1.高分子的构型
高分子的构型是指通过化学键固定的原子在分子中的空间位置排列情况,这种排列具有稳定性,改变构型必须经过化学键的破坏和重组。同样数目的原子以不同的排列方式组成的分子叫做同分异构体,同分异构体分为两种:一种称为构造异构体,即同样单元体由不同键接顺序方式生成的高分子;另一种被称为立体同分异构体(简称立体异构体),是具有相同原子序列但原子空间排列不同的高分子。立体异构体按其构型分为:
l 旋光异构
l 几何异构(又称顺反异构)
1.1旋光异构
正四面体的中心原子(如C、Si、P+、N+)上四个取代基或原子如果是不对称的,这个中心原子叫做手性原子。对应的化合物将出现旋光不同的两种异构体。这种旋光异构体在高分子中有三种立体结构型式:
l 全同立构:若将主链拉直在一平面上,相同的取代基位于平面同一側;
l 间同(间规)立构:相同的取代基交替排列在平面的两侧;
l 无规立构:取代基无序地排列在平面的两侧。
1.2几何异构(顺反异构)
当主链上存在双键时,形成双键的C原子上的取代基因π键电子云的平面结构所致,不能绕双键平面旋转。当组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时,由于分子内双键上的基团两侧排列不同而有顺式构型和反式构型之分,如聚1,4丁二烯,内双键上基团在双键一侧为顺式,反之为反式。
2.高分子构型的确定方法
下面是常用的高分子构型确定方法。
l X射线衍射:X射线射入晶体后,被晶体中周期性排列的原子反射所产生的次生X射线相互交叉,出现干涉现象。当光线之间的光程差恰好等于入射光的波长时,干涉最强,既衍射。利用衍射的位置和强度可以得出晶区中原子的排列次序,并由此推算高分子的构型。X射线衍射方法不需要模型化合物的知识,但局限于测定结晶较好并且立构纯度较高的物质。
l 电子衍射:类似于X射线衍射。不同之处在于入射的是电子束而不是X光。
l 红外光谱:特定的基团、化学键由于具有独特而唯一的红外线吸收频率,即特征“指纹”,因此可以利用已知构型基团的红外光谱库确定未知高分子中的分子构型。
l 核磁共振:利用具有核磁矩的原子核作为磁探针探测分子内部的磁场变化。在一定的化学环境中,成键的氢原子(质子)、13C、和18F原子磁信号的化学位移(谱图上谱峰位置的移动)与主链的构型有关。可以通过测定相邻链节构型的异同,进而推算得到高分子中全同立构和间同立构结构的百分数。
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