En chimie, un monomère est une substance le plus souvent organique utilisée dans la synthèse des oligomères et des polymères au cours d'une réaction d'oligomérisation ou de polymérisation. Le mot monomère vient du grec monos, un seul ou une seule, et meros, partie.

En biologie, un monomère (ou sous-unité) est l'élément constitutif des protéines multimériques telles l'hémoglobine. L'agencement des monomères les uns par rapport aux autres est décrit par la structure quaternaire de la protéine.

Cet article s'intéresse aux monomères selon leur définition en chimie.

Fonctionnalité

Un monomère peut contenir une ou plusieurs fonctions chimiques susceptibles de participer à la réaction de polymérisation. Chaque groupe fonctionnel d'une molécule de monomère contient un ou plusieurs sites réactifs (ou sites actifs) capables de former une liaison chimique avec une autre molécule de monomère. La fonctionnalité d'un monomère est égale au nombre de sites réactifs que comporte chacune de ses molécules.

Si la fonctionnalité des monomères est égale à deux, on parle de monomères bifonctionnels. La polymérisation fournit des polymères linéaires (monodimensionnels) ou cycliques (macrocycles).

Exemple : les molécules insaturées comportant une double liaison comme la molécule de chlorure de vinyle (nom systématique : chloroéthène) possède deux sites réactifs :

site réactif →← site réactif La double liaison peut s'ouvrir pour former deux liaisons carbone-carbone simples avec deux autres molécules de chloroéthène, ce qui conduit à la formation d'une molécule de poly(chlorure de vinyle).

Si la fonctionnalité moyenne des monomères est supérieure à deux, on parle de monomères plurifonctionnels. Les macromolécules formées contiendront des points de branchement (nœuds) et formeront des polymères ramifiés et au-delà d'un taux de conversion critique de la réaction de polymérisation, il se formera des polymères réticulés (tridimensionnels).

Exemple : les molécules insaturées comportant une triple liaison ont une fonctionnalité égale à quatre.

Les monomères sont aussi impliqués dans la formation des exciplexes et des excimères.

Nombre de monomères impliqués dans une polymérisation

Une polymérisation ayant lieu avec un seul type de monomère s'appelle une homopolymérisation et donne un homopolymère.

Une polymérisation ayant lieu avec au moins deux types de monomères s'appelle une copolymérisation et donne un copolymère. Les monomères utilisés lors d'une copolymérisation sont appelés comonomères. La copolymérisation peut donner :

un copolymère, lorsque ce n'est pas spécifié, issu de la copolymérisation de deux comonomères ;

un terpolymère, issu de la copolymérisation de trois comonomères ;

un quaterpolymère, issu de quatre comonomères.

Classification

Selon leur origine, les monomères peuvent être synthétiques ou naturels. Les principaux monomères naturels sont :

les acides aminés qui forment les protides ;

les oses (monosaccharides) qui forment les osides ;

les nucléotides qui forment les oligonucléotides et les polynucléotides comme les acides nucléiques ADN et ARN ;

les isoprènes qui forment les terpènes et les polyisoprènes comme le cis-1,4-polyisoprène (caoutchouc naturel) et le trans-1,4-polyisoprène (gutta-percha, balata).

Selon leur composition, les monomères peuvent être :

organiques : cas le plus fréquent ;

inorganiques-organiques : tétraéthoxysilane ;

inorganiques : dioxyde de carbone, dioxyde de soufre.

Selon leur état physique, les monomères peuvent se présenter à température ambiante et pression atmosphérique à l'état :

solide - poudre ;

liquide : dans ce cas le monomère (exemple : le styrène) peut servir à diluer une résine polyester pour la rendre liquide (présente de 5 à 50 % en masse) pour faciliter le laminage de matériel composite ;

gazeux : éthylène, chlorure de vinyle (VCM), propène, dioxyde de carbone, dioxyde de soufre.

Monomères utilisés en polymérisation radicalaire

Le tableau suivant classe les monomères utilisés en polymérisation radicalaire du plus réactifs au moins réactifs. Cette réactivité diminue avec l'augmentation de l'encombrement stérique.

Monomère Formule Exemples de monomères Exemples de polymères Non substitué CH2=CH2 Éthylène PE Mono-substitué CH2=CHR Propylène, styrène, chlorure de vinyle, fluorure de vinyle La majorité des polymères résultants de polymérisation radicalaire : PP, PS, PVC, PVF, etc. 1,1- di-substitué CH2=CRR 1,1-Dichloroéthène, 1,1-difluoroéthène PVDC, PVDF 1,2- di-substitué CHR=CHR Tri-substitué CHR=CRR Tétra-substitué CRR=CRR Tétrafluoroéthylène, chlorotrifluoroéthylène PTFE, PCTFE

在高分子化学中，单体是可与同种或他种分子通过共价键连接生成聚合物的小分子。英文的“单体”（monomer）一词来源于希腊语的“一”（mono）和“部分”（meros）。

分类

乙烯等烯烃同系物（C=C双键），生成聚乙烯等产物；

环氧乙烷（环状结构），生成聚环氧乙烷。

双酚A和光气（-OH和酰卤缩合），生成聚碳酸酯；

乙二醇和对苯二甲酸（-OH和-COOH缩合），生成聚对苯二甲酸乙二酯。

官能度

乙烯含有一个双键，打开后可以连接两个分子，官能度为2；

丙三醇含有三个羟基可以参与聚合反应，官能度为3。

天然聚合物单体

淀粉和纤维素是单糖缩聚的产物；

蛋白质由氨基酸单体分子缩聚而成；

DNA和RNA由核苷酸单体按照空间特定部位和特殊形态的要求缩聚而成。