Олигомеры

В химии олигомер (греч. ολιγος — малый, немногий, незначительный; μέρος - часть) — молекула в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев. Олигомеры, члены гомологических рядов, занимающие по размеру молекул область между мономерами и высокомолекулярными соединениями. В биохимии термин олигомер используется для обозначения коротких одноцепочечных фрагментов нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Такие олигомеры, размещенные на стеклянной подложке или нейлоновой мембране, используются в экспериментах с гибридизацией ДНК. Олигомерами также называются белковые комплексы, состоящие из двух и более субъединиц. При этом, комплексы из одинаковых субъединиц называются гомоолигомерами, а из разных — гетероолигомерами. Олигомеры, способные складываться в устойчивую вторичную структуру подобно белкам, называются фолдамерами. Различают реакционноспособные олигомеры, содержащие в молекулах одну или более функциональных групп, которые могут быть расположены не только на концах молекулы (полиолигомеры), и олигомеры, не содержащие функциональных групп (олигоолигомеры).

Верхний предел молярных масс олигомеров зависит от их химической природы и соответствует тому значению, при котором начинают проявляться высокоэластические деформации, вынужденная высокоэластичность и другие свойства, характерные для высокомолекулярных веществ. Свойства олигомеров сильно зависят от изменения количества повторяющихся звеньев в молекуле и природы концевых групп; с момента, когда химические свойства перестают изменяться с увеличением длины цепочки, вещество называется полимером. Полярные олигомеры охватывают более широкий интервал молярных масс (до ~1,5·10⁴), чем неполярные (до ~5·10³). По сравнению с мономерами олигомеры менее летучи и токсичны и их отверждение при химическом, радиационном или фотоинициировании происходит со значительно меньшими тепловыми эффектами и усадками. Олигомерам присущи значительные межмолекулярные взаимодействия, повышенная вязкость и высокие времена релаксации, возрастающие с увеличением размера молекул. Физико-химические свойства гомологов низкомолекулярных олигомеров существенно различаются, но с увеличением молекулярной массы эти различия становятся все менее выраженными. Вязкость олигомеров определяется молекулярной массой, природой основной цепи, наличием и полярностью функциональных групп. Чем выше молекулярная масса олигомеров и полярность функциональность групп, тем больше их вязкость.

Большинство методов синтеза олигомеров основано на реакциях ограничения роста макромолекул в процессах полимеризации и поликонденсации. При олигомеризации химический процесс формирования цепочки из мономеров протекает только до достижения определенной степени полимеризации (обычно в пределах от 10 до 100). Кроме того, олигомеры получают деструкцией высокомолекулярных полимеров, а также ступенчатым синтезом с выделением продуктов реакции на каждой стадии. В последнем случае образуются монодисперсные олигомеры. Получил распространение прием временной пластификации высокомолекулярных полимеров реакционноспособными олигомерами, что позволило упростить переработку полимера в изделие и модифицировать его свойства.

Из большого числа реакционноспособных олигомеров следует упомянуть полиэфирные смолы, эпоксидные смолы, фенолоальдегидные смолы, алкидные смолы и др., широко применяемые в производстве слоистых пластиков, пенопластов, лаков, клеев, компаундов, наибольшее практическое значение имеют меламиноформальдегидные смолы, мочевиноформалъдегидные смолы, фенолоалъдегидные смолы, алкидные смолы, эпоксидные смолы, олигомеры акриловые. Олигоолефины используют в качестве моторных топлив, смазочных масел, для гидрофобизации бумаги, как компоненты полировальных паст (синтетического воска), олигомеры фторзамещенных этилена — как высококипящие масла, теплоносители, жидкости для гидроприводов. Нереакционноспособные олигомеры применяют в качестве пластификаторов, масел, теплоносителей и олигомеры на основе окисей олефинов нашли широкое применение как поверхностно-активные вещества (ПАВ). Они играют немаловажную роль в природе (окситоцин — нонапептид, антибиотики — циклоолигопептиды и т.д.).

Олигомеры широко распространены в природе (битумы, высокомолекулярные парафины, компоненты нефти) и входят в состав живых организмов (олигопептиды, олигонуклеотиды), но наибольшее практическое применение находят синтетические олигомеры, в первую очередь реакционноспособные. Наиболее широко олигомеры используют в качестве связующих для наполненных, особенно слоистых пластиков, таких, как клеи синтетические и лаки (алкидные смолы, кремнийорганические лаки, полиэфирные лаки, эпоксидные лаки), в компаундах полимерных, для получения пенопластов (пенофеноплас-тов), герметиков.