Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова
Кафедра общей и биоорганической химии
Растворывысокомолекулярныхсоединений(ВМС)
Высокомолекулярные соединения (ВМС)
— соединения, которые содержат более 1000 атомов, соединённых ковалентными связями.
Большинство ВМС имеют цепное строение
1) их макромолекулы содержат большое количество многократно повторяющихся участков — элементарных (мономерных) звеньев, соединённых в длинные цепи;
2) в настоящее время все ВМС называют полимерами, хотя изначально термин «полимеры» применяли только к продуктам полимеризации мономеров;
3) макромолекулы могут быть гибкими или образовывать компактные структуры.
2
Физико-химические характеристики ВМС
Агрегатное состояние ВМС |
Температура кипения ВМС |
|
|
жидкое |
выше температуры их |
твёрдое |
разложения! |
|
(аморфное) |
|
|
Газообразное состояние
|
|
вязкотекучее |
стеклообразное |
|
подвижность |
атомы, входящих в состав |
всей молекулы. |
|
цепи, совершают |
|
высокоэластичное |
колебательные движения |
|
колебательные движения |
около положения |
звеньев, вследствие чего цепь |
|
равновесия |
|
может изгибаться |
3
Классификация ВМС
1. По химическому составу
а) органические
CH2 CH 
n
O
CH2 
n полиэтилен
поливинилпирролидон
б) неорганические
в) элементорганические
H H
H |
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
R |
|
|
|
R |
|
|
|||
|
Si |
|
Si |
n |
H |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
H |
|
H |
|
|
|
|
Si |
|
O |
|
Si |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
R |
|||||||||
|
полисилан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
полисилоксан |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
4
Классификация ВМС
2. По природе атомов основной цепи
а) гомоцепные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
|
|
CH |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
X — атом/группа атомов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
б) гетероцепные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(основная цепь состоит из разных атомов) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Биополимеры, а также синтетические полимеры |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
полиэфиры |
|||||||||||||||
H |
|
O |
|
Si |
|
|
OH |
|
CH2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
|
CH2 |
|
|
|
O |
|
|
||||||||||||
полидиметилсилоксан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
полиэтиленгликоль |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
5
Классификация ВМС
3. По строению
а) линейные б) разветвлённые в) сшитые
Амилоза
Гликоген |
Резина |
|
|
6 |
|
|
|
Сшивки могут располагаться в плоскости или в пространстве
(трёхмерносшитый полимер)
Некоторые сшитые полимеры теряют эластичность и становятся жёсткими.
Потеря эластичности коллагена и эластина отрицательно сказывается на кровоснабжении, потому что эти белки входят в состав кровеносных сосудов. Артерии и артериолы становятся толще, труднее растягиваются, внутри сосудов образуются трещины и они хужереагируют наимпульсы нервнойсистемы.
направление действия силы растяжения
направление действия
силы растяжения растяжение 
сокращение
сшивка |
Отдельная молекула эластина |
7
Классификация ВМС
4. По происхождению
а) природные (природный каучук и различные биополимеры)
Биополимеры — это природные полимеры, вырабатываемые клетками живых организмов и участвующие в их жизнедеятельности
информационные (полипептиды, белки, РНК, ДНК)
азотистые
основания
пара
нуклеотидов
РНК ДНК
неинформационные (полисахариды)
CH2OH
O
OH
O
n
Гиалуроновая кислота
8
Классификация ВМС
5. По происхождению
б) искусственные
(химически модифицированные природные полимеры)
Нитроцеллюлоза
в) синтетические |
|
|
|
|
|
|
Вискоза |
|
|
|
|
|||||||||
|
CH2 |
|
CH |
n |
|
CH2 |
|
CH3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
n |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
CH2 |
|
CH n |
|
|
|
C |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
NH2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|||||||||
|
|
O |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
OH |
|||||
|
|
|
|
|
OH |
|
Полиакриламид |
Полиметакриловая |
||||||||||||
Полиакриловая кислота |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
кислота |
|||||||||||||
9
Классификация ВМС
6. По отношению к нагреванию
а) термопластичные (термопласты)
В мягком состоянии термопластичному полимеру (например, полиэтилену) можно придать нужную форму, которая при охлаждениисохранится
твёрдый
полимер
нагревание
охлаждение
мягкий
полимер
б) термореактивные (реактопласты)
При нагревании они необратимо отверждаются за счёт образования поперечных сшивок и никогда больше не размягчаются.
нагревание необратимое
реактопласт 
отверждение
10
Классификация ВМС
7. По растворимости в воде
а) водорастворимые
содержат полярные (гидрофильные) группы
б) водонерастворимые
содержат неполярные (гидрофобные) группы
Сшитые полимеры не растворяются ни в воде, ни в других растворителях, они могут только набухать
11
Классификация ВМС
8. По воздействию на организм
биоинертные
биоактивные
биосовместимые
биозамещаемые
гемосовместимые
тромборезистентные (атромбогенные)
биодеградируемые
12