Дендронизированные полимеры [1] (или дендронизированные полимеры ) представляют собой линейные полимеры, к каждой повторяющейся единице, к которой прикреплены дендроны. Дендроны представляют собой правильно разветвленные древовидные фрагменты, а для более крупных полимерная основа обернута, чтобы образовывать цилиндрические молекулярные объекты, похожие на сосиски. На рис. 1 показано мультипликационное изображение, в котором хребет выделен красным, а дендроны в виде ломтиков торта - зеленым. Он также обеспечивает конкретную химическую структуру, показывающую основную цепь полиметилметакрилата (ПММА), метильная группа которого заменена дендроном третьего поколения (три последовательные точки ветвления).
Рис. 1. Карикатура (слева) и конкретный пример дендронизированного полимера третьего поколения (справа). Периферические аминогруппы модифицируются заместителем X, который часто является защитной группой . После снятия защиты и модификации могут быть достигнуты существенные изменения свойств. Нижний индекс n обозначает количество повторяющихся единиц.
Структура и приложения
Дендронизированные полимеры могут содержать несколько тысяч дендронов в одной макромолекуле и иметь вытянутую анизотропную структуру. В этом отношении они отличаются от дендримеров более или менее сферической формы , где несколько дендронов прикреплены к небольшому точечному ядру, что приводит к изотропной структуре. В зависимости от поколения дендронов полимеры различаются по толщине, как показывает изображение, полученное с помощью атомно-силовой микроскопии (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 полиметилметакрилатом, полистиролом , полиацетиленом , полифениленом , политиофеном , полифлуореном , поли (фениленвиниленом) , поли ( фениленацетиленом ) , полисилоксаном , полиоксанорборненом , поли (этиленимином) (PEI). Получены молярные массы до 200000000 г / моль. [2] Дендронизированные полимеры были исследованы для / в качестве контроля объемной структуры, реакции на внешние стимулы, химии отдельных молекул, шаблонов для образования наночастиц , катализа, электрооптических устройств и биологических приложений. Особенно привлекательно использование водорастворимых дендронизированных полимеров для иммобилизации ферментов на твердых поверхностях (внутри стеклянных пробирок или микрофлюидных устройств) и для приготовления конъюгатов дендронизированный полимер-фермент. [3] [4] [5]
Рис. 2. Высотное изображение, полученное с помощью атомно-силовой микроскопии, совместно приготовленных дендронизированных полимеров поколений с первого по четвертое (PG1-PG4), отражающее различную толщину и кажущуюся длину стойкости для каждого поколения.
Рисунок 3. Схематическое изображение молекулярной гибридной структуры (конъюгата) между дендронизированным полимером и двумя различными ферментами HRP (пероксидаза хрена) и SOD (Cu, Zn-супероксиддисмутаза). PDB (SOD): 1SXA; PDB (HRP): 1ATJ; Модификация сахара HRP из Gray & Montgomery, Carbohydrate Research , 2006 , 341 , 198-209. Структура Денпола: Бертран и др. RSC Adv. , 2013 , 3 , 126-140.
Синтез
Два основных подхода к этому классу полимеров - это путь макромономера и путь присоединения. В первом случае полимеризуется мономер, который уже несет дендрон окончательного размера. В последнем случае дендроны строятся поколение за поколением непосредственно на уже существующем полимере. Рисунок 4 иллюстрирует разницу для простого случая. Макромономерный путь приводит к более коротким цепям для более высоких поколений, а путь присоединения склонен приводить к дефектам структуры, поскольку для каждой макромолекулы необходимо проводить огромное количество химических реакций.
История
Название «дендронизированный полимер», которое между тем признано во всем мире, было придумано Шлютером в 1998 году. [6] Первое сообщение о такой макромолекуле, которая в то время называлась «палочковидный дендример», восходит к патенту Томалии в 1987 году [ 7], за которым последовало первое упоминание Персека 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]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ [1]
- ^ Б. Чжан, Р. Вепф, К. Фишер, М. Шмидт, С. Бессе, П. Линднер, Б. Т. Кинг, Р. Зигель, П. Шуртенбергер, Ю. Талмон, Ю. Динг, М. Крегер, А. Гальперин, AD Schlüter, Angew. Chem. Int. Эд. 2011 , 50 , 737.
- ^ С. Форнера, Т. Бауэр, А. Д. Шлютер, П. Вальде, J. Mater. Chem. 2012 , 22 , 502.
- ^ С. Форнера, П. Кун, Д. Ломбарди, А. Д. Шлютер, П. С. Диттрих, П. Вальде, ChemPlusChem 2012 , 77 , 98.
- ^ А. Grotzky, Т. Наузер, Х. Эрдоган, Д. Шлютер, П. Вальд, J. Am. Chem. Soc. 2012 , 134 , 11392.
- ↑ AD Schlüter, Top. Curr. Chem. 1998 , 197 , 165.
- ^ Д. Tomalia, П. М. Кирхгофа, патент США 4694064 1987 .
- ^ В. Percec, Дж Хека, М. Ли, Г. Унгер, А. Альварес-Кастильо, J. Mater. Chem. 1992 , 2 , 1033.
- ^ Р. Фройденбергер, В. Клауссен, А. Д. Шлютер, Х. Валмайер, Полимер 1994 , 35 , 4496.
- ^ AD Schlüter, JP Rabe Angew. Chem. Int. Эд. 2000 , 39 , 864-883; А. Чжан, Л. Шу, З. Бо, А. Д. Шлютер, Macromol. Chem. Phys. 2003 , 204 , 328–339; А. Д. Шлютер, Вверх. Curr. Chem. 2005 , 245 , 151–191; H. Frauenrath Prog. Polym. Sci. 2005 , 30 , 325-384. BM Rosen, CJ Wilson, DA Wilson, M. Peterca, MR Imam V. Percec, Chem. Ред . 2009 , 109 , 6275-6540; Y. Chen, X. Xiong, Chem. Commun. 2010 , 46 , 5049; Дж. И. Паес, М. Мартинелли, В. Брунетти, М. С. Струмиа, Полимеры 2012 , 4 , 355.