3.2.2. Введение функциональных групп

в полимерную матрицу

В создании сорбентов для ионообменной хроматографии и особенно носителей для органического синтеза очень важной является проблема введения необходимых функциональных групп в полимерную матрицу. Эта проблема решается двумя путями: а) введением соответствующих групп в структуру мономера с последующей полимеризацией и б) химическими превращениями уже сформированного носителя

а) М + Х  М  (— М — )_n ,

 

Х Х

_{+ НХ}

б) М  (— М — )_n [(— М —)_k (— М —)_n-k].



Х

В первом случае, если проводится гомополимеризация, функциональные группы присутствуют в каждом мономерном звене. Во втором случае функциональные группы включаются не во все мономерные звенья, а распределяются в объеме полимерной матрицы по закону случая. Плотность и характер распределения функциональных групп в объеме зерен носителя сильно зависят от микроструктуры последнего. Так, в случае носителей гелевого типа распределение функциональных групп по объему зерна является более-менее равномерным. В случае микрогетерогенных носителей вводимые функциональные группы концентрируются, главным образом, на поверхности раздела фаз.

Наиболее наглядным примером введения в носитель функциональных групп полимеризацией мономеров, несущих эти группы, является сополимеризация акриловой или метакриловой кислот с дивиниловыми мономерами. Оба типа реакций очень детально разработаны для сополимеров на основе стирола. На приведенных ниже схемах даются только некоторые примеры получения функционализированных производных стирола, полимеризацией которых могут быть получены соответствующие полимеры (реакции типа “а”)

а также введения функциональных групп в уже сформированную полистирольную матрицу (реакции типа “б”).

Одной из реакций, наиболее часто используемых на первых стадиях химической модификации как растворимых, так и сшитых носителей на основе полистирола, является реакция хлорметилирования. Получающийся в результате хлорметилированный полистирол может быть трансформирован в самые разнообразные его производные на последующих стадиях (см. схему на с. 87).

Каждый подход имеет свои достоинства и свои недостатки. Способ введения функциональных групп выбирается в зависимости от химизма конкретной системы полимер — функциональная группа — реакция ее введения.

3.2.3. Получение носителей сшивкой готовых макромолекул

Еще одним важным способом создания нерастворимых полимерных носителей, имеющих структуру трехмерной сетки, является химическое сшивание уже сформированных полимерных цепей. Чаще всего этот подход используется для получения носителей на основе натуральных полимеров. Так, взаимодействием полисахарида бактериального происхождения — декстрана с эпихлоргидрином получают носитель для гель-проникающей хроматографии — сефадекс (формулу см. на с. 77).

Важным достоинством такого подхода является то, что сетки, полученные этим способом, имеют более равномерное распределение узлов сшивки по объему по сравнению с сетками, получаемыми сополимеризацией моно- и дивиниловых мономеров.