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Nous décrivons tout d'abord la synthèse et la purification de PEG-MM B à partir de 3 kDa O-(2-aminoéthyl) de polyéthylène glycol (PEG-NH 2) et norbornène-N-hydroxysuccinimidyle (NHS) ester. Le premier composé peut être acheté auprès de Sigma Aldrich Inc., ou préparé par polymérisation anionique selon l'une des procédures de la littérature 22,23. Ce dernier composé peut être préparé en deux étapes selon un mode opératoire publié 21. Ensuite, nous décrivons la synthèse du catalyseur A de disponible dans le commerce catalyseur de Grubbs de 2ème génération. Nous démontrons puis l'utilisation de cet ensemble pour la synthèse de BASP-brosse première. Cette expérience détaille la procédure pour faire BASPs avec N = 10, 15, et 20 à partir d'un BI avec DP = 10. Toutes les réactions ont été réalisées dans une hotte de laboratoire en utilisant des flacons à scintillation standard.
ATTENTION: Toujours porter des gants, un sarrau de laboratoire, etverres, et suivre les pratiques de sécurité des laboratoires communs lorsque l'on travaille avec des produits chimiques dangereux. Tout solvant organique doit être manipulé dans une hotte. Les solides peuvent être pesés sur une balance à l'extérieur de la hotte. Les produits chimiques doivent pas entrer en contact avec la peau, les yeux ou la bouche. Il est fortement recommandé de lire la fiche signalétique pour chaque solvant et solide utilisé dans cette procédure avant de commencer.
Une. Préparation de PEG-MM B
- Ajouter PEG-NH 2 (300 mg, 0,0001 mole, 1,0 éq) dans un flacon de 40 ml de scintillation équipé d'un barreau d'agitation.
- Dissoudre le PEG-NH 2 dans 3 ml d'anhydre N, N-diméthylformamide (DMF).
- Ajouter 36 mg de norbornène-NHS ester (0,000105 mol, 1,05 éq) 21.
- Boucher le flacon et on agite le mélange réactionnel pendant une nuit à température ambiante.
- Retirer le barreau d'agitation et ajouter de l'éther diéthylique à la solution de réaction pour précipiter le PEG B-MM.
- Filtrer la grippe blancFFY précipiter et laver abondamment avec de l'éther éthylique. En variante, transférer la suspension dans un tube à centrifuger de 50 m, centrifuger à 4000 rpm pendant 5 min à température ambiante, puis décanter le surnageant. Ajouter de l'éther frais de diéthyle, centrifugeuse, et décanter à nouveau. Nous vous recommandons de répéter cette procédure 3x pour un total de 5x.
- Sécher le précipité sous vide pendant 24 heures pour éliminer l'éther éthylique résiduel.
2. La purification de PEG-MM
Dans notre précédent rapport, le PEG-MM B a été préparé à partir du commerce PEG-NH 2 et a été utilisé pour la synthèse de BASP sans purification supplémentaire après séchage (c'est à dire, après l'étape 1.7). Dans cette étude, nous faisons varier le PEG-NH2 source (commercial contre maison), et on compare les résultats de la formation BASP avant et après purification chromatographie préparative de liquide à haute performance plus rigoureux (prep-HPLC) MM. Dans la suite de cette étude, le drMM ied obtenu après l'étape 1.7 est dénommé B1. Prep-HPLC a été utilisée pour purifier B1 B2 pour donner. Une CLHP preparative MM purifiée analogue synthétisé au laboratoire par l'intermédiaire d'une polymérisation anionique est dénommé B3. Prep-HPLC a été réalisée en utilisant un Beckmann Coulter HPLC (127p module solvant et le module de détection de 166p) avec une boucle d'échantillon de 1 ml et une colonne en phase inverse Agilent Zorbax 300SB-C18 PrepHT à la température ambiante.
- Mise en place HPLC avec un solvant A: eau désionisée (système de purification Millipore, 18,2 Ω) avec de l'acide acétique à 1%, solvant B: acétonitrile.
- Amorcer les pompes et équilibrer la colonne avec 95% de A et de 5% B.
- Dissoudre le PEG-MM dans de l'acétonitrile ou du MeOH (150 mg / ml).
- Filtrer à travers un filtre en nylon de 13 mm seringue de 0,45 um.
- Définit la méthode HPLC:
- Débit: 20 ml / min
- 0-1 min: gradient linéaire de 10% de B et 90% A
- 1-10 min: linear gradient B à 90% et 10% A
- 10-13 min: commutateur aux conditions initiales (5% de B et 95%) et rééquilibrer la colonne
- Régler détecteur UV pour détecter l'absorbance à 256 nm - Charger 0,8 ml d'échantillon dans la boucle d'échantillonnage.
- Injecter l'échantillon.
- Recueillir le pic principal d'absorption (dans les conditions spécifiées, le produit est élue entre 5-7 min).
- Répéter au besoin. Combiner les fractions pures ensemble dans un ballon à fond rond.
- Retirez tout le solvant par évaporation rotative.
