21.7 : Classificazione dei polimeri: stereospecificità

La polimerizzazione genera centri chirali lungo l'intera spina dorsale di una catena polimerica. Di conseguenza, la stereochimica del gruppo sostituente ha un effetto significativo sulle proprietà del polimero. I polimeri formati da monomeri alchenici monosostituiti presentano carboni chirali in ogni posizione alternativa nella struttura polimerica. Relativamente all'orientamento predominante dei sostituenti nei carboni chirali adiacenti, il polimero può esistere in tre diverse configurazioni: isotattica, sindiotattica e atattica.

Nella configurazione isotattica, i sostituenti sono generalmente posizionati sullo stesso lato della struttura polimerica. Nella configurazione sindiotattica i sostituenti si alternano periodicamente su entrambi i lati della catena polimerica. Nella configurazione atattica i sostituenti si orientano in modo casuale. La Figura 1 illustra il confronto della disposizione dei sostituenti nelle catene polimeriche di polipropilene isotattico, sindiotattico e atattico.

Figura 1: Configurazioni strutturali delle catene di polipropilene isotattico (in alto), polipropilene sindiotattico (al centro) e polipropilene atattico (in basso).

La disposizione più regolare dei sostituenti in configurazioni isotattiche e sindiotattiche facilita l'impacchettamento delle catene polimeriche e aumenta la densità, la cristallinità e la temperatura di transizione di fusione del polimero. D'altra parte, un aumento della frazione della configurazione atattica crea catene polimeriche poco legate, il che riduce la densità e la cristallinità del polimero.

Ad esempio, la temperatura di fusione del polipropilene isotattico commerciale è compresa tra 160 e 170 °C, a seconda della quantità di tracce atattiche presenti, mentre per il polipropilene sindiotattico è compresa tra 125 e 131 °C. Al contrario, il polipropilene atattico è un materiale gommoso amorfo senza un punto di fusione netto. Pertanto, il controllo sulla stereospecificità delle catene polimeriche è importante durante la sintesi del polipropilene per applicazioni commerciali, come tubi e bottiglie resistenti alla temperatura.