mieszanina wchodzi do form zalewowych, których pojemność może sięgać 0,4 - 0,6 m3. Wypełnione formy instaluje się na 1,0 - 1,5 godziny w piecach w celu stopniowej polimeryzacji

temperatura od 140 do 1800 C. Następnie formy z polimerem powoli schładza się do temperatury pokojowej

ekstrahuje się z nich odlewy temperaturowe i polimerowe. Do wymywania monomeru konieczne jest -

Nie ma tu prawdy, ponieważ jej zawartość nie przekracza 1,5 - 2,5%.

Szybka polimeryzacja ε-kaprolaktamu służy do wytwarzania wielkogabarytowych, grubościennych lub niestandardowych wyrobów gotowych, a także odlewów, z których produkty przygotowywane są w drodze obróbki mechanicznej.

4.4.1.2. Poliamid 12

Poliamid 12 (poli-ω-dodekanamid lub nylon 12) jest produkowany przemysłowo metodami

polimeryzacja hydrolityczna i anionowa ω-dodekalaktamu.

NH2O

Polimeryzację hydrolityczną prowadzi się w obecności wody i kwasu (adypinowego,

ortofosfor). Technologia wytwarzania nylonu 12 tą metodą jest podobna do technologii syntezy poliamidu 6. Właściwości poliamidu 12 przedstawiono w tabeli 5.

Polimeryzacja anionowa ω-dodekalaktamu jest również podobna do polimeryzacji ε-kaprolaktamu.

W niższych temperaturach powstaje polimer o większej masie cząsteczkowej, bardziej równomiernie rozwiniętej strukturze sferolitycznej i w konsekwencji o podwyższonych właściwościach fizycznych.

właściwości mechaniczne.

4.4.2. Metodą polikondensacji heksametylenodiaminy i kwasów dikarboksylowych otrzymuje się poliamidy z kwasów dikarboksylowych i diamin lub z aminokwasów

polikondensacja równowagowa. Aby zsyntetyzować polimer o dużej masie cząsteczkowej, konieczne jest

musimy spełnić kilka głównych warunków. Jednym z nich jest odwracalność reakcji polikondensacji. Z tego powodu możliwe jest utworzenie polimeru o dość dużej masie cząsteczkowej.

jest możliwe tylko przy terminowym i całkowitym usunięciu wody, co osiąga się poprzez przeprowadzenie

proces w próżni lub przy ciągłym przepływie suchego gazu obojętnego przez masę reakcyjną.

Dodatkowo należy wziąć pod uwagę, że w miarę postępu reakcji zmniejszają się stężenia reagentów i szybkość procesu. Typową techniką zwiększania szybkości reakcji jest podwyższanie temperatury. Jednakże powyżej 3000 C poliamidy zaczynają zauważalnie ulegać degradacji.

wysiadać. Dlatego, aby osiągnąć wystarczającą konwersję, konieczne jest zwiększenie czasu trwania

szybkość kontaktu odczynników. Zatem masę cząsteczkową powstałych poliamidów można kontrolować podczas ich wytwarzania poprzez czas trwania procesu.

Oprócz czynników temperatury i czasu uzyskania wysokiej masy cząsteczkowej

Liamid wymaga zapewnienia ścisłej równomolekularności odczynników. Nadmiar jednego z nich, nawet w granicach 1%, prowadzi do powstania łańcuchów polimerowych, na których końcach znajdą się

identyczne grupy funkcyjne nadmiaru odczynnika. Jeśli występuje nadmiar diaminy, grupami końcowymi będą grupy NH2, a jeśli występuje nadmiar kwasu, grupami końcowymi będą grupy COOH. Zatrzyma to reakcję propagacji łańcucha. Równomolekularność osiąga się za pomocą

likondensacja nie samych kwasów i diamin, ale ich soli kwasowych. Wytwarzanie takich soli jest

stanowi samodzielny etap w procesach syntezy poliamidu metodą polikondensacji. Używany

Rozwiązanie do polikondensacji soli ma szereg innych zalet: sole są nietoksyczne, łatwo krystaliczne

lizują, praktycznie nie zmieniają, w przeciwieństwie do diamin, właściwości podczas długotrwałego przechowywania -

nii, nie wymagają specjalnych warunków przechowywania.

Zapewnienie równomolekularności odczynników powinno teoretycznie prowadzić do

utworzenie polimeru o nieskończenie dużej masie cząsteczkowej. Jednak w praktyce przemysłowej ze względu na nieuniknioną utratę niektórych odczynników i wystąpienie reakcji ubocznych, w których

Chociaż mogą wchodzić grupy funkcyjne, masa cząsteczkowa polimerów waha się od 10 000 do 50 000.

4.4.2.1. Poliamid 6.6

Poliamid 6,6 (poliheksametylenoadypamid, P-66, nylon 6,6, anidek) powstaje w wyniku poli-

kondensacja heksametylenodiaminy i kwasu adypinowego.

HN(CH) NHCO(CH) CO

NH2O

.... .... ..........

... .

. . ... .. . ... .. .... ..

gorący... .. .. ...... ..... . .... .............

. .. ................................ .

..... ..

...... .

