Рифи та мілини крижаної хімії

Хімічні реакції при низьких і наднизьких температурах? До самого останнього часу вчені ставилися до цього вкрай скептично. Ось цитата з солідної монографії: «Проведення синтезів при низьких і наднизьких температурах недоцільно через надзвичайно малі швидкості реакцій.

Справа в тому, що не всі зіткнення між молекулами призводять до хімічної взаємодії. Добре, якщо з мільйона молекул тільки сто або двісті здатні до взаємодії. А здатні ті, які володіють деяким надлишком енергії. Щоб стати «ефективною», молекула повинна спочатку запастися енергією.

Як же збільшити частку «ефективних» молекул? Відповідь проста, наприклад, підвищенням температури. Крім того, «ліниві» молекули можна «підстьобнути» гамма-променями, світлом, рентгеном, електричними розрядами. Однак ці способи представлялися безперспективними для збудження реакцій при низьких і наднизьких температурах, коли частка ефективних молекул мізерно мала і майже всі реагенти – тверді. І все ж в останні роки становище змінилося, інтерес до «крижаних реакцій» зріс надзвичайно. Це пов’язано з успіхами хімії так званих стереорегулярних полімерів.

Звичайні полімери складаються з ланцюгів молекул, розташованих як попало. Структура таких полімерів при великому збільшенні нагадує бурелом. Але може бути і інша картина: молекули як би складені в штабелі. При цьому полімер набуває дивовижні властивості: за міцністю не поступається сталі, витримує «натиск» найсильніших кислот, не піддається великим температурам.

Отримати стереорегулярний полімер нелегко. У пошуках найкращих умов синтезу експериментатори перебрали різні комбінації тисків, температур, каталізаторів. І натрапили на вражаюче явище: полімери, синтезовані при низьких температурах, набувають дуже цінну якість – стереоспецифічність. Це означає, що в ланцюзі полімеру регулярно повторюються не тільки одні і ті ж поєднання атомів, але навіть їх просторова орієнтація. Іншими словами, молекули не просто укладені в штабель, як колоди, але ще і кожна «колода» по відношенню до сусідів займає цілком певне положення. У структурі такого полімеру панує настільки суворий порядок, що само собою напрошується порівняння з інженерною конструкцією.

Впорядкованість молекул в стереорегулярних полімерах лежить на межі, за якою тягнеться вже область переходу неживої матерії в реальному часі. А це означає, що у нас з’являється можливість впритул підійти до синтезу, наприклад, штучних білків.

Стереорегулярними полімерами зайнята зараз ціла армія хіміків. І ось вже підсумок: спрямований синтез стереорегулярних полімерів дозволив вирішити найважливішу хімічну проблему – отримати полі-цісізопреновий каучук, рівний за властивостями або такий, що перевершує натуральний продукт. Не зайве згадати, що спроби синтезу такого каучуку робилися мало не з середини XIX століття.