Grupos funcionales en los polímeros
Los grupos funcionales son unidades estructurales dentro de los compuestos orgánicos que se definen por disposiciones de enlace específicas entre átomos concretos. La estructura de la capsaicina, el compuesto que es la fuente del calor en los chiles picantes, incorpora varios grupos funcionales, etiquetados en la figura siguiente y explicados a lo largo de esta sección.
A medida que se avanza en el estudio de la química orgánica, resulta extremadamente importante ser capaz de reconocer rápidamente los grupos funcionales más comunes, porque son los elementos estructurales clave que definen cómo reaccionan las moléculas orgánicas. Por ahora, sólo nos preocuparemos de dibujar y reconocer cada grupo funcional, tal y como lo representan las estructuras de Lewis y de línea, y la nomenclatura de los compuestos orgánicos simples. Gran parte del resto de su estudio de la química orgánica se ocupará de aprender cómo se comportan los diferentes grupos funcionales en las reacciones orgánicas.
El “defecto” de la química orgánica, es decir, la ausencia de grupos funcionales, recibe el nombre de alcano, caracterizado por los enlaces simples entre carbono y carbono, o entre carbono e hidrógeno. El metano, CH4, es el gas natural que puede quemar en su horno. El octano, C8H18, es un componente de la gasolina.
Grupo funcional Rnr
ResumenLa corteza de los árboles se considera una materia prima sin valor. Sin embargo, este recurso podría ser económicamente beneficioso si se utiliza de forma eficiente debido a su riqueza en compuestos químicos. En este estudio, se caracterizaron un extracto soluble en etanol y tolueno, la alfa-celulosa y la lignina obtenidas de la corteza de Leucaena leucocephala para determinar sus grupos funcionales químicos. Basándose en el análisis espectral FTIR, los resultados indicaron que las bandas de los grupos funcionales del extractivo de la corteza original permanecen inalteradas; sin embargo, se encontró que la intensidad de la absorbancia era más débil en las regiones de frecuencia de grupo y de huella digital. La eliminación del extracto, la pectina, la hemicelulosa y la lignina de la corteza aumentó indirectamente la fuerte intensidad de absorbencia de la celulosa. Los picos amplios de estiramiento OH encontrados en todos los espectros se asignaron a la presencia de estructuras fenólicas OH y alifáticas para el extractivo y aromáticas de la lignina. Se reveló que los grupos funcionales aromáticos se encontraron principalmente en el extractivo, mientras que el agua, el carbonilo y el éter fueron los grupos dominantes en la celulosa, y los grupos metilo, metileno, carbonilo y carboxilo se enriquecieron en la lignina.Resumen gráfico
Grupo funcional Cch3
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2.5.2 Familias de polímeros¿Pero cómo afectan los pequeños cambios en la configuración de la cadena de una determinada familia de polímeros a sus propiedades? Un ejemplo muy claro de pequeños cambios en la estructura de la unidad de repetición lo presentan las poliamidas, los poliésteres y los poliuretanos. Todos ellos son polímeros unidos por un tipo particular de grupo funcional, que da nombre a cada familia. Su cadena principal puede ser de naturaleza alifática o aromática, aunque aquí sólo examinaremos las tendencias de los polímeros alifáticos. Una forma de ver su estructura es considerarlos como si estuvieran formados por una cadena de polietileno en la que se inserta el grupo funcional de interés.Son polímeros cristalinos que muestran un punto de fusión (Tm) distinto y nos interesa el efecto que tiene en la Tm el cambio de la longitud de la cadena de los sectores entre los grupos funcionales. Dado que estos polímeros están formados por dos monómeros distintos (véase la unidad de repetición del nailon 6,6 de la Tabla 3), sólo se variará uno de los sectores. En la figura 11 se muestran las temperaturas de fusión en función del aumento de la longitud de la cadena del sector. El punto de fusión constante del HDPE se muestra en la misma figura para su comparación.Figura 26 Dependencia de T
Fuentes de polímeros
Los grupos funcionales aumentan la utilidad de los polímeros y son fundamentales para el desarrollo de muchos aspectos de las relaciones estructura-propiedad. La funcionalidad presente en las unidades de monómero determina la solubilidad del polímero en un disolvente determinado. Se puede controlar la hidrofilia/fobicidad, o la polaridad de un copolímero, y la elasticidad o el módulo de un material seleccionando los monómeros adecuados. Los polímeros funcionalizados en el extremo se utilizan para la compatibilización de mezclas durante el procesamiento reactivo y en muchas composiciones termoendurecibles, por ejemplo, los polímeros funcionales de epoxi y los materiales funcionales constituyen la base de la mayoría de los productos preparados para aplicaciones de dispersantes, revestimientos, adhesivos y selladores, etc.
El ATRP es generalmente tolerante con varios grupos funcionales polares y esta ruta se ha utilizado con éxito en muchos casos para formar homopolímeros, además de copolímeros aleatorios o de gradiente con una distribución controlada de unidades funcionales de monómero a lo largo de la columna vertebral, o en segmentos específicos de copolímeros en bloque. Sin embargo, en algunos casos, especialmente cuando se utilizan monómeros básicos, nucleófilos o ácidos fuertemente coordinados, los monómeros pueden reaccionar con el catalizador ATRP (lo que conduce a su desactivación parcial o completa) o con el iniciador de tipo haluro de alquilo o las especies poliméricas latentes que matan los extremos de la cadena activa. Aunque esta limitación se está abordando mediante la investigación continua de complejos catalizadores estables, la estrategia sintética actual de elección en estos casos es utilizar monómeros con grupos “protegidos” que puedan transformarse en la funcionalidad deseada después de la polimerización: