مونومر چیست؟ انواع مونومر

دسته : آرایشی و بهداشتی,مقالات تاریخ انتشار :

برای درک بهتر یک مونومر ، مجموعه ای از مهره های ساخته شده برای یک کودک که به عمد در هم پیچیده شده است را تصور کنید. هر مهره به خودی خود یک بخش است ، اما می تواند به طور محکم با مهره دیگری نیز محکم بسته شود و چیزی کاملاً متفاوت را تشکیل دهد. هر مهره در این مثال یک مونومر محسوب می شود.

اصطلاح monomer از کلمات یونانی mono به معنی “یک” و meros به معنی “بخش” گرفته شده است.

مونومرها اساس ماکرومولکول هایی را تشکیل می دهند که عمر را حفظ می کنند و مواد مورد نیاز ساخته های بشری را تأمین می کنند. دانشمندی به نام هرمان استودینجر (Hermann Staudinger) کشف کرد که مونومرها با هم پیوند شیمیایی برقرار می کنند تا زنجیره های طولانی ماکرومولکول هایی به نام پلیمرها (مانند پروتئین ها و …) را تشکیل دهند. دقیقاً مانند مهره های متصل شده ، مونومرها باید به درستی به هم وصل شوند، بدین منظور واکنش های مختلفی معمولاً از طریق کاتالیزورها منجر به پلیمریزاسیون (تشکیل پلیمر) می شوند که در آن دو مولکول جداگانه با به اشتراک گذاشتن جفت الکترون ها به یکدیگر وصل می شوند و پیوندهای کووالانسی را تشکیل می دهند.

تعداد مولکولهایی که یک مونومر قادر به پیوند با آن ها می باشد با تعداد جایگاه های فعال روی مولکولهایی که پیوندهای کووالانسی در آنها ایجاد می شود تعیین می شود، به عنوان مثال شما فقط دو دست دارید ، بنابراین حداکثر تعداد افرادی که می توانید به طور همزمان با آن ها دست بدهید دو نفر است.

اگر یک مونومر بتواند تنها با دو مولکول دیگر پیوند بخورد ، پلیمر حاصل از لحاظ ساختاری شبیه به زنجیر است اما اگر بتواند با سه یا چند مولكول پیوند بخورد ، می تواند ساختارهای سه بعدی ایجاد نماید.

زندگی روی زمین به پیوندهایی که مونومرها با سایر مونومرها تشکیل می دهند بستگی دارد. مونومرها می توانند به صورت مصنوعی در پلیمرها ساخته شوند ، که در نتیجه با سایر مولکول ها در فرآیندی موسوم به پلیمریزاسیون ترکیب می شوند. مردم از این توانایی مونومرها برای ساخت پلاستیک و سایر پلیمرهای دست ساز استفاده می کنند. مونومرها همچنین به پلیمرهای طبیعی تبدیل می شوند که موجودات زنده جهان را تشکیل می دهند.
به عنوان مثال، یکی از مونومرهای طبیعی معمول ، گلوکز است که معمولاً با دیگر مولکول ها برای ساخت نشاسته و گلیکوژن پیوند برقرار می نماید.

 

مونومر چیست

مونومرها در طبیعت

اکثر مونومرها ارگانیک هستند، از جمله مونومرهای موجود در دنیای طبیعی قندهای ساده ، اسیدهای چرب ، نوکلئوتیدها و اسیدهای آمینه هستند.

مونومرهای موجود در طبیعت با یکدیگر ترکیب می شوند تا ترکیبات دیگری را تشکیل دهند. غذا به شکل کربوهیدرات ها ، پروتئین ها و چربی ها از پیوند چندین مونومر ایجاد می شود. برخی مونومرها می توانند گاز ایجاد کنند به عنوان مثال، متیلن (CH2) می تواند به هم وصل شود تا اتیلن را تشکیل دهد که گاز موجود در طبیعت و مسئول رسیدن میوه است. اتیلن به نوبه خود به عنوان یک مونومر پایه برای سایر ترکیبات مانند اتانول عمل می کند. هم گیاهان و هم ارگانیسم ها کی توانند پلیمرهای طبیعی تولید کنند.

پلیمرهای موجود در طبیعت از مونومرهایی که دارای کربن هستند ساخته شده اند که به راحتی با سایر مولکولها پیوند می خورند. روش هایی که در طبیعت برای ایجاد پلیمرها استفاده می شود شامل سنتز دهیدراته است که مولکول ها را به هم پیوند می دهد و در عین حال منجر به حذف یک مولکول آب می شود. از طرف دیگر ، هیدرولیز یک روش تجزیه پلیمرها و تبدیل آن ها به مونومرها می باشد. این روش با شکستن پیوند بین مونومرها از طریق آنزیم ها و افزودن آب اتفاق می افتد.

آنزیم ها مولکول های بزرگی هستند که به عنوان کاتالیزور عمل می کنند تا واکنش های شیمیایی را تسریع کنند. نمونه ای از آنزیم هایی که برای شکستن یک پلیمر به مونومر استفاده می شود، آلفا آمیلاز است که نشاسته را به قند تبدیل می کند. این فرآیند در هضم کاربرد دارد. مردم همچنین از پلیمرهای طبیعی برای امولسیون سازی ، غلیظ شدن و تثبیت و پایداری مواد غذایی و دارویی استفاده می کنند. مثال های بیشتر برای پلیمرهای طبیعی شامل کلاژن ، کراتین ، DNA ، لاستیک، پشم و… است.

مونومرهای قند ساده

قندهای ساده مونومرهایی به نام مونوساکاریدها هستند. مونوساکاریدها حاوی مولکول های کربن ، هیدروژن و اکسیژن می باشند. این مونومرها می توانند زنجیره های طولانی تشکیل داده و پلیمرهایی تشکیل دهند که به نام کربوهیدرات ها شناخته می شوند.

کربوهیدرات ها در واقع مولکول های ذخیره انرژی در مواد غذایی هستند. گلوکز یک مونومر با فرمول C6H12O6 است. گلوکز عمدتاً از طریق فتوسنتز در گیاهان ساخته می شود و به عنوان سوخت نهایی در حیوانات است.

سلولها از گلوکز برای تنفس سلولی استفاده می کنند. گلوکز اساس بسیاری از کربوهیدرات ها را تشکیل می دهد. قندهای ساده دیگر شامل گالاکتوز و فروکتوز هستند و این قندها نیز دارای همان فرمول شیمیایی هستند اما از نظر ساختاری ایزومری متفاوت هستند.

پنتوزها قندهای ساده مانند ریبوز ، آرابینوز و زایلوز هستند. ترکیب مونومرهای قندی باعث ایجاد دی ساکاریدها (ساخته شده از دو قند) یا پلیمرهای بزرگتر به نام پلی ساکاریدها می شود. به عنوان مثال ، ساکارز (شکر مصرفی) یک دی ساکارید است که از اضافه شدن دو مونومر ، گلوکز و فروکتوز ناشی می شود. دی ساکاریدهای دیگر شامل لاکتوز (قند شیر) و مالتوز (از مشتقات سلولز) است.

یک پلی ساکارید بزرگ ساخته شده از بسیاری از مونومرها به ویژه گلوکز، نشاسته است که به عنوان منبع اصلی ذخیره انرژی برای گیاهان شناخته شده و نمی تواند در آب حل شود. نشاسته در دانه ها ، غلات و غذاهای زیاد دیگری که مردم و حیوانات مصرف می کنند تولید می شود. پروتئین آمیلاز نشاسته را به مونومر پایه خود یعنی گلوکز تبدیل می کند.

گلیکوژن، پلی ساکارید ذخیره ای حیوانات می باشد. مانند نشاسته ، مونومر پایه گلیکوژن گلوکز است. گلیکوژن به دلیل داشتن انشعابات بیشتر با نشاسته متفاوت است. هنگامی که سلول ها به انرژی نیاز دارند ، گلیکوژن از طریق هیدرولیز به گلوکز تجزیه می شود.

زنجیره های طولانی از مونومرهای گلوکز، سلولز را تشکیل می دهند که یک پلی ساکارید خطی و قابل انعطاف بوده و در سراسر جهان به عنوان یک عنصر ساختاری در گیاهان یافت می شود. سلولز حداقل نیمی از کربن زمین را در خود جای داده است. به غیر از نشخوارکنندگان و موریانه ها ، بسیاری از حیوانات نمی توانند سلولز را به طور کامل هضم کنند.

نمونه دیگری از پلی ساکاریدها ، کیتین است که شکننده ترین ماکرومولکول بوده و پوسته های بسیاری از حیوانات مانند حشرات و سخت پوستان را می سازد. بنابراین مونومرهای قند ساده مانند گلوکز اساس موجودات زنده را تشکیل می دهند و برای زنده ماندن آنها انرژی تولید می کنند.

کاربرد مونومر ها

مونومرهای چربی

چربی ها نوعی از لیپیدها بوده و در واقع پلیمرهایی آبگریز هستند. مونومر پایه برای چربی ها گلیسرول الکل است که شامل سه کربن با گروه های هیدروکسیل است که با اسیدهای چرب ترکیب شده است. چربی ها دو برابر گلوکز انرژی تولید می کنند. به همین دلیل چربی ها نوعی ذخیره انرژی برای حیوانات هستند. چربی هایی که دارای دو اسید چرب و یک گلیسرول هستند ، دی-اسیل گلیسرول یا فسفولیپید نامیده می شوند.

لیپیدهای با سه اسید چرب و یک گلیسرول به نام های تری-اسیل گلیسرول ها ، چربی ها و روغن ها شناخته می شوند. چربی ها همچنین عایق حفاظتی بدن و اعصاب موجود در آن و همچنین غشاهای پلاسمایی سلول ها را ایجاد می کنند.

اسیدهای آمینه: مونومر پروتئین ها

اسید آمینه زیر واحد پروتئین است و پلیمری است که در سراسر طبیعت یافت می شود. یک اسید آمینه پایه از یک مولکول گلوکز همراه با یک گروه آمینی (NH3) ، یک گروه کربوکسیلی (COOH) و یک گروه R (زنجیره جانبی) ساخته شده است. ۲۰ اسید آمینه وجود دارد که در روش های ترکیبی مختلف برای ساخت پروتئین ها مورد استفاده قرار می گیرد. پروتئین ها عملکردهای بی شماری را برای موجودات زنده ایفا می کنند. چندین مونومر اسید آمینه از طریق پیوندهای پپتیدی (کووالانسی) برای تشکیل پروتئین به هم متصل می شوند.

دو اسید آمینه پیوند یافته یک دی-پپتید، سه اسید آمینه به هم پیوسته یک تری-پپتید و چهار اسید آمینه یک تترا-پپتید را تشکیل می دهند. بدین ترتیب، پروتئین هایی با بیش از چهار اسید آمینه نیز پلی پپتید نامیده می شوند. از این ۲۰ اسید آمینه ، مونومرهای پایه شامل گلوکز همراه با گروه های کربوکسیلییک و آمین هستند، بنابراین گلوکز را می توان یک مونومر پروتئین نیز نامید.

اسیدهای آمینه یک زنجیره را به عنوان ساختار اولیه تشکیل می دهند و فرم های ثانویه فرعی توسط پیوندهای هیدروژنی منجر به تشکیل مارپیچ های آلفا و صفحات تاب دار بتا می شوند. اسیدهای آمینه پیچ خورده منجر به تشکیل پروتئین های فعال در ساختار سوم می شود.

پیچ خوردگی های فرعی و خمیدگی های پایدار باعث ایجاد ساختارهای چهار ضلعی پیچیده مانند کلاژن می شوند. کلاژن پایه های ساختاری را برای حیوانات فراهم می کند. پروتئین کراتین در پوست، مو و پرهای حیوانات یافت می شود. پروتئین¬ها همچنین به عنوان کاتالیزور برای انجام واکنش ¬ها در بدن موجودات زنده کاربرد دارند که این پروتئین¬ها آنزیم نامیده می شوند. پروتئین ها به عنوان رابط و حامل مواد بین سلول ها عمل می کنند. به عنوان مثال ، پروتئین اکتین نقش انتقال دهنده را برای بیشتر ارگانیسم ها بازی می کند. ساختارهای سه بعدی متنوع پروتئین ها منجر به عملکرد خاص آن¬ها می شود.

تغییر ساختار پروتئین مستقیماً به تغییر عملکرد پروتئین منجر می شود. پروتئین ها طبق دستورالعمل های ژن سلول ساخته می شوند. اثر متقابل و تنوع پروتئین ها توسط مونومر اصلی پروتئین ، یعنی اسیدهای آمینه مبتنی بر گلوکز تعیین می شود.

نوکلئوتیدها به عنوان مونومرها

نوکلئوتیدها به عنوان طرح اولیه برای ساخت اسیدهای آمینه ، که آن ها نیز به نوبه خود پروتئین ها را تشکیل می دهند ، ایفای نقش می کنند. نوکلئوتیدها وظیفه ذخیره اطلاعات و انتقال انرژی برای موجودات را بر عهده دارند. نوکلئوتیدها مونومرهای اسیدهای نوکلئیک خطی، مانند دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) و ریبونوکلئیک اسید (RNA) هستند.

DNA و RNA حامل کد ژنتیکی موجودات هستند. مونومرهای نوکلئوتیدی از یک قند پنج کربنی ، یک فسفات و یک باز آلی ساخته شده اند. بازهای اصلی شامل آدنین و گوانین هستند که از پورین مشتق می شوند.  سیتوزین و تیمین (برای DNA) یا اوراسیل (برای RNA) ، از پیریمیدین مشتق می شوند.

نوکلئوتیدها پایه بسیاری از مولکول های مورد نیاز زندگی را تشکیل می دهند. یک مثال آدنوزین تری فسفات (ATP) است که سیستم اصلی تحویل انرژی برای موجودات است. آدنین ، ریبوز و سه گروه فسفات مولکول های ATP را تشکیل می دهند.

پیوندهای فسفودی-استر قندهای اسیدهای نوکلئیک را به هم متصل می کنند. این پیوندها دارای بارهای منفی هستند و یک ماکرو مولکول پایدار را برای ذخیره اطلاعات ژنتیکی تشکیل می دهند.

