Перші кроки теломерів

теломер

У листопаді 1940 року на ринки Америки надійшов небачений доти матеріал, який у нас називають капроном. Завдяки чудовим якостям він швидко завоював ринки, витримавши найжорстокішу конкуренцію з іншими природними та синтетичними матеріалами. Дуже скоро «газові» сукні, хусточки і прозорі кофтинки «перепурхнули» через океан і заповнили Європу. З капрону стали готувати не тільки дамські наряди, але і пластмаси технічного призначення, морські стропи, рибальські снасті і навіть деталі машин. Капрон «оселився» майже у всіх найбільших державах, отримавши, щоправда, інші імена. У Швеції його стали називати грілоном, у Польщі – стілон, у Німеччині – перлон. Однак, як би не іменували капрон виробничники і торгові працівники, всі хіміки світу позначали його однаково: полікапролактам. Капрон – це полімер капролактаму, молекула якого складається з шести атомів вуглецю, одинадцяти атомів водню, одного атома азоту і одного атома кисню, які з’єднані в певній послідовності.

Атоми вуглецю в капролактаму пов’язані між собою набагато міцніше, ніж всі інші. Тому вони і утворюють основний кістяк сполуки – «шестихребцевий вуглецевий скелет». Тріумфальний хід капрону спонукав хіміків звернути увагу на найближчих родичів капролактаму, щоб спробувати і з них отримати полімери, аналогічні капрону.

Справа в тому, що властивості полімерів залежать не тільки від величини їх молекул, а й від того, з яких цеглинок-мономерів вони утворені. Особливо цінною виявилась аміноенантова кислота, вуглецевий скелет якої всього на один «хребець» довший капролактаму. Хіміки прийшли до висновку, що ця кислота може послужити сировиною для виробництва пластмас і синтетичних волокон кращих, ніж капронові. Залишалося налагодити отримання аміноенантової кислоти в промислових масштабах, але тут зустрілась непередбачена складність.

Хіміки здавна «виписують» з природної комори необхідні їм речовини. При цьому вони не соромляться, якщо замість затребуваного реактиву отримують щось інше: добра половина всіх хімічних підприємств зайнята виправленням «помилок» природи, переробкою природної сировини для хімічних виробництв.

Так йде справа і з виробництвом капрону. Сировиною для нього служить, як ми вже знаємо, капролактам. Але це речовина в природних коморах відсутня. Зате в продуктах переробки вугілля і нафти міститься багато бензолу – хімічної речовини, у якої в «скелеті» стільки ж «хребців», як у капролактаму. Порівняно просто хіміки переробляють бензол в капролактам, що має вже зовсім іншу будову, завдяки чому виробництво капрону і забезпечено величезною сировинною базою. Що ж до аміноенантової кислоти та інших найближчих родичів капролактаму, то в інвентарних списках природної комори відсутні не тільки вони самі, а й речовини, з яких їх можна легко отримувати.

Таким чином, щоб виготовити полімер аміноенантової кислоти, який обіцяє затьмарити своїми якостями прославлений капрон, треба навчитись отримувати у великих кількостях якщо не саму аміноенантову кислоту, то хоча б хімічні сполуки з «семихребцевим скелетом».

Одним з добре освоєних методів отримання штучних «скелетів» з будь-яким заздалегідь наміченим числом «хребців» є полімеризація. Шляхом полімеризації або поліконденсації можна отримувати з окремих молекул-карликів («мономерів») ланцюжки молекул полімерів – пластмас, синтетичних волокон і каучуку. Від величини ланцюжків у великій мірі залежать основні фізичні і хімічні властивості полімерів. Тому, створюючи полімери з необхідними властивостями, хіміки ретельно стежать за зростанням гігантських молекул, регулюючи їх довжину за допомогою температури, тиску та інших факторів.

Однак точність цього регулювання не слід перебільшувати. Коли хіміки кажуть, наприклад, що даний зразок поліетилену складається з молекул, що мають 10 тисяч вуглецевих хребців, йдеться про середню величину молекул полімеру. Окремі ж його молекули можуть мати на сотні «хребців» більше або менше 10 тисяч. Отримання поліетилену або іншого полімеру з молекулами суворо певної величини – скажімо зі скелетом в 10033 або 9950 ланок при сучасному рівні розвитку хімічного виробництва абсолютно немислимо.

Ось чому методи виробництва полімерів не можна було механічно використовувати для отримання великих кількостей аміноенантової кислоти з простіших сполук вуглецю. Адже цього разу було потрібно так відрегулювати реакцію полімеризації, щоб зростання всіх молекул обривалось точно в той момент, коли вони будуть мати заздалегідь «заплановане» число «хребців».

Треба було вирішити і ще одну задачу. Щоб з’єднатися в довгі ланцюжки полімерних молекул, вихідні молекули в цьому випадку обов’язково повинні бути активними. Значить, треба було знайти спосіб точного – буквально ювелірного – регулювання величини зростаючих молекул і при цьому домогтися того, щоб на кінцях кожної молекули завжди виявлялися активні хімічні групи.

Так виникло поняття про «перервану полімеризацію» або «теломеризацію», в результаті якої виникають короткі ланцюжки мономерів з активними хімічними групами на кінцях. Ці частинки називаються теломерами від грецьких слів телос – кінець і мер – частина.

Автор: В. Ємельянов.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *