Szterikus elrendeződés a polimerekben (takticitás)
A polimer fizikai tulajdonságai nemcsak a polimert alkotó monomer(ek) típusától, hanem az atomok sztereokémiai elrendeződésétől is függnek.Egy lineáris aszimmetrikus polimerláncban a függőcsoportok vagy rendezett elrendeződésűek, vagy teljesen véletlenszerűek lehetnek. A sztérikus rendezettséget takticitásnak nevezzük. Ha minden királis centrum azonos konfigurációval rendelkezik, az oldalcsoportok elrendeződését izotaktikusnak, ha pedig minden második királis centrum azonos elrendeződésű, akkor szindiotaktikusnak, míg az oldalcsoportok véletlenszerű elrendeződését ataxisnak vagy heterotaktikusnak nevezzük.
Sztereospecifikus makromolekulák is polimerizálhatók 1,2-diszubsztituált monomerekből. Például a két különböző oldalcsoporttal rendelkező diszubsztituált olefinek minden ismétlődő egységben két aszimmetrikus szénatomot tartalmaznak. Ezeknek az ismétlődő egységeknek a sztereoizomerjeit diasztereoizomereknek (diasztereomereknek) nevezzük. Ezek nem tükörképes és nem szuperpozícionálható sztereoizomerek, míg az egy aszimmetrikus szénatomot tartalmazó enantiomerek nem szuperpozícionálható tükörképekkel rendelkeznek.
A fizikai tulajdonságok, mint például az olvadási tartomány, üvegesedési átmeneti hőmérséklet, oldhatóság stb. az oldallánc-szubsztituensek sztereospecifikus elrendeződésétől függnek a polimerláncban. Például a szindiotikus és izotikus poli(metil-metakrilát) üvegesedési hőmérsékletének (Tg) különbsége 115 K tartományban van. Ezt az üvegesedési átmenet Gibbs-Di Marzio (1958) elméletén alapuló elméleti levezetés is megerősítette.1 A hidrogénen kívül csak egy szubsztituenscsoportot tartalmazó polimerek esetében a takticitásnak az üvegesedési hőmérsékletre gyakorolt hatása sokkal kevésbé kifejezett. Például a polisztirol és a poli(alkil-akrilátok) esetében a Tg változása csak 20 K körül van, míg a poli(α-klór-akrilátok) és a poli(α-metil-sztirol) esetében 90 K, illetve 65 K változást figyeltek meg. Ennek a viselkedésnek a magyarázata az aszimmetrikus kétoldali csoportok jelenléte miatt a lánc gerinchálózatának váltakozó atomjain a rotációhoz hozzáadott sztérikus taszításban rejlik, ami jelentősen megnöveli a polimer merevségét az ataktikus polimerhez képest. Például a kiterjesztett síkbeli cikcakkos konfigurációk és a különböző helikális formák nem figyelhetők meg az erősen szindiotaktikus láncokban. Emellett a szindioaktív és izotaktikus láncok nagyobb rendezettsége kedvez a kristályosodásnak, vagyis a taktilis polimerek gyakran (részben) kristályosak.3,4 Az alábbi táblázatban néhány szindiotaktikus, izotaktikus és ataktikus (met)akrilát polimer üvegesedési hőmérsékletét adjuk meg.
| Polimer | Tg(ataktikus) | Tg(izotaktikus) | Tg(szindiotaktikus) | |
| Poli(metil-akrilát) | 281 | 272 (283) | 299 | |
| Poli(etil-akrilát) | 249 | 253 (248) | 263 | |
| Poli(metil-metakrilát) | 378 | 319 (317) | 433 (432) | |
| Poli(n-butil-metakrilát) | 293 | 249 (250) | 361 (361) | |
| Poli(izopropil-metakrilát) | Poly(izopropil akrilát) | 267 | 264 (262) | 285 (278) |
| Poly(metil- α-klórakrilát) | 416 | 353 (358) | 452 (450) | |
| Poli(izopropil α-klórakrilát) | 363 | 321 (341) | 392 (409) |
- E. A. DiMarzio és 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 and Klaas te Nijenhuis, Properties of Polymers, 4th Edition, Amsterdam (2009)