Sterisk arrangement i polymerer (takticitet)
De fysiske egenskaber af en polymer afhænger ikke kun af typen af monomer(er), der udgør polymeren, men også af de stereokemiske arrangementer af atomerne.I en lineær asymmetrisk polymerkæde kan de siddende grupper enten være arrangeret i ordnede konfigurationer, eller de kan være helt tilfældige. Den steriske orden kaldes takticitet. Hvis alle chirale centre har den samme konfiguration, kaldes arrangementet af sidegrupperne isotaktisk, og hvis hvert andet chiralt center har det samme arrangement, kaldes det syndiotaktisk, mens et tilfældigt arrangement af sidegrupperne kaldes ataktisk eller heterotaktisk.
Stereospecifikke makromolekyler kan også polymeriseres fra 1,2-disubstituerede monomerer. For eksempel har disubstituerede olefiner med to forskellige sidegrupper to asymmetriske kulstofatomer i hver gentagelsesenhed. Stereoisomerer af disse gentagne enheder kaldes diastereoisomerer (diastereomere). De er ikke-spejlbilleder og ikke-superimponerbare stereoisomerer, mens enantiomerer med ét asymmetrisk kulstof har ikke-superimponerbare spejlbilleder.
De fysiske egenskaber såsom smelteområde, glasovergangstemperatur, opløselighed osv. vil afhænge af den stereospecifikke placering af sidekædesubstituenterne i polymerkæden. F.eks. ligger forskellen i glasovergangstemperaturen (Tg) for syndiotatisk og isotatisk poly(methylmethacrylat) i intervallet 115 K. Dette er blevet bekræftet ved en teoretisk udledning baseret på Gibbs-Di Marzio-teorien (1958) om glasovergangen1.For polymerer med kun én anden substituentgruppe end hydrogen er virkningen af takticitet på glasovergangstemperaturen meget mindre udtalt. For polystyren og poly(alkylacrylater) er variationen i Tg f.eks. kun omkring 20 K, mens der for poly(α-chlorakrylater) og for poly(α-methylstyren) er observeret variationer på henholdsvis 90 K og 65 K. Forklaringen på denne adfærd ligger i den ekstra steriske afvisning af rotation som følge af tilstedeværelsen af asymmetriske dobbeltsidede grupper på alternative kæderygsøjleatomer, hvilket øger polymerens stivhed betydeligt i forhold til en ataktisk polymer. F.eks. er de udvidede plane zigzagkonfigurationer og de forskellige spiralformede former ikke observeret i stærkt syndiotaktiske kæder. Den større orden i syndiotaktiske og isotaktiske kæder begunstiger også krystallisering, dvs. at taktiske polymerer ofte er (delvist) krystallinske.3,4 Nedenstående tabel viser glastemperaturer for nogle syndiotaktiske, isotaktiske og ataktiske (meth)akrylatpolymerer.
| Polymer | Tg(ataktisk) | Tg(isotaktisk) | Tg(syndiotaktisk) | |
| Poly(methylacrylat) | 281 | 272 (283) | 299 | |
| Poly(ethylacrylat) | 249 | 253 (248) | 263 | 263 |
| Poly(methylmethacrylat) | 378 | 319 (317) | 433 (432) | |
| Poly(n-butylmethacrylat) | 293 | 249 (250) | 361 (361) | |
| Poly(isopropyl acrylat) | 267 | 264 (262) | 285 (278) | |
| Poly(methyl α-chloroacrylat) | 416 | 353 (358) | 452 (450) | |
| Poly(isopropyl α-chloroacrylat) | 363 | 321 (341) | 392 (409) |
- E. A. DiMarzio og J. H. Gibbs, J. Chem. Phys. 28, 807 (1958); 28, 373 (1958)
- J. Biros, T. Larina, J. Trekoval, J. Pouchly, Coll. Poly. Sci., vol. 260, pp 27-30 (1982)
- F.E. Karasz, H.E. Bair, and J.M. O’Reilly, J. Phys. Chem., 69, 8, 2657-2667 (1965)
- E.M. Woo, L. Chang, Tacticity in Vinyl Polymers, In: Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Wiley & Sons 2011
- D.W. van Krevelen og Klaas te Nijenhuis, Properties of Polymers, 4th Edition, Amsterdam (2009)