Tacticity (von griechischem 'taktikos': Oder in Zusammenhang mit der Einordnung oder Ordnung) ist der relative stereochemistry von angrenzenden chiral Zentren innerhalb eines Makromoleküls. Die praktische Bedeutung von tacticity ruht auf den Effekten auf die physikalischen Eigenschaften des Polymers. Die Regelmäßigkeit der makromolekularen Struktur beeinflusst den Grad, zu dem es starre, kristallene lange Reihe-Ordnung oder flexible, amorphe lange Reihe-Unordnung hat. Genaue Kenntnisse von tacticity eines Polymers helfen auch dem Verstehen daran, welche Temperatur ein Polymer schmilzt, wie auflösbar es in einem Lösungsmittel und seinen mechanischen Eigenschaften ist.

Ein Taktik-Makromolekül in der IUPAC Definition ist ein Makromolekül, in dem im Wesentlichen der ganze configurational (sich wiederholende) Einheiten identisch sind. Tacticity ist in Vinylpolymern des Typs-hc-ch (R) besonders bedeutend - wo jeder sich wiederholenden Einheit mit einem substituent R auf einer Seite des Polymer-Rückgrats von der folgenden sich wiederholenden Einheit mit dem substituent auf derselben Seite wie die vorherige, die andere Seite als die vorherige gefolgt oder zufällig in Bezug auf die vorherige eingestellt wird. In einem Kohlenwasserstoff-Makromolekül mit allen Kohlenstoff-Atomen, die das Rückgrat in einer vierflächigen molekularen Geometrie zusammensetzen, ist das zickzackförmige Rückgrat im Papierflugzeug mit dem substituents, entweder aus dem Papier steckend oder sich ins Papier zurückziehend. Dieser Vorsprung wird den Vorsprung von Natta nach Giulio Natta genannt. Monotaktik-Makromoleküle haben ein stereoisomeric Atom pro mehrmalige Einheit, ditactic zu N-Taktik-Makromolekülen haben mehr als ein stereoisomeric Atom pro Einheit.

Das Beschreiben tacticity

Diads

Zwei angrenzende Struktureinheiten in einem Polymer-Molekül setzen einen diad ein. Wenn der diad aus zwei identisch orientierten Einheiten besteht, wird der diad einen meso diad das Reflektieren ähnlicher Eigenschaften als eine Meso-Zusammensetzung genannt. Wenn der diad aus in der Opposition orientierten Einheiten besteht, wird der diad einen racemo diad als in einer Racemic-Zusammensetzung genannt. Im Fall von Vinylpolymer-Molekülen ist ein meso diad derjenige, in dem die substituent Kohlenstoff-Ketten auf derselben Seite des Polymer-Rückgrats orientiert werden.

Triaden

Der stereochemistry von Makromolekülen kann noch genauer mit der Einführung von Triaden definiert werden. Eine isotactic Triade (Mm) wird aus zwei angrenzenden meso diads zusammengesetzt, eine syndiotactic Triade (rr) besteht aus zwei angrenzenden racemo diads, und eine heterotactic Triade wird (rm) aus einem meso diad neben einem racemo diad zusammengesetzt. Der Massenbruchteil von isotactic (Mm) Triaden ist ein allgemeines quantitatives Maß von tacticity.

Wenn, wie man betrachtet, der stereochemistry eines Makromoleküls ein Prozess von Bernoulli ist, kann Triade-Zusammensetzung von der Wahrscheinlichkeit berechnet werden, meso diads (P) zu finden. Wenn diese Wahrscheinlichkeit 0.25 dann die Wahrscheinlichkeit der Entdeckung ist:

• eine isotactic Triade ist P oder 0.0625
• eine heterotactic Triade ist 2P (1-p) oder 0.375
• eine syndiotactic Triade ist (1-p) oder 0.5625

mit einer Gesamtwahrscheinlichkeit 1. Ähnliche Beziehungen mit diads bestehen für Vierbiteinheiten.

Vierbiteinheiten, Pentads, usw.

Die Definition von Vierbiteinheiten und pentads führt weitere Kultiviertheit und Präzision zum Definieren tacticity besonders ein, wenn die Information über die Langstreckeneinrichtung wünschenswert ist. Maße von Tacticity, die durch Kohlenstoff 13 NMR erhalten sind, werden normalerweise in Bezug auf den Verhältnisüberfluss an verschiedenem pentads innerhalb des Polymer-Moleküls, z.B mmmm, mrrm ausgedrückt.

Andere Vereinbarung, um tacticity zu messen

Die primäre Tagung, um tacticity auszudrücken, ist in Bezug auf den Verhältnisgewicht-Bruchteil der Triade oder höherwertigen Bestandteile, wie beschrieben, oben. Ein alternativer Ausdruck für tacticity ist die durchschnittliche Länge von meso und racemo Folgen innerhalb des Polymer-Moleküls. Dem Durchschnitt meso Folge-Länge kann vom Verhältnisüberfluss an pentads wie folgt näher gekommen werden:

Polymer

Polymer von Isotactic

Polymer von Isotactic werden aus isotactic Makromolekülen (IUPAC Definition) zusammengesetzt. In isotactic Makromolekülen werden alle substituents auf derselben Seite des makromolekularen Rückgrats gelegen. Ein isotactic Makromolekül besteht aus 100 % meso diads. Durch die Ziegler-Natta Katalyse gebildetes Polypropylen ist ein isotactic Polymer. Polymer von Isotactic sind gewöhnlich halbkristallen und bilden häufig eine Spirale-Konfiguration.