..... ....

zimno

Poliamid

Ryc.5. Schemat produkcji poliheksametylenodiamidu (poliamid 6.6):

1 - wirówka; 2 - aparat do oddzielania soli od roztworu; 3 - aparatura do produkcji soli; 4 - reaktor autoklawowy; 5 - lodówka; 6 - kolektor kondensatu; 7 - maszyna do cięcia; 8 - suszarka; 9 - kąpiel chłodząca

Pierwszym etapem procesu jest synteza soli kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy

na (sole AG). Roztwór soli tworzy się w ogrzewanym aparacie 3 przez zmieszanie 20% me-

tanolowy roztwór kwasu adypinowego z 50–60% roztworem heksametylenodiaminy w metanolu. W aparacie 2 po ochłodzeniu masy z roztworu wydziela się słabo rozpuszczalna w metanolu sól AG. Jego kryształy oddziela się od ługu macierzystego w wirówce 1, suszy i wykorzystuje.

stosowany do polikondensacji. Sól jest białym, krystalicznym proszkiem o temperaturze topnienia = 190 – 1910 C,

Łatwo rozpuszczalny w wodzie, stabilny w przechowywaniu w stanie suchym i w postaci roztworów wodnych.

Proces syntezy poliamidu 6,6 z soli AG niewiele różni się od procesu polimeryzacji

cje ε-kaprolaktamu. Najważniejszą cechą jest podwyższona temperatura polikon-

zagęszczenie. Optymalną szybkość reakcji osiąga się w temperaturze 270 – 2800 C. W tym przypadku reakcja przebiega prawie do końca i po osiągnięciu równowagi powstaje polimer zawierający poniżej 1% monomerów i związków o niskiej masie cząsteczkowej. Rozkład masy cząsteczkowej jest dość wąski. Powodem braku znaczącej polidyspersyjności są produkty uboczne

procesy strukturalne zachodzące pod wpływem temperatury i frakcji niskocząsteczkowych. Przede wszystkim zniszczeniu ulegają frakcje wielkocząsteczkowe. Dla bo-

Aby aktywnie ograniczyć ich obecność w dostępnym na rynku polimerze, należy dodać -

Istnieją związki jednofunkcyjne zdolne do reagowania z grupami końcowymi poliamidu

Tak. Podobnie jak w syntezie poliamidu 6, takie związki stabilizujące (regulatory lepkości)

kości) może być kwasem octowym, benzoesowym. Związki te nie tylko ograniczają molekularnie

masę polimeru podczas jego powstawania, ale także przyczyniają się do stałości lepkości dyspersji

stopienie polimeru podczas jego przetwarzania, tj. po ponownym stopieniu, co może powodować ciągłą polikondensację.

Polikondensację przeprowadza się w autoklawie pod ciśnieniem 1,5 - 1,9 MPa w atmosferze azotu.

Autoklaw 4 ładuje się solą AG, dodatkiem kwasu octowego (0,1 - 0,2 mola na mol soli) i

Aparat nagrzewa się przez płaszcz z dinilem do 2200 C. Następnie przez 1,5 - 2 godziny temperatura

temperatura stopniowo wzrasta do 270 - 2800 C. Następnie ciśnienie spada do ciśnienia atmosferycznego i po krótkiej ekspozycji ponownie wzrasta. Takie zmiany ciśnienia powtarzają się

wystąpić kilka razy. Kiedy ciśnienie spada, woda powstająca podczas polikondensacji wrze

lutowie i jego pary dodatkowo mieszają stopiony polimer. Para wodna opuszczająca autoklaw jest skraplana w lodówce 5, gromadzona w zbiorze 6 i odprowadzana do systemów oczyszczania.

ścieki. Na koniec procesu (6 - 8 godzin) pozostałą wodę usuwa się pod próżnią,

a wytop poliamidu z aparatu poprzez dyszę wytłacza się w postaci taśmy do wanny 9 z pro-

4.4.2.2. Poliamidy 6.8 i 6.10

Poliamidy te otrzymuje się przez polikondensację heksametylenodiaminy i odpowiedniego ki-

slot (suberyna i sebacyna) wykorzystujące technologie zbliżone do technologii produkcji

Liamid 6,6.

Kwasy i diamina reagują w postaci ich soli.

Spośród tych poliamidów jedynie poliamid 610 cieszy się jak dotąd praktycznym zainteresowaniem;

ponieważ produkcja kwasu suberynowego jest ograniczona ze względu na jego złożoność.

Właściwości poliamidów 6.8 i 6.10 podano w tabeli 5.

Mieszane poliamidy wytwarza się w podobny sposób, wprowadzając do polikondensacji różne składniki, na przykład sole AG i kaprolaktamu, sole AG, SG i kaprolaktamu.

4.4.3. Polikondensacja diamin i chlorków kwasów dikarboksylowych

Metoda ta nie jest powszechnie stosowana w przemyśle poliamidów alifatycznych ze względu na zwiększony koszt chlorków kwasów karboksylowych. Niemniej jednak,

jako jedyny umożliwia syntezę większości aromatycznych poliamidów, w szczególności fenylonu i kevlaru.

