Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Самая длинная цепочка ковалентно связанных атомов в полимере
Longest chain of covalently bonded atoms in a polymer
В полимерной науке цепь полимера, или просто полимерный остов, является основной цепью полимера. Полимеры часто классифицируются в зависимости от элементов, входящих в состав основного остова. Характер остова, то есть его гибкость, определяет свойства полимера (например, температуру стеклования). Например, в полисилоксанах (силиконе) остов очень гибкий, что приводит к очень низкой температуре стеклования. Полимеры с жесткими остовами склонны к кристаллизации (например, политиофены) в тонких пленках и в растворе. Кристаллизация, в свою очередь, влияет на оптические свойства полимеров, их ширину запрещенной зоны и электронные уровни.
In polymer science, the polymer chain or simply backbone of a polymer is the main chain of a polymer. Polymers are often classified according to the elements in the main chains. The character of the backbone, i. e. its flexibility, determines the properties of the polymer (such as the glass transition temperature). For example, in polysiloxanes (silicone), the backbone chain is very flexible, which results in a very low glass transition temperature of The polymers with rigid backbones are prone to crystallization (e. g. polythiophenes) in thin films and in solution. Crystallization in its turn affects the optical properties of the polymers, its optical band gap and electronic levels.
Органические полимеры
Обычные синтетические полимеры имеют основные цепи, состоящие из углерода, то есть C-C-C-C. Примерами являются полиолефины, такие как полиэтилен ((CH2CH2)n) и многие замещенные производные ((CH2CH(R))n), такие как полистирол (R = C6H5), полипропилен (R = CH3) и акрилаты (R = CO2R'). Другими основными классами органических полимеров являются полиэстеры и полиамиды. Они содержат соответственно группы C(O)O и C(O)NH в основной цепи, помимо углеродных звеньев. Основными коммерческими продуктами являются полиэтилентерефталат ("ПЭТ"), ((C6H4CO2C2H4OC(O))n) и нейлон 6 ((NH(CH2)5C(O))n).
Common synthetic polymers have main chains composed of carbon, i. e. C C C C Examples include polyolefins such as polyethylene ((CH2CH2)n) and many substituted derivative ((CH2CH(R))n) such as polystyrene (R = C6H5), polypropylene (R = CH3), and acrylates (R = CO2R'). Other major classes of organic polymers are polyesters and polyamides. They have respectively C(O) O and C(O) NH groups in their backbones in addition to chains of carbon. Major commercial products are polyethyleneterephthalate ("PET"), ((C6H4CO2C2H4OC(O))n) and nylon 6 ((NH(CH2)5C(O))n).
Неорганические полимеры
Силоксаны — яркий пример неорганического полимера, несмотря на наличие у них обширных органических заместителей. Их полимерная цепь состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода, то есть Si–O–Si–O. Атомы кремния несут два заместителя, как правило, метильные группы, как в случае полидиметилсилоксана. К некоторым редким, но показательным неорганическим полимерам относятся политиазил ((SN)x) с чередующимися атомами серы и азота, а также полифосфаты ((PO3−)n).
Siloxanes are a premier example of an inorganic polymer, even though they have extensive organic substituents. Their backbond is composed of alternating silicon and oxygen atoms, i. e. Si O Si O The silicon atoms bear two substituents, usually methyl as in the case of polydimethylsiloxane. Some uncommon but illustrative inorganic polymers include polythiazyl ((SN)x) with alternating S and N atoms, and polyphosphates ((PO3−)n).
Биополимеры
Основными семействами биополимеров являются полисахариды (углеводы), пептиды и полинуклеотиды. Известно множество вариантов каждого из них.
Major families of biopolymers are polysaccharides (carbohydrates), peptides, and polynucleotides. Many variants of each are known.
Белоки и пептиды
Для белков характерны амидные связи (N(H) C(O)), образованные конденсацией аминокислот. Последовательность аминокислот в полипептидной цепи известна как первичная структура белка. Как и почти все полимеры, белки складываются и скручиваются, формируя вторичную структуру, которая стабилизируется водородными связями между карбонильными кислородами и амидными водородами в цепи, то есть C=O…H-N. Дальнейшие взаимодействия между остатками отдельных аминокислот формируют третичную структуру белка. По этой причине первичная структура аминокислот в полипептидной цепи является ключом к окончательной структуре белка и, следовательно, определяет его биологическую функцию.
