Selbstaufbau Morphologien Gewonnen aus Helical Polycarbodiimid-Copolymere und deren Triazolderivate

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, einen rationalen synthetischen Ansatz für helikale Polycarbodiimide zu demonstrieren, die modifizierbare Anhängergruppen tragen, und die daraus zusammengesetzten Sekundärstrukturen mittels Rasterkraftmikroskopie sichtbar zu machen. Diese Studien sind von besonderem Interesse, um experimentelle Verfahren zur Herstellung wünschenswerter Architekturen zu entwickeln. Diese Architekturen können dann als potenzielle Sensoren, optische Schalter oder biomedizinische Anwendungen genutzt werden.

Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie leicht auf verschiedene Polycarbodiimid-Gerüste angewendet werden kann, um spezifische Baugruppen wie Donuts, Bänder, Fasern, Superhelices, Kugeln und so weiter herzustellen. Die Implikation dieser Technik erstreckt sich auf die Verwendung von helikalen Polycarbodiimid-Gerüsten als potenzielle Wirkstoffträger. Denn diese partyartigen Mikromoleküle ordnen sich auf kontrollierbare Weise zu einer einzigartigen Architektur zusammen.

Um dieses Verfahren zu starten, geben Sie ein Gramm ET-Monomer und 0,894 Gramm pH-Monomer in ein sauberes 20-Milliliter-Szintillationsfläschchen, das einen magnetischen Rührstab in einer Handschuhbox enthält. Geben Sie dann 0,018 Gramm BINOL-Katalysator in das Szintillationsfläschchen. Fügen Sie etwa drei bis fünf Milliliter wasserfreies Chloroform hinzu und rühren Sie vorsichtig um, um sowohl das Monomer als auch den Katalysator aufzulösen.

Lassen Sie das Reaktionsgemisch nach dem Verschließen des Fläschchens über Nacht bei 25 Grad Celsius rühren. Lösen Sie das Polymer in fünf bis zehn Millilitern Chloroform wieder auf und fällen Sie es in 250 Millilitern Methanol wieder aus, um den Restkatalysator zu entfernen. Trocknen Sie dann das Fällmittel 24 Stunden lang unter Hochvakuum, um das Methanol zu entfernen.

Geben Sie in der Handschuhbox fünf Milliliter wasserfreies THF und einen magnetischen Rührstab in ein Szintillationsfläschchen mit 0,25 g R 50 Ethynol 50 Phenolzusammensetzung. Geben Sie dann 0,146 Gramm des gewünschten Amits in das Szintillationsfläschchen. Geben Sie anschließend 0,022 Gramm Kupferiodid-Katalysator in das Szintillationsfläschchen.

Lassen Sie die Lösung zwei Minuten lang rühren, um eine homogene Suspension zu bilden. Geben Sie nun 0,713 Gramm DBU in die homogene Suspension und lassen Sie sie zwei Stunden lang bei 25 Grad Celsius rühren. Die zyklische Reaktion muss zwei Stunden lang durchgeführt werden.

Lange Reaktionszeiten sollten vermieden werden, um die Bildung harter Gele, wie z. B. unlöslicher unlöslicher organischer Lösungsmittel, zu verhindern. Nachdem Sie das Fläschchen aus dem Handschuhfach genommen haben, entfernen Sie den magnetischen Rührstab und injizieren Sie die grünliche, gelartige Lösung in 250 Milliliter kaltes Methanol, das 0,5 Milliliter DBU enthält. Sammeln Sie das gebildete Triazolpolymer durch Filtration mit einem 15-Milliliter-Frittentrichter und waschen Sie es einmal mit 250 Millilitern Methanol.

Nach Wiederholung der Reinigung das Produkt der Klickreaktion 24 Stunden lang unter Hochvakuum trocknen, um das Methanol zu entfernen. Mischen Sie in der Handschuhbox 0,029 g Kupferchlorid-Katalysator mit 0,1 g des Makroinitiators in einem Szintillationsfläschchen mit 0,101 g PMDETA. Nachdem Sie einen magnetischen Rührstab in das Fläschchen gegeben haben, fügen Sie 1,51 Gramm frisch destilliertes Styrol hinzu.

Fügen Sie dann etwa 12 Milliliter wasserfreies Toluol hinzu, um die Reagenzien aufzulösen. Sobald das Fläschchen verschlossen und aus dem Handschuhfach genommen wurde, tauchen Sie es in ein Ölbad und erhöhen Sie die Temperatur. Das Reaktionsgemisch wird bei der gewünschten Temperatur 12 Stunden lang in einem Abzug gerührt.

