Первые шаги теломеров

теломер

В ноябре 1940 года на рынки Америки поступил невиданный дотоле материал, который у нас называют капроном. Благодаря великолепным качествам он быстро завоевал рынки, выдержав самую жестокую конкуренцию с другими природными и синтетическими материалами. Очень скоро «газовые» платья, платочки и прозрачные кофточки «перепорхнули» через океан и заполнили Европу. Из капрона стали готовить не только дамские наряды, но и пластмассы технического назначения, морские стропы, рыболовные снасти и даже детали машин. Капрон «поселился» почти во всех крупнейших государствах, получив, правда, иные имена. В Швеции его стали называть грилоном, в Польше — стилоном, в Германии — перлоном. Однако, как бы ни именовали капрон производственники и торговые работники, все химики мира обозначали его одинаково: поликапролактам. Капрон — это полимер капролактама, молекула которого состоит из шести атомов углерода, одиннадцати атомов водорода, одного атома азота и одного атома кислорода, которые соединены в определенной последовательности.

Атомы углерода в капролактаме связаны между собою гораздо прочнее, чем все остальные. Поэтому они и образуют основной костяк соединения — «шестипозвонковый углеродный скелет». Триумфальное шествие капрона побудило химиков обратить внимание на ближайших родственников капролактама, чтобы попытаться и из них получить полимеры, аналогичные капрону.

Дело в том, что свойства полимеров зависят не только от величины их молекул, но и от того, из каких кирпичиков-мономеров они образованы. Особенно ценной оказалась аминоэнантовая кислота, углеродный скелет которой всего на один «позвонок» длиннее капролактама. Химики пришли к заключению, что эта кислота может послужить сырьем для производства пластмасс и синтетических волокон лучших, чем капроновые. Оставалось наладить получение аминоэнантовой кислоты в промышленных масштабах, но тут встретилось непредвиденное затруднение.

Химики издавна «выписывают» из природной кладовой необходимые им вещества. При этом они не смущаются, если вместо затребованного реактива получают нечто другое: добрая половина всех химических предприятий занята исправлением «ошибок» природы, переработкой природного сырья для химических производств.

Так обстоит дело и с производством капрона. Сырьем для него служит, как мы уже знаем, капролактам. Но это вещество в природных кладовых отсутствует. Зато в продуктах переработки угля и нефти содержится много бензола — химического вещества, у которого в «скелете» столько же «позвонков», как у капролактама. Сравнительно просто химики перерабатывают бензол в капролактам, имеющий уже совершенно иное строение, благодаря чему производство капрона и обеспечено огромной сырьевой базой. Что же касается аминоэнантовой кислоты и других ближайших родственников капролактама, то в инвентарных списках природной кладовой отсутствуют не только они сами, но и вещества, из которых их можно легко получать.

Таким образом, чтобы изготовить полимер аминоэнантовой кислоты, который обещает затмить своими качествами прославленный капрон, надо научиться получать в больших количествах если не саму аминоэнантовую кислоту, то хотя бы химические соединения с «семипозвоночным скелетом».

Одним из хорошо освоенных методов получения искусственных «скелетов» с любым заранее намеченным числом «позвонков» является полимеризация. Путем полимеризации или поликонденсации можно получать из отдельных молекул-карликов («мономеров») цепочки молекул полимеров — пластмасс, синтетических волокон и каучука. От величины цепочек в большой мере зависят основные физические и химические свойства полимеров. Поэтому, создавая полимеры с необходимыми свойствами, химики тщательно следят за ростом гигантских молекул, регулируя их длину с помощью температуры, давления и других факторов.

Однако точность этой регулировки не следует преувеличивать. Когда химики говорят, например, что данный образец полиэтилена состоит из молекул, имеющих 10 тысяч углеродных позвонков, речь идет о средней величине молекул полимера. Отдельные же его молекулы могут иметь на сотни «позвонков» больше или меньше 10 тысяч. Получение полиэтилена или другого полимера с молекулами строго определенной величины — скажем со скелетом в 10 033 или 9950 звеньев при современном уровне развития химического производства совершенно немыслимо.

Вот почему методы производства полимеров нельзя было механически использовать для получения больших количеств аминоэнантовой кислоты из более простых соединений углерода. Ведь на этот раз требовалось так отрегулировать реакцию полимеризации, чтобы рост всех молекул обрывался точно в тот момент, когда они будут иметь заранее «запланированное» число «позвонков».

Предстояло решить и еще одну задачу. Чтобы соединиться в длинные цепочки полимерных молекул, исходные молекулы в этом случае обязательно должны быть активными. Значит, надо было найти способ точной — буквально ювелирной — регулировки величины растущих молекул и при этом добиться того, чтобы на концах каждой молекулы всегда оказывались активные химические группы.

Так возникло понятие о «прерванной полимеризации» или «теломеризации», в результате которой возникают короткие цепочки мономеров с активными химическими группами на концах. Эти частицы называются теломерами от греческих слов телос — конец и мер — часть…

Автор: В. Емельянов.

P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что теломеры также могли бы с успехов использоваться в самых различных вещах. Например, при производстве и обрамлении окон из натурального камня, как это делает компания Alma stone (подробнее смотрите здесь alma-stone.com/store/produkcija/obramlenija_okon). Или еще где-нибудь.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *