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Tutorial MenueSpezielle PolymerarchitekturenLerneinheit 3 von 3

Spezielle Polymerarchitekturen: Ringe

Makrocyclische Polymere

Bei der Polykondensation und Polyaddition entstehen neben den linearen Makromolekülen als Nebenprodukte in geringem Umfang auch große Ringe, die bis zu mehreren tausend Ringatome aufweisen können. Diese Ringe besitzen anders als lineare Polymere keine Endgruppen: Werden bei der Endgruppenbestimmung im Vergleich zu anderen Methoden der Molmassenbestimmung "zu wenige" Endgruppen gefunden, so ist dies im Falle der Polykondensate ein Hinweis auf Ringschlüsse.

Ab etwa 30 bis 50 Kettengliedern nimmt die Ringspannung, die die Wahrscheinlichkeit der Bildung kleinerer Ringe herabsetzt, ab. Die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens der Enden ein und derselben Kette wird jedoch mit steigendem Polymerisationsgrad immer geringer und geht bei sehr hohen Molmassen gegen Null.

Soll die Synthese von Ringen begünstigt werden, so ist in hoher Verdünnung zu arbeiten, um Kettenverlängerungsreaktionen zurückzudrängen. Auch die Verwendung von thermodynamisch "schlechten" Lösemitteln ist vorteilhaft, da "gute" Lösemittel die Kette aufweiten und damit die Enden voneinander trennen. Ein Beispiel ist die Umsetzung von Polystyrol, das durch anionische Polymerisation hergestellt wurde, mit α,α'-Dibrom-para-Xylol. Als Nebenreaktion findet auch Kettenverlängerung statt.

Abb.1
Bildung eines makrocyclischen Polymers durch Reaktion eines Polystyrol-Dianions mit α,α'-Dibrom-para-Xylol

In der Natur sind cyclische Makromoleküle keine Seltenheit. Ein Beispiel sind die Plasmide, ringförmige DNA-Doppelstränge, die in Bakterien und einigen Pilzen vorkommen. Sie vermehren sich in der Zelle unabhängig von den Chromosomen und sind oft Träger von Resistenz-Informationen. In der biochemischen und medizinischen Forschung werden Plasmide als Übertragungsvektoren für DNA eingesetzt. Auch in Proteinen sind oft sehr lange Ketten durch Disulfidbrücken zu Ringen geschlossen.

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