Steriskt arrangemang i polymerer (taktik)
Polymerens fysikaliska egenskaper beror inte bara på vilken typ av monomer(er) som ingår i polymeren utan också på atomernas stereokemiska arrangemang.I en linjär asymmetrisk polymerkedja kan de hängande grupperna antingen vara ordnade i ordnade konfigurationer eller vara helt slumpmässiga. Den steriska ordningen kallas takticitet. Om alla chirala centra har samma konfiguration kallas arrangemanget av sidogrupperna för isotaktiskt, och om vartannat chiralt centrum har samma arrangemang kallas det för syndiotaktiskt, medan ett slumpmässigt arrangemang av sidogrupperna kallas för ataktiskt eller heterotaktiskt.
Stereospecifika makromolekyler kan också polymeriseras från 1,2-disubstituerade monomerer. Exempelvis disubstituerade olefiner med två olika sidogrupper har två asymmetriska kolatomer i varje upprepad enhet. Stereoisomerer av dessa upprepade enheter kallas diastereoisomerer (diastereomerer). De är icke-spegelbilder och icke-superimponerbara stereoisomerer medan enantiomerer med ett asymmetriskt kol har icke-superimponerbara spegelbilder.
De fysikaliska egenskaperna såsom smältintervall, glasövergångstemperatur, löslighet etc. beror på det stereospecifika arrangemanget av sidokedjesubstituenterna i polymerkedjan. Skillnaden mellan glasövergångstemperaturen (Tg) för syndiotatisk och isotatisk poly(metylmetakrylat) ligger t.ex. i intervallet 115 K. Detta har bekräftats genom en teoretisk härledning baserad på Gibbs-Di Marzios (1958) teori om glasövergång.1 För polymerer med endast en annan substituentgrupp än väte är takticitetens inverkan på glasövergångstemperaturen mycket mindre uttalad. För polystyren och poly(alkylakrylater) är t.ex. variationerna i Tg endast omkring 20 K, medan man för poly(α-klorakrylater) och poly(α-metylstyren) har observerat variationer på 90 K respektive 65 K. Förklaringen till detta beteende ligger i den extra steriska repulsionen mot rotation på grund av närvaron av de asymmetriska dubbelsidiga grupperna på alternerande kedjans ryggradatomer, vilket ökar polymerens styvhet avsevärt jämfört med en ataktisk polymer. Till exempel är de förlängda plana zigzagkonfigurationerna och de olika spiralformade formerna inte vanliga i mycket syndiotaktiska kedjor. Dessutom gynnar den större ordningen i syndiotaktiska och isotaktiska kedjor kristallisering, det vill säga taktiska polymerer är ofta (delvis) kristallina.3,4 I tabellen nedan anges glastemperaturer för några syndiotaktiska, isotaktiska och ataktiska (meth)akrylatpolymerer.
| Polymer | Tg(ataktisk) | Tg(isotaktisk) | Tg(syndiotaktisk) |
| Poly(metylakrylat) | 281 | 272 (283) | 299 |
| Poly(etylakrylat) | 249 | 253 (248) | 263 |
| Poly(metylmetakrylat) | 378 | 319 (317) | 433 (432) |
| Poly(n-butylmetakrylat) | 293 | 249 (250) | 361 (361) |
| Poly(isopropyl akrylat) | 267 | 264 (262) | 285 (278) |
| Poly(metyl α-klorakrylat) | 416 | 353 (358) | 452 (450) |
| Poly(isopropyl α-klorakrylat) | 363 | 321 (341) | 392 (409) |
- E. A. DiMarzio och 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 och Klaas te Nijenhuis, Properties of Polymers, 4th Edition, Amsterdam (2009)