Поликонденсация

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.^[1]

Примером поликонденсации является реакция образования дипептида:

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

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.

Мономеры, использующиеся в реакции поликонденсации, делят на два типа:^[2]

• 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.

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

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 изопренилпирофосфата с аллильной перегруппировкой 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.