Nach dem Entfernen des magnetischen Rührstabs wird das Reaktionsgemisch in 250 Milliliter kaltes Methanol gegossen, das 0,5 Milliliter DBU enthält. Sammeln Sie dann die gebildeten Flocken durch Filtration mit einem 15-Milliliter-Frittentrichter und waschen Sie das Material einmal mit etwa 50 Millilitern kaltem Methanol. Jede polymere Stammlösung wird vor der Abscheidung auf einem Siliziumwafer durch einen 0,45-Mikrometer-PTFV-Spritzenvorsatzfilter filtriert.

Unmittelbar nach dem Abscheiden von 200 Mikrolitern Probe auf dem Siliziumwafer wird mit einer Spin-Coating-Maschine die gesamte Waferoberfläche mit einem gleichmäßigen Polymerfilm für AFM-Messungen bedeckt. Hier ist die durch Binal, R- oder S-Titankatalysatoren vermittelte Koordinationsinsertionspolymerisation, die zu den Polycarbodiimiden der R- und S-Serie führt, dargestellt. Die Synthese der Triazol-Polycarboximide, die als Makroinitiatoren in der ATRP-Reaktion zur Herstellung von Polycarbodiimid-g-Polystyrolen oder PSPCDs verwendet werden, ist hier dargestellt.

Makromoleküle können sich in einem dünnen Film selbst anordnen, um eine Vielzahl komplexer supermolekularer Architekturen zu bilden, wie z. B. Fasern, geschlungene Fasern, Superhelices, faserige Netzwerke, Bänder, wurmartige Aggregate, toroidale Strukturen und Krater. Hier ist ein molekulares Modell des Triazol-Makroinitiators zu sehen. AFM-Bilder von Alkin-PCDs bestätigen die Bildung faserartiger Morphologien.

Im Allgemeinen führte die Verdünnung von Stammlösungen zu einer Verringerung der Größe der gebildeten aggregierten Morphologien. Die Morphologien, die aus PSPCDs gebildet werden, die aus Chloroform-Stamm spinbeschichtet sind, sind hier dargestellt. Im Gegensatz zum Aggregationsverhalten von Alkinpolycarbodiimiden in Chloroform ergab die Untersuchung von PSPCDs sowohl kraterartige Anordnungen als auch nanoskalige Aderarchitekturen als vorherrschende Motive.

Hier sind AFM-Bilder von PSPCDs gezeigt, die auf die Bildung diskreter Nanosphären hinweisen, wenn ein einzelnes oder binäres Lösungsmittelsystem für die Probenabscheidung angewendet wird, mit konzentrationsabhängigen Partikelgrößen. Hier wird die Assemblierung der einzelnen Makromoleküle zu kugelförmigen Nanopartikeln gezeigt, die eng mit den vom REM gemessenen Morphologien übereinstimmen. Bemerkenswert ist, dass die größeren mikrometergroßen Aggregate von einzelnen Nanopartikeln, die miteinander agglomeriert sind, beeinträchtigt werden können.

Das Spin-Coating-Verfahren stellt eine bequeme Möglichkeit dar, mehrere Typ-Morphologien, einschließlich Fasern, Superhelices, Donut-ähnliche Architekturen, Mikrosphären, auf der Grundlage von Ethynolpolycarbodiimiden und ihren jeweiligen Polystyrolderivaten reproduzierbar herzustellen. Bei der Herstellung von Polycarbodiimid-Filmen auf Siliziumwafern sollten diese für die AMF-Bildgebung einige Stunden an der Luft getrocknet werden. Dieses Mal werden wir diese Makromoleküle dazu bringen, sich selbst zu bestimmten identifizierbaren Morphologien zu organisieren.

Und als wichtige praktische Erkenntnis der Studien gilt, dass die Bildung von Sekundärstrukturen stark von der Konzentration und dem Lösungsmittel beeinflusst wird. Nach diesem Verfahren können andere Methoden, wie z. B. TEM, REM und XRD, durchgeführt werden. Dies ermöglicht es uns, zusätzliche Fragen zur Struktur der helikalen Polycarbodiimide zu stellen.

Unser Ziel ist es, Materialien mit präzise kontrollierten Kyro-Architekturen und einstellbaren Eigenschaften zu entwickeln. Zukünftige Anwendungen dieses Verfahrens in Bezug auf Polycarbodiimide könnten die Entwicklung von Kyro-Sensoren oder die Konstruktion von sphärischen Aggregaten als Träger für die Wirkstoffabgabe umfassen. Darüber hinaus können wir neuartige molekulare Gerüste entwerfen, die definierte Mikrostrukturen besitzen, die interessante kyro-optische Schalteigenschaften aufweisen