Номенклатура полимерных соединений

Основные принципы номенклатуры

Номенклатура полимеров регулируется международными стандартами, главным образом IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Основной целью является однозначное обозначение структуры полимера, характера повторяющихся звеньев и способов их соединения. В полимерной химии номенклатура строится на следующих принципах:

  1. Обозначение повторяющегося звена — основного структурного элемента, который повторяется в макромолекуле.
  2. Указание природы полимеризации — радикальной, ионной, конденсационной или координационной.
  3. Системность и уникальность названия — чтобы каждая полимерная структура имела одно точное название.
  4. Использование скобок и индексов для демонстрации повторяемости и последовательности звеньев.

Типы номенклатуры

Номенклатура полимеров делится на три основных типа:

1. Систематическая (IUPAC) Систематическая номенклатура отражает химическую структуру повторяющихся единиц. Принципы включают:

  • Указание углеродного скелета и функциональных групп.

  • Применение префикса “поли-” для обозначения полимерной цепи.

  • Использование квадратных скобок для повторяющихся звеньев:

    • Пример: поли(этилен) — [–CH₂–CH₂–]_n.

2. Традиционная (обычная) Используется для полимеров с давней историей промышленного применения, когда систематическая номенклатура слишком громоздка. Например:

  • Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид. Традиционные названия сохраняют устойчивость и широкое использование в промышленности и научной литературе.

3. Техническая (торговая) Применяется в промышленности и патентах для указания бренда или способа получения. Она может включать:

  • Сокращения, например, PVC (polyvinyl chloride), PET (polyethylene terephthalate).
  • Комбинации числовых и буквенных обозначений, отражающие модификации полимера.

Обозначение повторяющихся звеньев

Повторяющееся звено полимера определяется исходной мономерной структурой и способом соединения. В систематической номенклатуре важно:

  • Выделять химические группы, участвующие в полимеризации.
  • Указывать конфигурацию при наличии стереоизомерии (например, isotactic, syndiotactic, atactic для полипропилена).
  • Разделять сложные функциональные группы для точного отображения химической природы.

Сложные полимеры

1. Сополимеры Содержат два или более типов повторяющихся звеньев. Обозначение включает:

  • Символы повторяющихся единиц через дефис или слэш.
  • Указание последовательности: рандомные, блочные, чередующиеся или градиентные сополимеры.
  • Пример: поли(стирол-бутдиен) [–CH₂–CH(Ph)–]_x–[–CH₂–CH=CH–CH₂–]_y.

2. Сети и термореактивные полимеры Для полимеров с поперечными связями (сети) применяется добавление термина «сшитый» или «сшивка»:

  • Полиуретан сшитый через диизоцианатные мостики.
  • Систематическое обозначение указывает число или тип функциональных групп, участвующих в сшивке.

3. Биополимеры и природные полимеры Природные макромолекулы (целлюлоза, крахмал, белки, ДНК) имеют специальную номенклатуру:

  • Повторяющиеся моносахаридные или аминокислотные единицы указываются с позиционными обозначениями.
  • В случае белков — триплеты аминокислот и тип полипептидной цепи.
  • Для нуклеиновых кислот — последовательность нуклеотидов с указанием направления 5′ → 3′.

Указание конфигурации и тактической структуры

Структурная стереоспецифичность полимеров влияет на физико-химические свойства. В номенклатуре применяются следующие обозначения:

  • Isotactic — одинаковая ориентация боковых групп.
  • Syndiotactic — чередующаяся ориентация.
  • Atactic — случайная ориентация.

Эти обозначения интегрируются в систематические названия через скобки или после основного названия полимера, например: поли(пропилен, isotactic).

Цифровые и буквенные обозначения

Для удобства промышленного применения и научной документации вводятся сокращения:

  • n — число повторяющихся звеньев.
  • x, y, z — количество различных блоков в сополимерах.
  • Abbreviations типа PVC, PET, PMMA — указывают на мономер и полимеризацию.

Выводы по номенклатуре

Номенклатура полимеров объединяет структурные, исторические и промышленные подходы к обозначению макромолекул. Она обеспечивает точность идентификации, понимание строения и возможностей применения полимеров, учитывая их стереохимию, функциональные группы и последовательность блоков в макромолекуле.

Оглавление