4,5. Właściwości i zastosowanie poliamidów alifatycznych Poliamidy alifatyczne to produkty w postaci litego rogu o barwie białej do jasnokremowej.

jasny kolor, topiący się w wąskim zakresie temperatur (tabela 5). Wąskie odstępy

zmiany temperatury topnienia wskazują na niską polidyspersyjność i wysokie stężenie

Tracje w polimerach fazy krystalicznej. Jego zawartość może sięgać 60 – 80% i zależy

sito na strukturę makrocząsteczek. Regularne związki alifatyczne mają najwyższą krystaliczność.

chemiczne homopoliamidy, których cechą charakterystyczną jest zawartość makro-

cząsteczka rodników tylko jednego kwasu i jednej diaminy. Są to na przykład poliamid 6,

poliamid 6.6, poliamid 6.10. Na stopień krystaliczności materiału w produktach wpływają warunki

Poprzez obróbkę, tryb obróbki cieplnej, zawartość wilgoci i specjalne dodatki. Ste-

Krystaliczność mieszanych (otrzymanych z dwóch lub więcej monomerów) poliamidów jest mniejsza. Są mniej trwałe, ale mają zwiększoną elastyczność i są przezroczyste.

Wysokie temperatury topnienia poliamidów można wytłumaczyć silnymi wiązaniami wodorowymi pomiędzy makrocząsteczkami. Liczba tych wiązań zależy bezpośrednio od liczby grup amidowych w makrocząstce i dlatego jest odwrotnie proporcjonalna do liczby grup metylenowych. Wiązania wodorowe determinują w dużej mierze wszystkie pozostałe właściwości. Z-

tutaj: stosunek grup metylenowych i amidowych wpływa zarówno na rozpuszczalność, jak i wodoodporność

kości, fizyczno-mechaniczne i inne wskaźniki.

5.3. POLIKONSENSACJA

Polikondensacja to reakcja tworzenia makrocząsteczek, gdy monomery łączą się ze sobą, czemu towarzyszy eliminacja prostych substancji - wody, alkoholu, amoniaku, chlorowodoru itp. Podczas polikondensacji zachodzi szereg niezwiązanych ze sobą kinetycznie reakcji dwucząsteczkowych. Cechy reakcji polikondensacji:

1) skład pierwiastkowy jednostki polimerowej różni się od składu pierwotnego monomeru;
2) jednostki monomeru w cząsteczce polimeru są połączone ze sobą wiązaniem kowalencyjnym lub semipolarnym;
3) w wyniku reakcji powstają łańcuchy polimerowe o różnej długości, tj. produkt jest polidyspersyjny;
4) polikondensacja jest procesem etapowym.

Tabela 5.4. Rodzaje związków powstających podczas polikondensacji w zależności od charakteru grup funkcyjnych

Pierwsza grupa(y) funkcjonalna(e)	Druga grupa funkcjonalna (b)	Materiał wyjściowy	Rodzaj utworzonego związku
-H	H-	Węglowodór	Poliwęglowodór
-H	Cl-	Pochodna halogenowa	To samo
-Br	Br-	Pochodna dihalogenowa	"
-ON	ALE-	Alkohol wielowodorotlenowy	Poliester
-OH	HOOC-	Kwas hydroksylowy	Poliester
-OH	ROOC-	Ester hydroksykwasu	To samo
-NH2	NOOS-	Aminokwas	Poliamid
-NH2	ROOC-	Ester aminokwasu	To samo
-NH2	СlОC-	Chlorek aminokwasu	"

W procesie polikondensacji mogą brać udział zarówno cząsteczki jednorodne, jak i różne. Ogólnie reakcje te przedstawiają następujące diagramy:

X a-A-b → a-(A) X-b + ( X- 1)ab;
X a-a-a + X b-B-b → a-(A-B)-b + 2( X- 1)ab,

gdzie aib są grupami funkcyjnymi.

O właściwościach produktu powstającego podczas polikondensacji decyduje funkcjonalność monomeru, tj. liczba reaktywnych grup funkcyjnych. Reakcję polikondensacji można zastosować do syntezy różnych klas polimerów zarówno o łańcuchu węglowym, jak i heterołańcuchowym.

Podczas polikondensacji związków dwufunkcyjnych powstają polimery liniowe (tabela 5.4). Jeśli funkcyjność monomeru jest większa niż dwa, wówczas tworzą się rozgałęzione i trójwymiarowe polimery. W miarę pogłębiania się reakcji liczba grup funkcyjnych w makrocząstce wzrasta. Do syntezy polimerów włóknotwórczych największe zainteresowanie budzą związki dwufunkcyjne.

W zależności od charakteru grup funkcyjnych i struktury powstałego polimeru w reakcji polikondensacji można reprezentować różne klasy reakcji chemicznych: poliestryfikację, polibezwodnikowanie, poliamidację itp. W tabeli 5.5 podaje przykłady różnych typów związków powstających podczas polikondensacji.

Oddziaływanie grup funkcyjnych monomeru może prowadzić do powstania polimeru lub niskocząsteczkowych produktów o strukturze cyklicznej. Na przykład γ-aminomasłowy

Tabela 5.5. Grupy funkcyjne i rodzaje związków powstających podczas polikondensacji

Tabela 5.5. (kontynuacja)

Tabela 5.5. (kończący się)

kwas nie jest zdolny do polikondensacji ze względu na utworzenie stabilnego pięcioczłonowego cyklu – laktamu:

Jednak kwas ζ-aminoenantowy tworzy liniowy polimer w wyniku odwodnienia:

Zwiększanie odległości pomiędzy grupami funkcyjnymi zwiększa prawdopodobieństwo powstania makrocząsteczek. Cyklizacja jako główny kierunek reakcji zachodzi tylko w tych przypadkach, gdy powinny powstać niskonapięciowe cykle pięcio- i sześcioczłonowe.