- Reprendre le produit dans du dichlorométhane et ajouter du sulfate de sodium. Secouer ou remuer régulièrement le ballon pour ≅ 1 h doucement.
- Filtrer le mélange en utilisant un filtre en verre fritte.
- Concentrer par évaporation rotative. Sécher sous vide pendant une nuit.
- Le PEG-MM peut être caractérisé par RMN 1H dans CD 2 Cl 2 (15-20 mg/0.7 ml CD 2 Cl 2, 500 MHz ou supérieur recommandé avec plus de 128 analyses et retard de relaxation, d1= 2,0 s), et MALDI-TOF en utilisant le mode d'ionisation positif et de 2 - (4-hydroxyphenylazo) de l'acide benzoïque en tant que matrice MALDI.
- Le PEG-MM peut être conservé pendant des mois dans un flacon à scintillation à 4 ° C.
3. Préparation du catalyseur A
- Ajouter catalyseur de Grubbs de 2ème génération (500 mg, 0,589 mmol) à un flacon de 20 ml muni d'un barreau d'agitation.
- Ajouter de la pyridine (environ 0,474 ml, 5,89 mmol, 10 éq) dans le flacon. La couleur de la solution devrait immédiatement changer du rouge au vert. Laisser la réaction de remuer jusqu'à ce que la totalité de la couleur rouge a disparu et la solution est devenue visqueuse (15-30 min).
- Remplir le flacon de réaction avec du pentane froid pour précipiter un complexe.
- On filtre la suspension pour recueillir le précipité vert (catalyseur A). Laver 4x avec 15 ml de pentane froid.
- Sécher le solide vert sous vide pendant une nuit.
- Un complexe peut êtrestocké pendant plusieurs mois à température ambiante dans un dessiccateur de paillasse sans perte significative d'activité. Pour des précautions supplémentaires, nous stockons généralement complexe dans un congélateur -20 C ° à l'intérieur d'une boîte à gants. Montants pour plus de commodité, nous avons pré-peser connue d'un dans 4 flacons de scintillation ml immédiatement après séchage (étape 3.5). Nous conservons alors ces flacons dans la boîte à gants congélateur. Lorsque vous êtes prêt à exécuter une réaction ROMP, nous prenons tout simplement un flacon hors de la boîte à gants et utilisons comme décrit ci-dessous (étape 4.4).
4. Préparation de la solution mère de brosse polymère vivant (BI) avec DP = 10
- Dans un flacon de 3 ml avec un bouchon à vis étanche aux gaz équipé d'un barreau d'agitation, peser 65 mg (0,020 mmol, 10 éq) de MM B. Ce montant correspond à 20 mg de MM pour chacune des trois tailles différentes de BASPs, et 5 mg pour une analyse GPC restes de la BI. Utiliser une spatule pour ajouter le MM directement au fond du flacon. Try pour empêcher le matériau d'adhérer aux parois de la fiole que ce scénario pourrait conduire à une contamination MM dans le produit final BASP.
- Dissoudre le MM B dans 158 pi de THF. Plafonner immédiatement le flacon après l'ajout de THF pour éviter l'évaporation du solvant. Remarque: La concentration finale en MM lors de la polymérisation doit être de 0,05 M. Si 158 ul de THF sont ajoutés ici, puis 243 pl de solution de catalyseur, l'étape 4.4, sera ajouté pour donner 401 ul de THF totale, ce qui correspond à [MM ] = 0,05 M. La quantité de solvant lors de cette étape peut être modifiée, tant que la quantité de solvant lors de l'étape 4.4 est également modifiée pour donner [MM] 0.05. Nous avons constaté que les polymérisations effectuées avec [MM] <0,05 parfois ne procède pas à une conversion complète.
- Laisser la solution en remuant jusqu'à ce que le MM est dissous. Chauffer légèrement si nécessaire. Éviter les éclaboussures la solution visqueuse sur les côtés ou le bouchon du flacon.
- Ensuite, ajouter une quantité connue (2,8mg pour cet exemple) de catalyseur A à un flacon de 3 ml (ou obtenir un flacon pré-pesé avec le catalyseur A). Ajouter du THF anhydre (466 pi dans cet exemple) pour donner une solution de catalyseur de 6 mg / ml. Cap immédiatement le flacon. Laisser le catalyseur pour dissoudre complètement;. Secouer doucement le flacon si nécessaire cette solution de catalyseur doit être utilisé immédiatement pour ROMP. Note 1: La solution de catalyseur doit être de couleur vert forêt. Si elle est noire, ou brun verdâtre, il a probablement décomposé, et il ne sera probablement pas donner des résultats satisfaisants de ROMP. Si la décomposition se produit, nous vous proposons la préparation du catalyseur frais (conformément à l'article 3 ci-dessus), ou en utilisant du THF fraîchement distillé. Note 2: La quantité de THF ajouté à A est choisi de sorte que le dernier [MM] est de ~ 0,05. Ce montant peut être réglé, aussi longtemps que les ajustements compensatoires sont prises à la solution MM à l'étape 4.2.
