重縮合反応での分子量を調整する場合に、どういった要因が効いてくるのでしょうか。
重合時間でしょうか?

またポリイミド重縮合の場合、酸無水物とアミンのモノマー比率を厳密に合わせることが高分子量化にとって重要な要因でしょうか。

よろしくお願い致します。

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A 回答 (1件)

 おっしゃっている分子量の調整というのは分子量の制御ということでしょうか。

つまり任意の重合度のものを作りたいという意味と推察します。縮合系高分子の分子量制御で問題になるのは、分子量が上がりにくいということと思われます。
 分子量が上がらない原因としてはモノマー比も重要ですが、主要因の一つに脱離成分を効率よく系外に追い出しているかということがあるでしょう。メタノールや水といった比較的低沸点のものならまだいいのですが、フェノールやエチレングリコールのようなものを減圧・高温下留去しなければならない場合もあります。あまり高温で長時間反応させる条件では望ましくない副生成物を生じる危険性が高まります。その辺りを総合的にコントロールして許容物性が出るところまでは分子量を上げる工夫が必要なのです。
 ポリイミドでは重縮合+環化を行います。生成物が高融点、難溶となって析出してしまい分子量が伸びなくなってしまうことがよくあります。1段目で重縮合のみをやり、2段目の環化は固相でという2段階の重合も広く行われています。
 分子量の制御にはもう一つ、分子量分布の制御という重要事項がありますが、おそらくご質問はここまでは必要とされていないと思われますので簡単に補足します。Floryの理論によると縮合系高分子の分布は2.0に近くなります。これは重縮合反応で重合物を作るかぎり宿命のようなものです。最近の研究では連鎖的重縮合反応で分布1.1以下の重合物を合成した例もあります。
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Qラジカル重合において、高分子量の重合体を得るための条件

高分子化学の分野の質問です。
ラジカル重合において、分子量の高い重合体を得るためにはどのような条件が必要でしょうか?
もしお分かりになる方がいらっしゃいましたら教えていただきたいです。お願いします。

Aベストアンサー

ラジカル重合では、生長反応速度はラジカルとモノマーが反応するのですから、モノマー濃度とラジカル濃度の積に比例します。停止反応はラジカル同士が反応する2分子停止を考えると、ラジカル濃度の2乗に比例します。
分子量を高くしたい場合は、生長速度を速くして、停止速度を遅くしなければなりません。生長反応が100回起こる間に1回の停止反応が起こってしまうよりも1回の停止反応が起こるまでに生長反応が1000回起こる方が、高分子量のポリマーが生じるはずです。
ラジカル濃度を高くすると、停止反応には2乗で効いてしまうので、生長反応も速くなりますが、停止反応の方がより速くなり、分子量は低下します。
よって、高分子量にするためにはモノマー濃度を高くして、ラジカル濃度が低い状態で重合することです。
また、ラジカル重合では、溶媒、モノマー、ポリマーへの連鎖移動反応も生じます。
連鎖移動が起こると、そこで生長が止まってしまうので、分子量は低下します。
意識的に連鎖移動剤は使っていないときには、連鎖移動反応は、生長反応や停止反応に比べ、活性化エネルギーが高いので、低い温度で重合を行うほど、生長反応が優先し、分子量は高くなります。
一方、停止反応は、一般的にポリマーラジカル同士の反応だとすると、系の粘度を高くしてやれば、運動性が低下し衝突頻度が低下します。
モノマーは一般に低分子なので、ポリマーラジカルほど運動性の低下が起こりません。
このような場合、生長反応に比べ、停止反応が阻害されるので、分子量は高くなります。これをゲル効果といいます。
また、反応形態をエマルション重合にすれば、簡単に高分子量物を得ることができます。
エマルション重合は、水層でラジカルを発生させモノマーミセルの中にラジカルが飛び込んだときに重合が開始します。次のラジカルが水層から飛び込んでこない限り、停止反応は起こりません。
界面活性剤などの不純物が混入する。生じるポリマーが球状などの制約はありますが、高分子量物を得るのには最も簡単な方法です。
リビングラジカル重合というだけで、必ずしも高分子量物が得られるとは限りません。むしろ比較的分子量の低いものを作るのに適していると思います。分子量分布の制御にはよいと思います。

ラジカル重合では、生長反応速度はラジカルとモノマーが反応するのですから、モノマー濃度とラジカル濃度の積に比例します。停止反応はラジカル同士が反応する2分子停止を考えると、ラジカル濃度の2乗に比例します。
分子量を高くしたい場合は、生長速度を速くして、停止速度を遅くしなければなりません。生長反応が100回起こる間に1回の停止反応が起こってしまうよりも1回の停止反応が起こるまでに生長反応が1000回起こる方が、高分子量のポリマーが生じるはずです。
ラジカル濃度を高くすると、停止反応には2...続きを読む