Proteins are characterized by amide linkages ( N(H) C(O) ) formed by the condensation of amino acids. The sequence of the amino acids in the polypeptide backbone is known as the primary structure of the protein. Like almost all polymers, protein fold and twist, forming into the secondary structure, which is rigidified by hydrogen bonding between the carbonyl oxygens and amide hydrogens in the backbone, i. e. C=O HN. Further interactions between residues of the individual amino acids form the protein's tertiary structure. For this reason, the primary structure of the amino acids in the polypeptide backbone is the map of the final structure of a protein, and it therefore indicates its biological function.
Углеводы
Углеводы образуются в результате конденсации моносахаридов, таких как глюкоза. Полимеры классифицируются на олигосахариды (до 10 остатков) и полисахариды (до примерно 50 000 остатков). Основная цепь характеризуется гликозидной связью между отдельными моносахаридами. Эта связь называется гликозидным соединением. Эти цепи могут быть неразветвленными (содержащими одну линейную цепь) или разветвленными (содержащими несколько цепей). Гликозидные связи обозначаются как альфа или бета в зависимости от относительной стереохимии аномерного (или наиболее окисленного) атома углерода. В проекции Фишера, если гликозидное соединение расположено на той же стороне или грани, что и атом углерода 6 обычного биологического сахарида, углевод обозначается как бета, а если соединение расположено на противоположной стороне – как альфа. В традиционной проекции "структуры кресла", если соединение находится в той же плоскости (экваториальной или аксиальной), что и атом углерода 6, оно обозначается как бета, а в противоположной плоскости – как альфа. Это демонстрирует сахароза (столовый сахар), содержащая альфа-связь с глюкозой и бета-связь с фруктозой. Как правило, углеводы, которые перевариваются нашим организмом, имеют альфа-связи (например, гликоген), а углеводы со структурной функцией – бета-связи (например, целлюлоза).
Carbohydrates arise by condensation of monosaccharides such as glucose. The polymers can be classified into oligosaccharides (up to 10 residues) and polysaccharides (up to about 50,000 residues). The backbone chain is characterized by an ether bond between individual monosaccharides. This bond is called the glycosidic linkage. These backbone chains can be unbranched (containing one linear chain) or branched (containing multiple chains). The glycosidic linkages are designated as alpha or beta depending on the relative stereochemistry of the anomeric (or most oxidized) carbon. In a Fischer Projection, if the glycosidic linkage is on the same side or face as carbon 6 of a common biological saccharide, the carbohydrate is designated as beta and if the linkage is on the opposite side it is designated as alpha. In a traditional "chair structure" projection, if the linkage is on the same plane (equatorial or axial) as carbon 6 it is designated as beta and on the opposite plane it is designated as alpha. This is exemplified in sucrose (table sugar) which contains a linkage that is alpha to glucose and beta to fructose. Generally, carbohydrates which our bodies break down are alpha linked (example: glycogen) and those which have structural function are beta linked (example: cellulose).
Нуклеиновые кислоты
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) являются основными примерами полинуклеотидов. Они образуются в результате конденсации нуклеотидов. Их каркас формируется за счет конденсации гидроксильной группы рибозы с фосфатной группой другой рибозы. Эта связь называется фосфодиэфирной связью. Конденсация катализируется ферментами, называемыми полимеразами. ДНК и РНК могут состоять из миллионов нуклеотидов, что обеспечивает генетическое разнообразие живых организмов. Основания выступают из пентозофосфатного полимерного каркаса и образуют водородные связи в парах со своими комплементарными основаниями (А с Т и Г с Ц). Это создает двойную спираль, с пентозофосфатными каркасами по обеим сторонам, формируя вторичную структуру.
Deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA) are the main examples of polynucleotides. They arise by condensation of nucleotides. Their backbones form by the condensation of a hydroxy group on a ribose with the phosphate group on another ribose. This linkage is called a phosphodiester bond. The condensation is catalyzed by enzymes called polymerases. DNA and RNA can be millions of nucleotides long thus allowing for the genetic diversity of life. The bases project from the pentose phosphate polymer backbone and are hydrogen bonded in pairs to their complementary partners (A with T and G with C). This creates a double helix with pentose phosphate backbones on either side, thus forming a secondary structure.