- Ajouter 243 pi (1,46 mg; 1 éq B ) de la solution de catalyseur rapidement (non goutte à goutte) à la solution sous agitation de MM. Essayez de garder la pointe de l'aiguille juste au-dessus de la solution MM lors de l'ajout de la fiole. Éviter les éclaboussures le mélange de réaction sur les côtés et bouchon du flacon, comme des éclaboussures peut conduire à MM résiduelle et BI impureté dans la finale BASP.
- Boucher le flacon immédiatement et laisser le malaxage du mélange de réaction pendant 15 min pour former la brosse macroamorceur (BI).
5. Formation de BASPs
- Ajouter 3,6 ± 0,1 mg (6,18 mol, 10 éq à la quantité de BI à être transféré à l'étape 5.2), 5,5 ± 0,1 mg (9.28μmol, 15 eq au montant de la BI à être transféré à l'étape 5.2), et 7,3 ± 0,1 mg (12.4μmol, 20 éq à la quantité de BI à être transféré à l'étape 5.2) de réticulation C à trois différents flacons de 3 ml équipées de barreaux d'agitation. Essayez de peser l'agent de réticulation directement sur le fond de la fiole pour empêcher la matière d'adhérer aux parois de la fiole. Note: Le réticulant C n'est pas très soluble dans le THF. Pour cette raison, le solide est utilisé directement dans l'étape suivante. Dans les cas où l'agent de réticulation est soluble, puis d'une solution mère concentrée d'agent de reticulation peut être réalisée et les diverses quantités de cette solution peut être transférée dans des flacons. Là encore, la concentration des polymérisations finales doit être> 0,05 M, si le solvant est ajouté à l'agent de réticulation puis une réduction compensatoire de solvant doit être faite ailleurs.
- Ajouter 123 pi (0,618 mol) de la solution BI pour chacun des trois flacons contenant C. Essayez de garder la pointe de l'aiguille juste au-dessus l'agent de réticulation solide lors de l'ajout de la fiole. Ajouter la solution BI à la fois plutôt que goutte à goutte.
- Boucher les fioles et remuer les réactions à température ambiante pendant jusqu'àachèvement. Avec cette MM spécifique et la combinaison de réticulation, la réaction est complète en ~ 4 h; agitation continue jusqu'à 24 heures n'a pas d'effet perceptible sur la croissance de la BASP. Surveillance par GPC pour assurer la conversion complète de BI.
- Étancher les réactions par addition d'une goutte de l'éther de vinyle et d'éthyle de la solution restante BI et chacun des N = 10, 15, et 20 BASP mélanges réactionnels. Agiter pendant 10 min pour assurer l'extinction complète.
6. GPC Préparation de l'échantillon
Les résultats GPC-Malls ont été obtenus sur un système LC Agilent 1260 équipé d'une colonne Shodex GPC KD-806m, un détecteur Wyatt aube Heleos-II commerciaux, et une Wyatt Optilab T-Rex détecteur d'indice de réfraction de la température ambiante. DMF avec 0,025 M de LiBr à un débit de 1,0 ml / min a été utilisé comme éluant. Les résultats ont été analysés à l'aide Astra 6 logiciel fourni par Wyatt.
- En utilisant une nouvelle pipette en verre pour chaque flacon de réaction, Trempe le bout de la pipette dans la solution de réaction de dresser un petit échantillon de la réaction. Laver à l'intérieur de la pipette avec 250 ul de 0,025 M de LiBr dans du DMF pour donner une concentration finale d'environ 3 mg / ml.
- Filtrer l'échantillon dilué à travers un filtre de polytétrafluoroéthylène de 0,45 um avant le dépôt de l'échantillon dans un flacon GPC.
- Mise en place GPC-Malls pistes et analyser les résultats une fois que les essais sont terminés.
Liste des abréviations:
A: Grubbs 3 catalyseur de bis-pyridine ème génération
B: poly (éthylène glycol) (PEG) macromonomère (MM)
B1: PEG MM préparé en utilisant disponible dans le commerce (Aldrich) PEG-NH 2 et utilisé sans purification HPLC.
B2: PEG MM préparé à l'aide disponible dans le commerce (Aldrich) PEG-NH 2 et après purification par CLHP.
B3: PEG MM préparé en utilisant nouvellement synthétisé PEG-NH 2 et après purification par CLHP.
BASP: polymère en étoile brosse-bras
BI: séjour initiateur de brosse
C: agent de réticulation photodégradable
Ð: molaire indice de polydispersité de masse
DMF: N, N-diméthylformamide
DP: polymérisation de degré moyen en nombre
GPC: chromatographie par perméation de gel
Prep-HPLC: Chromatographie liquide haute performance preparative
CENTRES: multi-angle de diffusion de lumière laser
MM: macromonomère
MW: poids moléculaire
M w: mo moyenne de poidsmasse lar
N: nombre d'équivalents d'agent de reticulation (rapport de C à A)
NHS: N-hydroxysuccinimidyle
PEG: polyéthylène glycol
PEG-MM: PEG-norbornène macromonomère (également dénommé composé B)
ROMP: polymérisation par métathèse par ouverture de cycle
THF: tétrahydrofuranne