Q融点とガラス転移温度の違い

融点とガラス転移温度の違いが良く理解できません。分かりやすく教えてください。

Aベストアンサー

高分子やってるものです。おそらく質問にでてくる融点は普通いわれている融点ではなく、高分子特有のTmといわれているほうの融点ですよね?
板ガムを考えていただけるとわかりやすいと思います。ガムってそのまんまだと引っ張ってもぶちぶちきれちゃいますよね?でも口の中でかむとひっぱっても伸びるようになります。この引っ張っても伸びる性質に変わる温度が高分子における融点です。次にガムを寒いところもしくは冷凍庫に入れてみてください。常温のガムは折り曲げてもたたまれるだけなのですが、低温におかれたガムを折り曲げようとすると割れてしまうと思います。このぱきぱきの状態になってしまう温度がガラス転移温度です。
食品保存容器とかラップに耐熱温度がかかれていると思いますが、よくみるとなぜか上と下の両方の温度限界がかかれていると思います。上の方の温度限界(融点)になると溶けてしまうのはまあ想像がつくのですが、下の方の温度限界(ガラス転移温度)になるとぱきぱきになって容器が割れてしまうので書かれているのです。

Q重縮合での数平均重合度について

Xnを数平均重合度とし、Npを初期のモノマーの数、全分子数Nとすると、

Xn = No/N

となり、反応度をpとするとN = No(1-p)

Xn = No/No(1-p) = 1/(1-p)

となると思いますが、どうして全分子数がN = No(1-p) となるのかが分かりません。No(1-p)は未反応の分子数であり、反応した分子数はpNoになるので全分子数ならばN = No(1-p) + pNo であると思います。また、数平均重合度というのは反応率が100%の場合0になってしまうのでしょうか?

Aベストアンサー

縮合重合するような分子は次のような形をとっているはずです。(極端に簡略しています。)
H-R-OH
この両端が縮合できるわけでです。

No個のモノマーがあると、H-がNo個、-OHがNo個あり、反応度がpですから
このうちNo*p個のH-と-OHの対が縮合するわけです。

一個の対が縮合すると2個の分子が1個になるため、分子数が1個減ります。
(この議論では、分子鎖がループしないことを前提としています。ループするような縮合を行うとその縮合では分子の数が変化しませんが、ここでは無視します。)

元のモノマーがNo個、反応したH-と-OHのペアがNo*p個ですから、分子数は
No-No*p=No(1-p)
となります。

>No(1-p)は未反応の分子数であり
これは反応度というものを勘違いしています。反応度とは反応しているモノマーの割合ではなく、縮合できる基のうち反応している割合をさすものなのです。1個のモノマーには反応できる基が2箇所ついているのでこのモノマーが全く反応しない確率は両方ともに反応しない確率、つまり(1-p)^2となります。ですからモノマーとして残っているものの数はNo*(1-p)^2となります。

>数平均重合度というのは反応率が100%の場合0になってしまうのでしょうか?

lim[p→1-0]1/(1-p)
は"0"ではありません。+∞です。
実際には、今回の議論の前提として分子がループしないと言っているため、全ての分子が一つになったところで反応度は0になりません。どうしても両端が残ってしまうため反応度は(1-1/No)が上限となります。

縮合重合するような分子は次のような形をとっているはずです。(極端に簡略しています。)
H-R-OH
この両端が縮合できるわけでです。

No個のモノマーがあると、H-がNo個、-OHがNo個あり、反応度がpですから
このうちNo*p個のH-と-OHの対が縮合するわけです。

一個の対が縮合すると2個の分子が1個になるため、分子数が1個減ります。
(この議論では、分子鎖がループしないことを前提としています。ループするような縮合を行うとその縮合では分子の数が変化しませんが、ここでは無視します。)

元のモノマ...続きを読む

QNMRが(>o<)…

 とにかくNMRがわけ分かりません。例えば、どういうときに、ダブレットになるのか、ダブルダブレットになるのかとか、なんか2Hとか6Hとか書いてあってそれが何なのかとか、とにかく基本的なことから理解できてません。
 なにかNMRを理解するためのアドバイスや基本的な事項をなんでもいいから教えて下さい。又はNMRに関して詳しく書いてあるサイトを紹介してくださっても結構です。

Aベストアンサー

NMRとは核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance)の略で、特定の原子核に磁場の存在下に電磁波を当てると、その核の環境に応じた周波数(共鳴周波数)で電磁波の吸収が起こる現象のことです。

とこんな堅苦しいことを書いても理解しづらいと思うので、1H-NMRについて簡単に説明すると、
まず測定した物質内に水素原子が存在すると、その環境に応じて吸収(ピーク)が現れます。
同じ環境の水素(CH3の3つの水素など)はすべて同じ位置に出るし、違う環境の水素は違う位置に出ます。
この位置というのは、標準物質との差で表します。
共鳴周波数の標準物質からのずれを当てている磁場の周波数で割ったもので、だいたい100万分の1から10万分の1程度になることが多いのでppm単位で表します。標準物質をテトラメチルシラン(TMS)にするとほとんどの有機物の水素は0~10ppmの範囲内に出ます。
違う環境の水素同士が立体的に近い位置にある場合、相互作用をします。これをカップリングと呼びます。ビシナル(隣り合う炭素についた水素の関係)の場合が多いですが、ジェミナル(同じ炭素についた水素同士)でもお互いの環境が違う場合はカップリングするし、それ以外でもカップリングする場合がありますが、詳しくは割愛します。
カップリングした場合、その水素のピークは相手の等価な水素の数+1の本数に分裂します。
例えば酢酸エチル(CH3-CO-O-CH2-CH3)の場合、右端のメチルの水素は隣にメチレンがあるのでカップリングし、メチレン水素は2個なので3本に分裂します。
メチレンの水素も同じように右端のメチルとカップリングするわけですから、4本に分裂します。
カップリングする相手の水素が1個の場合は2本でこれをダブレットと呼びます。3本はトリプレット、4本はカルテット。
上の酢酸エチルの左端のメチルは隣の炭素に水素がついてないのでカップリングせず1本(シングレット)に出ます。
n-プロパン(CH3-CH2-CH3)の場合、中央のメチレンは隣に水素が6個あり、それが全て等価なので7本(セプテット)になります。
カップリングする水素が2個あってその2個が等価でない場合は両方とダブレットを形成するのでダブルダブレットとなります。
例を挙げると、CHX2-CHY-CHZ2のようなものです。
この物質の中央の炭素についた水素は、等価でない両端の水素とそれぞれカップリングし、ダブルダブレットになります。

次に1H-NMRはピークの面積がその水素の数に比例します。測定時はそのピークの積分比を取ることにより、そのピークの水素の数を求めることが出来ます。酢酸エチル(CH3-CO-O-CH2-CH3)では左から順に3:2:3の比になります。
この等価な水素の数を2Hとか3Hとかと書きます。

それから上でカップリングについて書きましたが、分裂する幅を結合定数と呼び、その幅の周波数(Hz)で表します。
互いにカップリングしている水素同士の結合定数は同じ値になります。

結構長くなってしまいましたが、これは基本の基本でしかないので、機器分析の本などを読んで詳しく勉強した方がいいと思います。

参考URL:http://www.agr.hokudai.ac.jp/ms-nmr/assign/index.htm

NMRとは核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance)の略で、特定の原子核に磁場の存在下に電磁波を当てると、その核の環境に応じた周波数(共鳴周波数)で電磁波の吸収が起こる現象のことです。

とこんな堅苦しいことを書いても理解しづらいと思うので、1H-NMRについて簡単に説明すると、
まず測定した物質内に水素原子が存在すると、その環境に応じて吸収(ピーク)が現れます。
同じ環境の水素(CH3の3つの水素など)はすべて同じ位置に出るし、違う環境の水素は違う位置に出ます。
この位置というのは、...続きを読む

Qベンゾインのヒドリド還元における立体選択性

ベンゾイン Ph-CH(OH)ーCO-Ph
をメタノール溶媒下、水素化ホウ素ナトリウムによりヒドリド還元して
ヒドロベンゾイン Ph-CH(OH)ーCH(OH)-Ph
を作る実験をやったのですが、メソ体(1R,2S体または1S,2R体)が優先的にできる理由とは何でしょうか。

うちの先生に聞いたところでは
(1)クラム則は古くて使えない。 というかアルキル基のように単純ではないので当てはまらない。
(2)一般的な有機化学の本に、水素化ホウ素Naのヒドリド還元の機構として載っていた、
 「H-イオンがカルボニルCを攻撃すると同時に、溶媒分子が触媒的に働いて
 『カルボニルC,Oとヒドリドイオン由来のH原子、
 メタノールのCH3-O-H』
 が6員環の遷移状態を作り、メトキシ水素化ホウ素がとれて、できる」
 というのはフェルキンーアーンモデルという考えらしいのですが、今回のベンゾインのケースには当てはまらない。
(3)ベンゾインのOH基の側からH-イオンが寄ってきて何やら安定な構造を作り、だから選択的に進むのだ。