RNA که حاوی قند ریبوز و آدنین ، گوانین ، سیتوزین و اوراسیل است ، به روشهای مختلفی در داخل سلول کار می کند. RNA به عنوان آنزیم عمل کرده و به رونوشت DNA و همچنین ساخت پروتئین کمک می کند. RNA به صورت تک مارپیچ وجود دارد.

DNA مولکول پایدارتر است و پیکربندی آن به صورت مارپیچ دوگانه است و بنابراین پلی نوکلئوتید رایج برای سلول ها است. DNA حاوی قند دئوکسی-ریبوز و چهار باز آلی آدنین ، گوانین ، سیتوزین و تیمین است که باز نوکلئوتیدی مولکول را تشکیل می دهند. طول زیاد و پایداری DNA باعث می شود مقادیر بالایی از اطلاعات ذخیره نماید. زندگی روی کره زمین مدیون وجود مونومرهای نوکلئوتیدی است که پایه اصلی DNA و RNA و همچنین مولکول ذخیره انرژی ATP را تشکیل می دهد.

مونومرهای مصنوعی

دفعه بعد که به یک بطری آب پلاستیکی رسیدید ، در مورد هر یک از مهره های کودک فکر کنید که فقط منتظر است که در یک رشته قرار بگیرد. به منظور تشکیل بطری  ای که شما در دست دارید ، مونومرها به هم وصل می شوند و در نتیجه یک پلیمر پلاستیکی ایجاد می شود.

پلیمریزاسیون به معنای ایجاد پلیمرهای مصنوعی از طریق واکنش های شیمیایی است. مونومرها به منظور تولید پلیمرهای مصنوعی به یکدیگر وصل می شوند و این مواد به پلاستیک تبدیل می شوند. مونومرهایی که پلیمرها را تشکیل می دهند به تعیین خصوصیات پلاستیک های ساخته شده کمک می کنند. تمام پلیمریزاسیون ها طی یک روال شامل شروع ، تکثیر و خاتمه اتفاق می افتند. پلیمریزاسیون برای موفقیت به روشهای مختلفی ، مانند ادغام گرما و فشار و حضور کاتالیزورها نیاز دارد. پلیمریزاسیون همچنین به یک هیدروژن برای واکنش نهایی نیاز دارد.

انواع پلیمریزاسیون:

پلیمریزاسیون تراکمی: حالتی است که بخشی از مونومر در تشکیل پلیمر دخیل می باشد و مونومر قبل از واکنش بخشی از اتم¬های خود را از دست می دهد.
پلیمریزاسیون افزایشی: حالتی است که تمام اجزای مونومرها در تشکیل پلیمر شرکت می کنند که در این صورت نام پلیمر تشکیل شده با “پلی” شروع می شود.
یکی از اصلی ترین مونومرهای ساخت پلاستیک اتیلن است. این مونومر به خود یا بسیاری از مولکولهای دیگر می پیوندد تا پلیمرها تشکیل شوند. مونومر اتیلن می تواند زنجیره ای به نام پلی اتیلن تشکیل دهد. بسته به ویژگی ها ، این پلاستیک ها می توانند از پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یا پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) باشند.

دو مونومر ، اتیلن گلایکول و ترفتالویل ، پلیمری به نام پلی اتیلن ترفتالات یا PET را می سازند که در بطری های پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند. مونومر پروپیلن از طریق کاتالیزوری که پیوندهای دوتایی آن را می شکند پلیمری به نام پلی پروپیلن را تشکیل می دهد. از پلی پروپیلن (PP) برای ظروف پلاستیکی مواد غذایی و پاکت های بسته بندی استفاده می شود.

مونومرهای وینیل الکل پلیمر پلی وینیل الکل را تشکیل می دهند.

مونومرهای پلی کربنات از حلقه های آروماتیک کربنی ساخته شده اند. از پلی کربنات معمولاً در شیشه ها و دیسک های موسیقی استفاده می شود.

پلی استایرن ، که در پلاستوفوم (یونولیت) و عایق ها مورد استفاده قرار می گیرد ، از مونومرهای پلی اتیلن همراه با یک حلقه آروماتیک که جایگزین یک اتم هیدروژن شده است تشکیل می شود.

پلی کلرو اتن یا پلی وینیل کلراید یا PVC ، از چندین مونومر کلرو اتن تشکیل می شود. PVC موارد مهمی از قبیل لوله های PVC و روکش PVC ساختمانی را تشکیل می دهد. پلاستیک ها مواد بی نهایت مفیدی را برای نیازهای روزمره از قبیل چراغ اتومبیل ها، ظروف مواد غذایی ، رنگ ، لوله ، پارچه ، تجهیزات پزشکی و … فراهم می کنند.

 Call Now Buttonتماس