Pytanie. Glicyna (kwas aminooctowy) w normalnych warunkach nie ulega kondensacji. Wyjaśnij prawdopodobną przyczynę tego zjawiska.

Odpowiedź. Kiedy dwie cząsteczki glicyny oddziałują, otrzymuje się zrelaksowany sześcioczłonowy pierścień diketipiperazyny zgodnie ze schematem

W tym przypadku w normalnych warunkach syntezy nie tworzy się polimer.

W zależności od budowy substancji wyjściowych i sposobu prowadzenia reakcji możliwe są dwa warianty procesów polikondensacji: polikondensacja równowagowa i nierównowagowa.

Polikondensacja równowagowa jest procesem syntezy polimerów charakteryzującym się niskimi stałymi szybkości i odwracalnym charakterem przemian. Polikondensacja jest procesem wieloetapowym, którego każdy etap jest elementarną reakcją oddziaływania grup funkcyjnych. Jako postulat przyjmuje się powszechnie, że reaktywność końcowych grup funkcyjnych nie zmienia się wraz ze wzrostem łańcucha polimeru. Proces polikondensacji równowagowej jest złożonym układem reakcji wymiany, syntezy i destrukcji, który nazywany jest równowagą polikondensacji. Ogólnie reakcje polikondensacji można przedstawić jako reakcje grup funkcyjnych, na przykład:

~COOH + HO~ ~COO~ + H2O.

Odpowiednio stałą równowagi wyraża się w następujący sposób:

K N p =

Oznaczający DO P p jest stałe na wszystkich etapach polikondensacji, tj. nie zależy od stopnia polimeryzacji. Zatem do syntezy politereftalanu etylenu w temperaturze 280°C DO P p = 4,9 i poliheksametylenoadypamid w 260°C DO P p = 305.

Czynniki wpływające na masę cząsteczkową i polidyspersyjność polimerów polikondensacyjnych. Ogólną szybkość procesu polikondensacji można oszacować poprzez oznaczenie liczby grup funkcyjnych w próbkach mieszaniny reakcyjnej pobranych w różnych odstępach czasu. Wynik wyraża się stopniem ukończenia reakcji X m, który definiuje się jako odsetek grup funkcyjnych, które zareagowały w momencie pobierania próbek.

Jeśli N 0 to początkowa liczba grup funkcyjnych jednego typu, a Nie- liczba grup, które nie zareagowały w momencie pobierania próbek T, To

Zadanie. Oblicz stopień zakończenia reakcji polikondensacji kwasu 8-aminokapronowego, jeśli początkowa zawartość grup karboksylowych wynosiła N 0 = 8,5 · 10 -3 równ./g, a końcowy - Nie= 2,4 · 10 -4 równ./g.

Rozwiązanie. Schemat reakcji jest następujący:

Korzystając ze wzoru (5.56) znajdujemy to X m = 0,971.

Aby uzyskać polimery o maksymalnej masie cząsteczkowej, monomery pobiera się w ściśle równoważnych ilościach. Każda grupa funkcyjna jednej substancji wyjściowej może reagować z grupą funkcyjną innej substancji wyjściowej podczas polikondensacji.

Jednakże reakcja syntezy poliamidów lub poliestrów jest zwykle katalizowana przez H +. Proces protonowania reagującej grupy karboksylowej można przeprowadzić dzięki drugiej grupie NOOC-. Dlatego szybkość reakcji pomiędzy diaminą i dikwasem lub diolem i dikwasem można opisać odpowiednio jako

-DC/dt = K n;
-DC/dt = K n[COOH] [COOH] [OH].

Zakładając równoważność reagujących grup funkcyjnych i biorąc pod uwagę, że = [OH] = [HOOC] = Z, mamy

Gdzie Z- stężenie grup funkcyjnych; K. str- stała szybkości reakcji.

Po integracji o godz T= 0 i Z = Z 0 mamy

Zadanie. Oblicz stałą szybkości reakcji polikondensacji kwasu sebacynowego ( M 0 = 202) i 2,5-toluenodiaminy ( M 0 = 122), jeżeli po 40 min reakcji w temperaturze 260°C stężenie grup karboksylowych było Nie= 1,7 · 10 -4 równ./g.

Rozwiązanie. Schemat reakcji jest następujący:

N HOOS(CH2)6COOH+ N H2NC6H3(CH3)NH2HO N H+2( N- 1)H2O.

Obliczamy początkowe stężenie grup karboksylowych w początkowej mieszaninie, biorąc pod uwagę, że w reakcji biorą udział 2 mole monomerów:

Z 0 = 2/(202 + 122) = 0,61 · 10 -3 równ./g.

Korzystając ze wzoru (5.58) wyznaczamy stałą szybkości reakcji:

Biorąc pod uwagę, że podczas usuwania wody nie jest usuwana żadna znacząca objętość systemu [tj. możemy to założyć Z T = C 0 (1 - X m)], mamy

Zadanie. Wyznacz stałą szybkości reakcji polikondensacji kwasu adypinowego i glikolu etylenowego K. str i dowiedz się, czy zmienia się ona wraz ze wzrostem wielkości cząsteczek reagujących substancji, jeśli substancje są brane w równoważnościach

Ryż. 5.7. Uzależnienie (1 - X m) -2 od czasu trwania polikondensacji t

w określonych odstępach czasu otrzymano ilości i następujące wartości stopnia zakończenia reakcji:

T, min	20	40	60	120	180
X M	0,90	0,95	0,96	0,98	0,99

Rozwiązanie. Zgodnie z równaniem (5.59), jeśli K. str nie zmienia się wraz ze zmianami wielkości reagujących cząsteczek, wówczas zależność 1/(1 - X m) 2 = F(T) musi być liniowy. Budujemy wykres zależności (ryc. 5.7), po wcześniejszym obliczeniu wartości 1/(1 - X m) 2:

100; 400; 625; 2500; 1000.