ということでしたが、(3)について説明が咀嚼できなくて理解できませんでした。

上記の考えは違うよ、というのでも補足する意見でも結構ですので、ご回答よろしくお願いします。

ベンゾイン Ph-CH(OH)ーCO-Ph
をメタノール溶媒下、水素化ホウ素ナトリウムによりヒドリド還元して
ヒドロベンゾイン Ph-CH(OH)ーCH(OH)-Ph
を作る実験をやったのですが、メソ体(1R,2S体または1S,2R体)が優先的にできる理由とは何でしょうか。

うちの先生に聞いたところでは
(1)クラム則は古くて使えない。 というかアルキル基のように単純ではないので当てはまらない。
(2)一般的な有機化学の本に、水素化ホウ素Naのヒドリド還元の機構として載っ...続きを読む

Aベストアンサー

Bは第2周期の元素ですので、配位数は最大で4になります。
したがって、BH3の状態で、OHの酸素が配位するということは可能です。しかし、その状態でさらにカルボニル酸素が配位することはありません。つまり、OHの酸素が配位することによって、すでに4配位になっているので、それ以上の配位は不可能ということです。
したがって、環状の中間体を考え、キレーションモデルで説明しようとすれば、OHの酸素がBに配位すると考えるのには無理があります。
しかし、このような状態になったとしても、その次の段階として、OHのHとBH3のHがH2としてとれて、O-B<となればカルボニル酸素の配位が可能になります。

なお、環状の中間体を考えるキレーションモデル以外での説明が可能なようであれば、OHの酸素がBH3に配位した状態からの反応を考えることも可能だと思います。
実際問題として、特定の中間体や遷移状態を捕捉することは困難ですので、それまでの知見と整合性があり、結果を説明できるような機構であれば、それを否定することも難しいと思います。

QPVAのヨウ素呈色反応について

大学で「ポリビニルアルコール(PVA)水溶液にヨウ素-ヨウ化カリウム水溶液を加えると青色を呈する」という実験を行なったのですが、なぜPVAにヨウ素を加えると青色になるのかがわからず困っています。
ヨウ素-デンプン反応と似ているので、PVAもデンプンのようにらせん構造をとっており、そこにヨウ素が入ることによって呈色するのかな?と予想したのですが、参考書などを調べてみても水溶液中でPVAがどのような立体構造をとっているのかがわからず、確信がもてずにいます。
どなたかご存知の方はいませんでしょうか?

Aベストアンサー

(1)Starch, Amylose, nado no bio-polymer ha
I2+KI=I3 no negative ion ga solution chu deno blue ha sirarete imasu. Net de "starch""Iodine"KI"o mite mo ii kamo.
(2) PVA no baai sono kouzou ha head to tail
ya head to head nado no configulation ga ari
sorera ga solution chu de ure no negative ion I3 ga ikutsuka hairi -OH ga complex formation (starch no you na kyori de) o tsukuri, tabun intra-molecular interaction
( -OH to I3 ion ) de Starch no you na ana
(hole)( I3 ion to iroiro na -OH ) o tsukuru
kamo.
(3) Konoyou na genshou o kagaku kiki o tsukatte shoumei suru koto ha hijo ni
mutsukasii hazu desu. Youeki-joutai no tame.
(4) PVA no noudo ya ondo o kaeru koto de
PVA (Starch mo) no solution chu no structure ga kawari, soreni yotte iro mo
kawaru koto deshou. (-OH to I3 ion no complex formation-force ga kawaru tame)
(5) Model o tsukutte miruhodo kirei na
structure ha mirare nai kamo.

Good luck from Swiss !

(1)Starch, Amylose, nado no bio-polymer ha
I2+KI=I3 no negative ion ga solution chu deno blue ha sirarete imasu. Net de "starch""Iodine"KI"o mite mo ii kamo.
(2) PVA no baai sono kouzou ha head to tail
ya head to head nado no configulation ga ari
sorera ga solution chu de ure no negative ion I3 ga ikutsuka hairi -OH ga complex formation (starch no you na kyori de) o tsukuri, tabun intra-molecular interaction
( -OH to I3 ion ) de Starch no you na ana
(hole)( I3 ion to...続きを読む

Q塩化ヒドロキシルアンモニウムの半反応式は?

