高分子
立體規則性(tacticity)
想像一道長長的圍籬,每隔一根柱子就釘上一面小旗。你可以把每面旗都釘在同一側,或讓它們嚴格地左右左右交替,或者隨便釘、毫無規律。無論哪種,圍籬長度都一樣,但旗子的圖樣卻大不相同。立體規則性正是這個:沿著高分子鏈,那些小側基伸出的方向所形成的圖樣。同一條鏈、同樣的化學——但側基的排列可以整齊,也可以雜亂。
以聚丙烯為例,它的重複單元每隔一個碳就帶一個 CH3 甲基。有三種排列可能。等規(isotactic)指每個 CH3 都指向鏈的同一側——完全規則。間規(syndiotactic)指它們嚴格地一側一側交替——也是規則。無規(atactic)則指它們隨機擺放、毫無圖樣。這是一種組態(configuration),在催化劑建鏈時就固定了;你無法靠彎折或加熱來改變它,只能打斷並重組鍵結才行。
它極為重要,而這正是高分子科學的一大教訓:完全相同的單體,單憑立體規則性就能給出有用或無用的材料。規則的等規聚丙烯能整齊堆疊、結晶,剛硬而強韌——是瓶蓋、食品盒與繩索裡的主力塑膠。而側基散亂的無規聚丙烯無法堆疊或結晶,於是成了又軟又黏、幾乎沒用的材料。除了圖樣什麼都沒變。有一點要誠實分清楚:立體規則性是由化學決定的組態,不是構形(conformation)——構形是鏈暫時癱成的形狀、可以自由改變,而立體規則性是被鎖死的。
等規聚丙烯(所有甲基都在同一側)結晶成堅韌剛硬的塑膠,用於瓶蓋與繩索;無規聚丙烯(甲基隨機擺放)則是軟軟的膠。化學完全相同,用途卻相反——差別只在立體規則性。
立體規則性是側基的排列圖樣;規則(等規/間規)的鏈能結晶,隨機(無規)的則不能。
立體規則性是合成時固定的組態(要改變它必須打斷鍵結),不是構形(暫時可變的柔軟形狀)。它決定一個高分子能否結晶,因而決定其剛性與強度。
又称
另见