Zależność liniową (patrz rys. 5.7) obserwuje się jedynie przy niskim stopniu zakończenia reakcji. Schemat reakcji jest następujący:

Korzystając z równania (5.59) obliczamy K. str Dla T= 40 minut:

= 5,4 · 10 4 .

Całkowitą szybkość procesu polikondensacji można opisać równaniem

Gdzie K. str- stała szybkości reakcji polikondensacji; X m jest proporcją grup funkcyjnych monomeru, które przereagowały w czasie T; A- ilość produktu o niskiej masie cząsteczkowej utworzonej w czasie T; DO P p jest stałą równowagi polikondensacji.

Aby reakcja polikondensacji była ukierunkowana na utworzenie polimeru, ilość produktu o niskiej masie cząsteczkowej obecnej w mieszaninie reakcyjnej musi być mniejsza

Zadanie. Wyznaczyć stałą równowagi polikondensacji „polikondensacja - hydroliza”, jeśli podczas polikondensacji benzydyny i kwasu suberynowego w ciągu 30 minut proporcja grup karboksylowych, które weszły do reakcji, wynosiła 0,84; zawartość wody w układzie wynosi 0,1 · 10 -3 mol/g; K n = 400; V= 1,3 · 10-2 mol/(g · min).

Rozwiązanie. Schemat reakcji jest następujący:

N H2N(C6H4)2NH2+ N HOOC(CH 2) 6 COOH H N O+ N H2O.

K N p =

= 3,3 · 10 -3 .

Średni stopień polimeryzacji produktu polikondensacji zależy od zawartości niskocząsteczkowego produktu reakcji, zmieniając się zgodnie z równaniem równowagi polikondensacji, podobnym do (6.49). Ale

Gdzie p.a- ułamek molowy produktu o niskiej masie cząsteczkowej uwolnionego podczas polikondensacji.

Zadanie. Oznaczyć maksymalną dopuszczalną ilość resztkową glikolu etylenowego dg w % (wag.) podczas reakcji polikondensacji tereftalanu glikolu dietylenowego w procesie wytwarzania polimeru o masie cząsteczkowej 20000, jeżeli DO P p = 4,9.

Rozwiązanie. Schemat reakcji jest następujący:

R str = 20000/192 = 104.

Korzystając ze wzoru (5.61) znajdujemy nie:

p.a = DO N P/ R 2 = 4,9/104 2 = 4,5 10 -4 mol/mol,

X= 4,5 · 10-4 · 62 · 100/192 = 0,008% (wag.).

Zadanie. Oblicz liczbowo średnią i wagowo średnią masę cząsteczkową polimeru otrzymanego w wyniku polikondensacji 4-amino-2-chloroetylobenzenu, jeśli stopień zaawansowania reakcji wyniósł 99,35%. Ocenić polidyspersyjność produktu reakcji.

Rozwiązanie. Łatwo to pokazać

Gdzie X m jest stopniem zakończenia reakcji; M 0 - masa cząsteczkowa jednostki monomeru.

Schemat reakcji jest następujący:

Zgodnie z równaniem (1.70)

U = M w/M n - 1 = 1,0.

Jeśli N 0 jest początkową liczbą grup funkcyjnych jednego typu, wówczas stopień zaawansowania reakcji polikondensacji można wyrazić następująco:

Rozwiązanie. Schemat reakcji polikondensacji jest następujący:

Znaleźliśmy X m zgodnie z równaniem (5.64):

X m = 0,0054 · 436 · 30/(2 + 0,0054 · 436 · 30) = 0,971.

Aby obliczyć skład frakcyjny produktów polikondensacji liniowych związków dwufunkcyjnych, można w pierwszym przybliżeniu zastosować równanie Flory'ego

Gdzie W str- udział masowy frakcji polimerowej wraz ze stopniem polimeryzacji P. n.

Na ryc. Rysunek 5.8 przedstawia krzywe różnicowe MWD charakteryzujące polidyspersyjność produktów polikondensacji na różnym stopniu zaawansowania reakcji X m. Jest oczywiste, że wraz ze wzrostem stopnia konwersji pierwotnych polimerów wzrasta stopień polidyspersyjności.

Jednakże w wyniku reakcji przyczyniających się do ustalenia równowagi polikondensacji, w wielu przypadkach MWD, nawet przy wysokich stopniach konwersji, charakteryzuje się stosunkowo małymi wartościami U(U

Ryc.5.8. Różnicowe krzywe MMD obliczone z równania Flory'ego (5.60) dla różnych stopni zaawansowania X m reakcji polikondensacji (liczby na krzywych)

Rozwiązanie. Schemat reakcji syntezy tego polimeru jest następujący:

Korzystając z równania (5.65) obliczamy W str:

A) W str= 40 · 0,9 40-1 (1 - 0,9) 2 = 0,065;
B) W str= 40 · 0,99 40-1 (1 - 0,99) 2 = 0,0034.