Polymer von Syndiotactic

In syndiotactic oder syntaktischen Makromolekülen haben die substituents andere Positionen entlang der Kette. Das Makromolekül besteht 100 % von racemo diads. Polystyrol von Syndiotactic, das durch die metallocene Katalyse polymerization gemacht ist, ist mit einem Schmelzpunkt von 161 °C kristallen.

Polymer von Atactic

In atactic Makromolekülen werden die substituents zufällig entlang der Kette gelegt. Der Prozentsatz von meso diads ist zwischen 1 und 99 %. Mithilfe von spektroskopischen Techniken wie NMR ist es möglich, die Zusammensetzung eines Polymers in Bezug auf die Prozentsätze für jede Triade genau festzustellen.

Polymer, die durch frei-radikale Mechanismen wie polyvinylchloride gebildet werden, sind gewöhnlich atactic. Wegen ihrer zufälligen Natur atactic Polymer sind gewöhnlich amorph. In hemiisotactic Makromolekülen hat jede andere mehrmalige Einheit einen zufälligen substituent.

Polymer von Atactic sind technologisch sehr wichtig. Ein gutes Beispiel ist Polystyrol (PS). Wenn ein spezieller Katalysator in seiner Synthese verwendet wird, ist es möglich, die syndiotactic Version dieses Polymers zu erhalten, aber der grösste Teil des erzeugten Industriepolystyrols ist atactic. Die zwei Materialien haben sehr verschiedene Eigenschaften, weil die unregelmäßige Struktur der atactic Version es unmöglich für die Polymer-Ketten macht, auf eine regelmäßige Mode aufzuschobern. Das Ergebnis besteht darin, dass, wohingegen syndiotactic PS ein halbkristallenes Material ist, die allgemeinere atactic Version nicht kristallisieren kann und ein Glas stattdessen bildet. Dieses Beispiel ist darin ziemlich allgemein viele Polymer der Wirtschaftswichtigkeit sind atactic Glas formers.

Polymer von Eutactic

In eutactic Makromolekülen kann substituents irgendwelchen spezifisch (aber potenziell kompliziert) Folge von Positionen entlang der Kette besetzen. Isotactic und syndiotactic Polymer sind Beispiele der allgemeineren Klasse von eutactic Polymern, die auch heterogene Makromoleküle einschließt, in denen die Folge aus substituents von verschiedenen Arten (zum Beispiel, die Seitenketten in Proteinen und die Basen in Nukleinsäuren) besteht.

Konfiguration des Kopfs/Schwanzes

In Vinylpolymern kann die ganze Konfiguration weiter durch das Definieren der Polymer-Konfiguration des Kopfs/Schwanzes beschrieben werden. In einem regelmäßigen Makromolekül werden alle monomer Einheiten normalerweise in einem Kopf verbunden, um Konfiguration zu verfolgen, so dass alle β-substituents durch drei Kohlenstoff-Atome getrennt werden. Im Kopf, um Konfiguration anzuführen, ist diese Trennung nur durch 2 Kohlenstoff-Atome, und die Trennung mit dem Schwanz, um Konfiguration zu verfolgen, ist durch 4 Atome. Konfigurationen des Kopfs/Schwanzes sind nicht ein Teil des Polymers tacticity, aber sollten in Betracht gezogen werden, wenn sie Polymer-Defekte denken.

Techniken, um tacticity zu messen

Tacticity kann direkt mit dem Proton oder Kohlenstoff 13 NMR gemessen werden. Diese Technik ermöglicht Quantifizierung des tacticity Vertriebs vergleichsweise Maximalgebiete oder integrierter Reihen entsprechend bekanntem diads (r, m), Triaden (Mm, rm+mr, rr) und/oder höhere OrdnungsN-Anzeigen abhängig von der geisterhaften Entschlossenheit. In Fällen der beschränkten Entschlossenheit können stochastische Methoden wie Bernoullian oder Analyse von Markovian auch verwendet werden, um zu passen, der Vertrieb und zurück dann nachzuschicken sagen höhere N-Anzeigen voraus und berechnen den isotacticity des Polymers zum gewünschten Niveau.

Andere zu tacticity empfindliche Techniken schließen Röntgenstrahl-Puder-Beugung, sekundäre Ion-Massenspektrometrie (SIMS), Schwingspektroskopie (FTIR) und besonders zweidimensionale Techniken ein. Tacticity kann auch durch das Messen einer anderen physikalischen Eigenschaft, wie das Schmelzen der Temperatur abgeleitet werden, wenn die Beziehung zwischen tacticity und diesem Eigentum fest ist.

Links

• Tacticity Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
• Anwendung der Spektroskopie im Polymer charactisation UCLA Los Angeles
• Polymer-Struktur openlearn.open.ac.uk