Дендронизированный полимер
Дендронизированные полимеры [1] (или дендронизированные полимеры ) представляют собой линейные полимеры , к каждой повторяющейся единице которых прикреплены дендроны. Дендроны представляют собой регулярно разветвленные древовидные фрагменты, а у более крупных фрагментов полимерная основа обернута, образуя колбасоподобные цилиндрические молекулярные объекты. На рисунке 1 показано мультяшное изображение, где позвоночник показан красным, а дендроны, похожие на ломтики торта, - зеленым. Он также предоставляет конкретную химическую структуру, показывающую основную цепь полиметилметакрилата (ПММА), метильная группа которого заменена дендроном третьего поколения (три последовательные точки ветвления).
 |  |
Рисунок 1. Мультяшное изображение (слева) и конкретный пример дендронизированного полимера третьего поколения (справа). Периферийные аминогруппы модифицируются заместителем X, который часто является защитной группой . После снятия защиты и модификации могут быть достигнуты существенные изменения свойств. Индекс n обозначает количество повторяющихся единиц.
Структура и приложения
[ редактировать ]Дендронизированные полимеры могут содержать несколько тысяч дендронов в одной макромолекуле и имеют вытянутую анизотропную структуру. более или менее сферической формы В этом отношении они отличаются от дендримеров , в которых несколько дендронов прикреплены к небольшому точечному ядру, что приводит к изотропной структуре. Как показывает изображение атомно-силовой микроскопии, в зависимости от поколения дендронов полимеры различаются по толщине (рис. 2). Нейтральные и заряженные дендронизированные полимеры хорошо растворимы в органических растворителях и в воде соответственно. Это связано с их низкой склонностью к запутыванию. Дендронизированные полимеры были синтезированы, например, с полиметилметакрилатными, полистирольными , полиацетиленовыми , полифениленовыми , политиофеновыми , полифлуореновыми , поли(фениленвиниленовыми) , поли(фениленацетиленовыми) , полисилоксановыми , полиоксанорборненовыми , поли(этилиминовыми) (ПЭИ) основными цепями. Были получены молярные массы до 200 000 000 г/моль. [2] Дендронизированные полимеры исследовались с целью контроля объемной структуры, чувствительности к внешним раздражителям, химии одиночных молекул, шаблонов для образования наночастиц , катализа, электрооптических устройств и биологических приложений. Особенно привлекательным является использование водорастворимых дендронизированных полимеров для иммобилизации ферментов на твердых поверхностях (внутри стеклянных трубок или микрофлюидных устройств) и для приготовления дендронизированных полимер-ферментных конъюгатов. [3] [4] [5]
Рисунок 2. Изображение высоты, полученное с помощью атомно-силовой микроскопии, совместно полученных дендронизированных полимеров поколений с первого по четвертое (PG1-PG4), отражающее различную толщину и кажущуюся длину персистентности для каждого поколения.
Рисунок 3. Схематическое изображение молекулярной гибридной структуры (конъюгата) между дендронизированным полимером и двумя разными ферментами HRP (пероксидаза хрена) и SOD (Cu,Zn-супероксиддисмутаза). PDB (СОД): 1SXA; PDB (HRP): 1ATJ; Модификация сахара HRP от Gray & Montgomery, Carbodrive Research , 2006 , 341 , 198-209. Структура Денпола: Bertran et al. РСК Адв. , 2013 , 3 , 126-140.
Синтез
[ редактировать ]Двумя основными подходами к этому классу полимеров являются макромономерный путь и путь присоединения. В первом случае полимеризуется мономер, который уже несет в себе дендрон окончательного размера. В последнем случае дендроны строятся поколение за поколением непосредственно на уже существующем полимере. Рисунок 4 иллюстрирует разницу для простого случая. Путь макромономера приводит к более коротким цепям для более высоких поколений, а путь присоединения склонен приводить к несовершенству структуры, поскольку для каждой макромолекулы необходимо выполнить огромное количество химических реакций.
История
[ редактировать ]Название «дендронизированный полимер», которое в настоящее время принято во всем мире, было придумано Шлютером в 1998 году. [6] Первое сообщение о такой макромолекуле, которая в то время называлась «Стержнеобразный дендример», восходит к патенту Томалии в 1987 году. [7] За этим последовало первое упоминание Персеком в открытой литературе полимера с «коническими боковыми цепями» в 1992 году. [8] В 1994 году был признан потенциал этих полимеров как цилиндрических нанообъектов . [9] Многие группы по всему миру внесли свой вклад в эту область. Их можно найти в обзорных статьях. [10]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Вэйхайская компания дендримерных технологий Вэйхай CY, Ltd» . www.whcyd.com . Архивировано из оригинала 13 августа 2013 года . Проверено 14 января 2022 г.
- ^ Б. Чжан, Р. Вепф, К. Фишер, М. Шмидт, С. Бесс, П. Линднер, Б. Т. Кинг, Р. Сигел, П. Шуртенбергер, Ю. Талмон, Ю. Дин, М. Крегер, А. Гальперин, А.Д. Шлютер, Ангью. хим. Эд. 2011 , 50 , 737.
- ^ С. Форнера, Т. Бауэр, А.Д. Шлютер, П. Вальде, Дж. Матер. хим. 2012 , 22 , 502.
- ^ С. Форнера, П. Кун, Д. Ломбарди, А.Д. Шлютер, П.С. Диттрих, П. Вальде, ChemPlusChem 2012 , 77 , 98.
- ^ А. Гроцки, Т. Наузер, Х. Эрдоган, А. Д. Шлютер, П. Вальде, Дж. Ам. хим. Соц. 2012 , 134 , 11392.
- ^ A. D. Schlüter, Top. Curr. Chem. 1998 , 197 , 165.
- ^ Д. А. Томалия, П. М. Кирхофф, Патент США 4,694,064, 1987 г ..
- ^ В. Персек, Дж. Хек, М. Ли, Г. Унгар, А. Альварес-Кастильо, Дж. Матер. хим. 1992 , 2 , 1033.
- ^ Р. Фройденбергер, В. Клауссен, А.Д. Шлютер, Х. Валлмайер, Полимер 1994 , 35 , 4496.
- ^ А.Д. Шлютер, Дж. П. Рабе Ангью. хим. Они. Пшеница. 2000 , 39 , 864-883; А. Чжан, Л. Шу, З. Бо, А. Д. Шлютер, Macromol. хим. Физ. 2003 , 204 , 328-339; А.Д. Шлютер, Топ. Курс. хим. 2005 , 245 , 151-191; Х. Фрауэнрат Прог. Полим. наук. 2005 , 30 , 325-384. Б.М. Розен, К.Дж. Уилсон, Д.А. Уилсон, М. Петерка, Г-н Имам В. Персек, Chem. Замри . 2009 , 109 , 6275-6540; Ю. Чен, С. Сюн, Chem. Общий. 2010 , 46 , 5049; Дж. И. Паес, М. Мартинелли, В. Брунетти, М. К. Струмия, Полимеры 2012 , 4 , 355.