Zatem w miarę pogłębiania się reakcji zmniejsza się zawartość frakcji o masie cząsteczkowej 9000.

Wraz ze wzrostem zawartości jednego rodzaju grup funkcyjnych w mieszaninie reakcyjnej masa cząsteczkowa polimeru maleje (ryc. 5.9).

Wpływ nadmiaru jednego rodzaju grup funkcyjnych w środowisku reakcji można ocenić korzystając z reguły nierównoważności Korshaka. Zgodnie z tą zasadą,

Gdzie N’ to liczba moli związku dwufunkcyjnego; T’ to liczba moli związku jednofunkcyjnego.

Procesy polikondensacji można prowadzić w stopie (o ile monomery i polimer są wystarczająco stabilne w temperaturze topnienia polimeru), w roztworze, w fazie stałej, a także na styku dwóch faz (ciecze niemieszające się, ciecz - stałe itp.). W warunkach wysokiej próżni, zapewniających usunięcie produktów reakcji o niskiej masie cząsteczkowej, w temperaturach niższych lub wyższych T pl można przeprowadzić reakcję pre-polikondensacji (odpowiednio w fazie stałej lub ciekłej).

Przykłady rozwiązywania problemów

Istnieją dwie główne metody otrzymywania związków o dużej masie cząsteczkowej: polimeryzacja I polikondensacja

Polimeryzacja– reakcja łączenia cząsteczek monomeru, zachodząca w wyniku zerwania wiązań wielokrotnych.

Polimeryzację można przedstawić za pomocą ogólnego schematu:

gdzie R jest podstawnikiem, na przykład R = H, – CH 3, Cl, C 6 H 5 itd.

n – stopień polimeryzacji.

Polimeryzacja alkadienów ze sprzężonymi wiązaniami podwójnymi (alkadieny 1,3) następuje w wyniku otwarcia wiązań podwójnych w pozycjach 1,4 lub 1,2, na przykład:

Najcenniejsze polimery (gumy) otrzymuje się w drodze polimeryzacji stereoregularnej w pozycji 1,4 w obecności katalizatorów Zieglera-Natty:

W celu polepszenia właściwości kauczuków polimeryzację 1,3-butadienu i izoprenu prowadzi się łącznie ze styrenem, akrylonitrylem i izobutylenem. Takie reakcje nazywane są kopolimeryzacjami. Na przykład,

gdzie R = – (butadien – kauczuk styrenowy),

R = -C º N (butadien – kauczuk nitrylowy).

Polikondensacja to reakcja tworzenia makrocząsteczek ze związków dwu- lub wielofunkcyjnych, której towarzyszy eliminacja produktów o niskiej masie cząsteczkowej (woda, amoniak, chlorowodór itp.).

Polikondensację, w której bierze udział tylko jeden monomer, nazywa się homopolikondensacją. Na przykład,

nHO – (CH 2) 6 – COOH (n-1)H 2 O + H – [–O – (CH 2) 6 – CO –]n – OH

Polimer 7-hydroksyheptanu

kwas (monomer)

W wyniku homopolikondensacji kwasu 6-aminoheksanowego

(kwas e-aminokapronowy) otrzymuje się polimerowy kapron.

Polikondensacja dwóch monomerów zawierających różne grupy funkcyjne nazywana jest heteropolikondensacją. Na przykład polikondensacja kwasów dwuzasadowych i alkoholi dwuwodorotlenowych prowadzi do produkcji poliestrów:

nHOOC – R – COOH + nHO – R¢– OH [– OC – R – COOR¢– O –]n + (2n-1) H 2 O

W wyniku heteropolikondensacji kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy otrzymuje się poliamid (nylon)

Przykład 1.

Ile jednostek strukturalnych (n) zawiera makrocząsteczka polichlorku winylu o masie cząsteczkowej 350 000?

M m polimer = 350000

Określ liczbę ogniw strukturalnych – (n).

1. Schemat reakcji:

2. Znajdź masę cząsteczkową jednostki elementarnej

dodanie mas atomowych pierwiastków wchodzących w skład - 62,5.

3. Znajdź (n). Podziel masę cząsteczkową jednostki elementarnej: 3500: 62,5 = 5600

Odpowiedź: n = 5600

Przykład 2.

Napisz schemat powstawania dimeru i trimeru izobutylenu pod działaniem kwasu siarkowego, biorąc pod uwagę mechanizm tej reakcji (polimeryzacja kationowa).

Taki proces polimeryzacji po raz pierwszy zaobserwował A.M. Butlerov pod działaniem kwasu siarkowego na izobutylen.

Zakończenie łańcucha w tym przypadku następuje w wyniku oderwania protonu (H+).

Reakcja zachodzi w obecności wody, która wychwytuje proton, tworząc kation hydroniowy

Zadania testowe

191. Jakie polimery nazywane są termoplastycznymi, termoutwardzalnymi?

192. Napisz równanie reakcji kopolimeryzacji styrenu

C6H5–CH=CH2 i butadien CH2=CH–CH=CH2. Jakie właściwości ma produkt kopolimeryzacji i gdzie jest stosowany?

193. Zapisz równania reakcji polimeryzacji propylenu

СH2=СH–CH3 i izobutylen H2C=C–CH3.

