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 1861 ereignete sich ein herausragendes Ereignis - eine zuckerähnliche Substanz wurde erstmals im Reagenzglas eines Chemikers hergestellt!
Unnötig zu sagen über die Bedeutung dieses Ereignisses? Die Weltbevölkerung verdoppelt sich alle 60-100 Jahre. Er braucht immer mehr Essen. Dafür werden neue Gebiete gepflügt, die Fischerei verbessert und so weiter. Und dann bekam Butlerov Zucker, indem er Formaldehyd mit Kalkwasser behandelte. Warum weiterhin Zuckerrohr- und Zuckerrübenplantagen anbauen? Lebensmittel - zuerst Zucker, dann Proteine - können künstlich hergestellt werden!
Aber wenn Sie jetzt nach künstlicher Nahrung suchen, werden Sie sie nicht finden, obwohl seit der Zuckersynthese ein Jahrhundert vergangen ist. Chemiker haben verwirrte Karten ... Lassen Sie uns jedoch nicht weiterkommen.
 In der Mathematik sind zwei immer zwei, aber in der organischen Chemie sind zwei Moleküle, die aus denselben Atomen in derselben Reihenfolge bestehen, nicht unbedingt einander äquivalent. Und der "Schuldige" daran ist die räumliche Struktur von Molekülen.
Was ist das? Sie haben fünf Finger an beiden Händen. Ihre Reihenfolge ist die gleiche. Aber versuchen Sie, nachdem Sie die Handschuhe verwechselt haben, den linken auf die rechte Hand zu legen. Die räumliche Struktur unterscheidet links von rechts.
Polymermoleküle - diese riesigen Ketten einzelner Einheiten kleiner Moleküle, die als Monomere bezeichnet werden - sind im Raum relativ zueinander streng orientiert und in dieser Hinsicht wie Handschuhe. Einige dieser Moleküle geben ihre räumlichen Eigenschaften dadurch wieder, dass einige von ihnen beim Drehen den polarisierten Lichtstrahl nach rechts drehen, während andere - nach links. Der Körper von Tieren und Menschen besteht nur aus levorotatorischen Proteinmolekülen. Dextrorotatorische Moleküle werden vom Körper einfach nicht absorbiert. Sie sind für ihn "nicht essbar". Und da synthetische Produkte eine Mischung aus richtigen und levorotatorischen Molekülen sind, dann ...
Es stellt sich heraus, dass es nicht ausreicht, die erforderliche Substanz zu erhalten. Es ist auch notwendig, die Architektur jedes Moleküls zu entsorgen. Damit nimmt jede Gruppe von Atomen in einem Molekül einen genau definierten Platz im Raum ein. Und wenn diese Regel auch bei der Herstellung technischer Polymermaterialien nicht eingehalten wird, sind die Ergebnisse enttäuschend.
So gibt es zum Beispiel Polystyrol und Polystyrol. Polystyrol, aus dem heute viele Haushaltsgegenstände hergestellt werden, ist amorph. Seine molekulare Struktur ist wie ein undurchdringliches Dickicht, in dem Stängel, Zweige und Wurzeln in einem Durcheinander vermischt sind.
 Wenn jedoch die Polystyrolmoleküle im Raum orientiert und in einer strengen Reihenfolge angeordnet wären, wie Pflanzen, die quadratisch verschachtelt sind, dann wäre ein solches Polystyrol sehr wenig wie sein "unorganisierter" Namensvetter. Wenn amorphes Polystyrol einen Schmelzpunkt von 80 Grad hat, dann "organisiertes" Polystyrol (Moleküle einer solchen Substanz werden als stereoregulär bezeichnet) - 240 Grad. Unterschied! Außerdem ist das stereoreguläre Polymer doppelt so stark.
Es ist leicht vorstellbar, welchen Sprung die Volkswirtschaft machen würde, wenn die Fabriken nur stereoreguläre Polymere produzieren würden! Und wie viel würden sich die Chancen erhöhen, Naturprodukte durch synthetische Produkte zu ersetzen!
Aber ein Molekül ist kein Haus, und eine Substanz ist keine Stadt, die man nach Belieben bauen kann. Es ist schwer sich ein "Gerüst" für jede der vielen Billionen Moleküle vorzustellen.
Aus diesem Grund waren alle Versuche, reine stereoreguläre Polymere zu erhalten, nicht sehr ermutigend. Im besten Fall konnten mit Hilfe spezieller Katalysatoren Gemische erhalten werden, in denen achtzig Prozent der Moleküle orientiert waren und zwanzig in Unordnung waren. Diese "unorganisierten" Moleküle verschlechterten sofort die Qualität des Materials.
Es war klar, dass die Materialien der Zukunft nicht mit den alten Methoden erhalten werden konnten, sondern nach neuen Wegen gesucht werden musste.Und einmal fanden sie im Labor des Forschungsinstituts für petrochemische Synthese der Akademie der Wissenschaften der UdSSR einen Weg, dies zu erreichen.
Hier gelang es ihnen, ein "Gerüst" für den Aufbau stereoregulärer Polymermoleküle zu bauen. Aber dieses Molekül selbst kann nicht einmal in einem Elektronenmikroskop gesehen werden.
Das "Gerüst" stellte sich als Moleküle einer anderen Substanz heraus - Harnstoff.
Etwas vereinfacht kann man sagen, dass das Harnstoffmolekül die Form eines Quadrats hat. Während der Kristallisation von reinem Harnstoff werden die Quadrate paarweise zu einer Raute verbunden.
Bei der Wechselwirkung mit einem Kohlenwasserstoff (der ein Monomer ist) verbinden sich Harnstoffmoleküle jedoch nicht in zwei, sondern in drei. Es bildet sich ein Sechseck, das das Monomermolekül "einfängt".
 Wie Larven in einer Wabe liegen Monomermoleküle jetzt in Harnstoffkristallen. Sie befinden sich in strenger Reihenfolge innerhalb des Kristallgitters und nehmen eine bestimmte Position im Raum ein. Wenn wir nun die Monomere miteinander "vernetzen", dh mit einer chemischen Bindung verbinden, ist das stereoreguläre Polymer fertig ...
Die "Vernetzung" von Monomeren erfolgt durch Bestrahlung. Strahlungsmikropartikel regen monomere Larven an und lassen sie scheinbar Hände halten. Die Bestrahlungspolymerisation kann in Sekunden erfolgen, während es mit Katalysatoren Stunden dauern kann. Es kann in jedem Materievolumen durchgeführt werden, solange die Leistung des Emitters ausreicht.
Gutes Metallgerüst wird nach Bauende abgebaut und neu gebaut. So ist es hier. Wenn die Polymerisation abgeschlossen ist, wird der Harnstoff in Wasser gelöst und ein reines Polymer erhalten, und der Harnstoff kann wieder vollständig für das gleiche Verfahren verwendet werden.
Auf dem Kristallgitter von Harnstoff können jedoch nur Monomere polymerisieren, die sich innerhalb des Kanals befinden, der durch die Sechsecke seiner Moleküle gebildet wird. Auf diese Weise kann aber nicht nur Harnstoff mit Kohlenwasserstoffen interagieren. Jetzt suchen Wissenschaftler nach Substanzen, die kristallisierend Kanäle unterschiedlicher Größe und Form bilden und daher als "Gerüst" für eine Vielzahl polymerer Substanzen dienen könnten.
Moleküle mit einer bestimmten Architektur ... Substanzen, die nach einer Blaupause aufgebaut sind ... Dies ist ein großer Fortschritt in der Chemie.
Gavrilova N.V.
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