塩化ヒドロキシルアンモニウムHONH3Clの半反応式を知りたいと思い、調べましたがどこにも書いてありません。ごく一般的な還元剤なのですが、多分あまり面白みのない反応なので載せていないのだろうと思います。どのように分解して最終的にどんな物質になり塩化ヒドロキシルアンモニウム1モルあたり電子を何個出すのか、ご存知の方教えていただけませんでしょうか。

Aベストアンサー

塩化ヒドロキシルアンモニウム(塩酸ヒドロキシルアミン) はNH2OH・HClですが、実際に反応するのはNH2OHの部分です。
半反応式で表すと
NH2OH → 1/2N2O + 1/2H2O + 2H+ + 2e-
となります。

Qわりと緊急です。再沈殿の原理について

再沈殿の原理について知りたいです。ネットで調べてもあまり良いものがなくて、困っています。自分の能力不足なのかもしれませんが・・。再結晶とはまた違うものなのでしょうか?高分子の関係のものと、それとはまた違うものとあるように解釈しているのですが、できれば両方とも教えて欲しいです。

Aベストアンサー

混合溶媒における再結晶と似ています。
溶液に別の溶媒を混ぜて溶解度を低下させて、目的物を沈殿させます。

混合溶媒における再結晶の場合は、結晶が出始めるか出始めないかギリギリのところで溶媒の追加をやめなければなりませんが、再沈殿の場合は溶解度を低下させる溶媒をもっと沢山加えます。

Q副生成物

ベンズアルデヒドとアセトンの縮合反応で、ジベンザルアセトンが生成されるのはわかったのですが、それ以外に、どんな副生成物ができるのですか?
教えてください。

Aベストアンサー

常識的なところとしては、両者が1:1で反応して得られるベンザルアセトン(C6H5CH=CHC(=O)CH3)。

反応温度が高かったり、塩基が濃すぎたりした場合には、構造不明のポリマーが生じることがあります。これは、目的物であるジベンザルアセトンが、塩基に対してさほど安定ではないために起こる反応だと思います。溶媒として、アルコールを使っているのでしたら、アルコキシドがジベンザルアセトンに求核付加することによって始まるのかもしれません。

また、副生成物とは言わないかもしれませんが、未反応のベンズアルデヒドが残ることもあるでしょう。

Q炭酸ナトリウムを塩酸で滴定しようとしています。

炭酸ナトリウムを塩酸で滴定しようとしています。

第1当量点までと第1当量点、
第2当量点までおよび第2当量点のpHを求めたいのですが、
その時の解離平衡式や、pHを求める式の導出過程をご存じの方
是非教えてください。

Aベストアンサー

#1ですが、

大雑把に近似して、簡単な計算で済ませる場合です。



第1当量点迄の反応は、

CO3^2- + H^+ → HCO3^-

pH=pK2+log([CO3^2-]/[HCO3^-])

緩衝作用のある、pH変化の小さい領域に於いては、

pH≒pK2+log{(v‐x)/x}

と近似出来ます。(0<x<v)


そして第1当量点では「HCO3^-」の不均化から、
pH≒(pK1+pK2)/2 と近似出来ます。



第1~第2当量点迄の反応は、

HCO3^- + H^+ → CO2 + H2O

pH=pK1+log([HCO3^-]/[CO2])

同様にpH変化の小さい領域に於いては、

pH≒pK1+log{(2v‐x)/(x‐v)}

と近似出来ます。(v<x<2v)


第2当量点のpHは、濃度が C/3 の CO2 の解離を考え、

[H^+]^2≒(C/3)・K1
pH≒(1/2)・{pK1+log(3)‐log(C)}

と近似出来ます。



比較的大きなpH変化のある領域については、#1の方程式でpHを求めて下さい。

#1ですが、

大雑把に近似して、簡単な計算で済ませる場合です。



第1当量点迄の反応は、

CO3^2- + H^+ → HCO3^-

pH=pK2+log([CO3^2-]/[HCO3^-])

緩衝作用のある、pH変化の小さい領域に於いては、

pH≒pK2+log{(v‐x)/x}

と近似出来ます。(0<x<v)


そして第1当量点では「HCO3^-」の不均化から、
pH≒(pK1+pK2)/2 と近似出来ます。



第1~第2当量点迄の反応は、

HCO3^- + H^+ → CO2 + H2O

pH=pK1+log([HCO3^-]/[CO2])

同様にpH変化の小さい領域に於いては、

p...続きを読む


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