194. Zapisz równanie reakcji polikondensacji kwasu adypinowego HOOC(СH2)4COOH i heksametylenodiaminy NH2(СH2)6NH2. Jaki produkt powstaje, jakie ma właściwości i gdzie jest stosowany?

195. Jakie węglowodory nazywane są węglowodorami dienowymi? Daj przykłady. Jaki wzór ogólny wyraża skład węglowodorów dienowych? Narysuj schemat polimeryzacji jednego z węglowodorów dienowych.

196. Jakie związki nazywamy aminami? Narysuj schemat polikondensacji kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy. Jak nazywa się polimer powstały w wyniku tej reakcji?

197. Oblicz masę cząsteczkową polichlorku winylu, jeśli stopień polimeryzacji wynosi 200. Napisz równanie reakcji polimeryzacji chlorku winylu.

198. Jakie związki nazywamy aminokwasami? Napisz wzór na najprostszy aminokwas. Narysuj schemat polikondensacji kwasu aminokapronowego. Jak nazywa się polimer powstały w wyniku tej reakcji?

199. Napisz równania reakcji wytwarzania nylonu z kwasu aminokapronowego NH2(CH2)5COOH i nylonu z kwasu adypinowego COOH(CH2)4COOH i heksametylenodiaminy NH2(CH2)6NH2.

200. Jakie są nazwy węglowodorów, których przedstawicielem jest izopren? Narysuj schemat kopolimeryzacji izoprenu i izobutylenu.

HOOC–CH 2 –NH 2 + HOOC–CH–NH 2 HOOC–CH 2 –NH–CO–CH–NH 2

CH 3 –H 2 O CH 3

wiązanie peptydowe glicyna-alanina-glicylalanina

(gli-ala)

Di-, tri-, .... polipeptydy nazywane są nazwami aminokwasów tworzących polipeptyd, w którym wszystkie zawarte aminokwasy jako rodniki kończą się na - muł, a ostatni aminokwas brzmi niezmieniony w nazwie.

Żywicę otrzymuje się poprzez polikondensację ε - kwasu aminokapronowego lub polimeryzację kaprolaktamu (ε - laktam kwasu kapronowego) nylon:

N CH 2 CH 2 [– NH – (CH 2) 5 – CO – NH – (CH 2) 5 – CO –] m

kaprolaktam polikaprolaktam (kapron)

Żywica ta jest wykorzystywana do produkcji syntetycznego włókna nylonowego.

Innym przykładem włókna syntetycznego jest enant.

Enanth to poliamid kwasu enantowego. Enant otrzymuje się przez polikondensację kwasu 7-aminoheptanowego, który reaguje jako sól wewnętrzna:

N N + H 3 – (CH 2) 6 – COO – [ – NH – (CH 2) 6 – CO – ] n + n H 2 O

Enanth stosowany jest do produkcji włókien syntetycznych, do produkcji „sztucznych” futer, skóry, tworzyw sztucznych itp. Włókna Enanth charakteryzują się dużą wytrzymałością, lekkością i elastycznością.

Testy do samodzielnego sprawdzenia wiedzy na temat: „Aminokwasy”

1. Nazwij związek, używając systematycznej nomenklatury

CH3 – CH – COOH

A) Kwas 2-aminopropanowy

B) kwas a-aminopropionowy

C) a-alanina

D) Kwas 2-aminopropionowy

2. Nazwij związek, stosując nomenklaturę historyczną

CH3 – CH – CH – COOH

A) kwas a–amino – b–metylomasłowy

B) kwas a–metylo - b– aminomasłowy

C) Kwas 2-amino-3-metylobutanowy

D) Kwas 2-metylo – 3 – aminobutanowy

3. Alanina H NH 2 należy do serii

4. Produkty reakcji to

CH2 – COOH PCL5 B

NH 2 NH 3 C

A) A: CH2 – COONA; B: CH2 – COCl; C: CH 2 – CONH 2

B) A: CH2 – COONA; B: CH2 – COCl2; C: CH 2 – CONH 4

C) A: CH2 – COONA; B: CH2 – COOH; C: CH – NH2

D) A: CH2 – COONA; B: CH2 – COOH; C: CH 2 – CONH 2

NH2N + H3Cl – NH2

5. Produkty reakcji to

CH2 – COOH CH3Br B

NH 2 CH3COCl C

HNO2 D

A) A: CH2 – COOH; B: CH2 – COOH; C: CH2 – COOH; D: CH2 - COOH

N + H3Cl – NHCH3NH – COCH3OH

B) A: CH2 – COOCl; B: CH 2 – COOCH 3; C: CH2 – COOH; D: CH2 - COOH

NH2NH2NH-COCH3; OH

C) A: CH2 – COCl2; B: CH2 – COOH; C: CH2 – COOH; D: CH2 - COOH

NH2NH-CH3NH – COCH3NH-N = O

D) A: CH2 – COCl2; B: CH2 – COBr; C: CH2 – COOH; D: CH2 - COOH

NH2NH2NH – COCH3OH

6. a-Aminokwasy powstają po podgrzaniu

A) laktamy

B) ketopiperazyny

C) laktony

D) laktydy

7. Po podgrzaniu powstają b-aminokwasy

A) kwasy nienasycone

B) ketopiperazyny

C) laktamy

D) laktony

8. Po podgrzaniu tworzą się g-aminokwasy

A) laktamy

B) kwasy nienasycone

C) laktydy

D) laktony

9. Występuje polikondensacja aminokwasów

A) peptydy

C) piperazyny

D) polieny

10. Wiązanie peptydowe w cząsteczkach białka to

11. Polikondensacja różni się od polimeryzacji:

A) Brak tworzenia produktów ubocznych o niskiej masie cząsteczkowej

B) Tworzenie produktów ubocznych o niskiej masie cząsteczkowej

C) Utlenianie

D) Rozkład

12. Jakościową reakcją na a-aminokwasy jest reakcja c:

A) ninhydryna

B) a-naftol

13. Produkty reakcji syntezy Streckera-Zelinsky'ego nazywane są:

CH 3 HCN NH 3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

A) Kwas A-α-hydroksynitrylomasłowy; Kwas B-α-aminonitrylmasłowy, C-

D, L – alanina;

B) Kwas A-α-hydroksynitrylopropionowy; B-α-aminonitryl kwasu aminopropionowego, C-D, L – alanina;

C) Kwas A-α-hydroksynitrylowalerianowy; B-α-aminonitryl kwasu walerianowego;

C-D, L – treonina;

D) Kwas A-α-hydroksynitrylopropionowy; B- α-aminonitryl kwasu propionowego, C-

D, L – alanina.

14. Nazwij substancje w łańcuchu przemian:

COOC 2 H 5 O=N-OH [H] (CH3CO)2OC2H5ONa

CH2 – H2O A - H2O W - CH3COOH Z - C2H5OH D

ester malonowy

Cl-CH 2-CH(CH 3) 2 H 2 O (HCl) t 0

–NaCl E – CH3COOH, I - CO2 Z

–2C2H5OH

A) ester A-nitrosomalonu; B – ester oksymalonowy; Ester C-N-acetyloksymmalonu; Ester D-Na-N-acetyloksymmalonowy; Ester E-izobutylo-N-acetyloksymmalonowy; Eter F-izobutyloksymmalonu; Z-izoleucyna;

B) Ester A-nitrosomalonu; B – ester iminomalonowy; Ester C-N-acetyloiminomalonu; Ester D-Na-N-acetyloiminomalonowy; Ester E-izobutylo-N-acetyloiminomalonu; F - eter izobutyloaminomalonowy; Z-treonina;

C) Ester A-nitrosomalonu; B – ester aminomalonowy; Ester C-N-acetyloaminomalonu; ester D-Na-N-acetyloaminomalonowy; Ester E-izobutylo-N-acetyloaminomalonowy; Eter F-izobutyloaminomalonu; Z-leucyna;

D) Ester A-oksymalonowy; B – ester nitrozomalonu; Ester C-N-acetylonitrosomalonu; Ester D-Na-N-acetylonitrosomalonu; Ester E-izobutylo-N-acetylonitrosomalonu; Eter F-izobutylonitrozomalonowy; Z-walina.

WĘGLOWODANY

Węglowodany stanowią dużą grupę substancji organicznych szeroko rozpowszechnionych w przyrodzie. Są to glukoza, sacharoza, skrobia, celuloza i tak dalej.

Każdego roku rośliny na naszej planecie wytwarzają ogromną masę węglowodanów, którą szacuje się na 4*10 10 ton węgla. Około 80% suchej masy roślin pochodzi z węglowodanów, a 20–30% z organizmów zwierzęcych.

Termin „węglowodany” zaproponował w 1844 r. K. Schmidt, gdyż większość tych substancji odpowiada wzorowi Cn(H2O)m. Na przykład cząsteczka glukozy ma wzór C 6 H 12 O 6 i jest równa 6 atomom węgla i 6 cząsteczkom wody. Później odkryto węglowodany, które nie odpowiadały temu składowi, na przykład deoksyheksozę (C 6 H 10 O 5), ale termin ten został zachowany do dziś.

Węglowodany dzielą się na dwie duże grupy - są to węglowodany proste lub monosacharydy (monozy), substancje nie ulegające hydrolizie, na przykład glukoza, fruktoza. Pentozy i heksozy są bardziej powszechne w przyrodzie. Druga grupa to węglowodany złożone, które w wyniku hydrolizy tworzą monosacharydy. Węglowodany złożone z kolei dzielą się na oligosacharydy i polisacharydy. Oligosacharydy składają się z dwóch do dziesięciu reszt monosacharydowych. „Oligos” dosłownie oznacza „niewiele”. Najprostsze oligosacharydy to disacharydy (biozy), składające się z dwóch reszt monosacharydowych. Na przykład sacharoza C 6 H 12 O 6 składa się z reszt dwóch monosacharydów: glukozy i fruktozy. Oligosacharydy składające się z reszt trzech monooz nazywane są triozami, te z czterech nazywane są tetraozami i tak dalej. Polisacharydy (poliozy) powstają z monosacharydów w wyniku ich polikondensacji, to znaczy poliozy są polimerami heterołańcuchowymi lub biopolimerami, których monomerami są monosacharydy. Polimery heterołańcuchowe zawierają w swoim łańcuchu nie tylko atomy węgla, ale także atomy tlenu, na przykład:

NC 6 H 12 O 6 (C 6 H 10 O 5) n + (n-1) H 2 O lub (-C 6 H 10 O 4 – O -) n

Węglowodany