$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
We hebben eerst de synthese en zuivering van PEG-MM B beschrijven van 3 kDa O-(2-aminoethyl) polyethyleenglycol (PEG-NH2) en norborneen-N-hydroxysuccinimidyl (NHS) ester. De eerstgenoemde verbinding kan worden gekocht bij Sigma Aldrich Inc, of bereid via anionische polymerisatie volgens literatuurprocedures 22,23. De laatste verbinding kan worden bereid in twee stappen volgens een gepubliceerde werkwijze 21. Vervolgens beschrijven we een synthese van de katalysator A uit commercieel beschikbare Grubbs 2 e generatie katalysator. We tonen dan het gebruik van dit complex borstelvormige eerst BASP synthese. Dit experiment beschrijft de procedure voor het BASPs met N = 10, 15 en 20 van een BI met DP = 10. Alle reacties werden uitgevoerd in een zuurkast met standaard scintillatieflesjes.
LET OP: Draag altijd handschoenen, een lab-jas, en labglazen, en volg gemeenschappelijke laboratoriumveiligheid praktijken bij het werken met gevaarlijke chemische stoffen. Elk organisch oplosmiddel moet in een zuurkast worden behandeld. Vaste stoffen kunnen worden afgewogen op een balans buiten de zuurkast. Chemicaliën mogen niet in contact met de huid, ogen of mond komen. Het wordt sterk aanbevolen om de MSDS read voor elke oplosmiddel en solide gebruikte in deze procedure voor het begin.
1. Bereiding van PEG-MM B
- Add PEG-NH2 (300 mg, 0,0001 mol, 1,0 eq) in een 40 ml scintillatieflesje uitgerust met een roerstaaf.
- Los het PEG-NH2 in 3 ml watervrij N, N-dimethylformamide (DMF).
- Voeg 36 mg norborneen-NHS-ester (0,000105 mol, 1,05 eq) 21.
- Cap de flacon en het reactiemengsel 's nachts geroerd bij kamertemperatuur.
- Verwijder de roerstaaf en voeg diethylether aan de reactieoplossing precipiteert het PEG-MM B.
- Filter de witte griepffy neerslaan en was uitgebreid met diethylether. Alternatief: breng de suspensie tot 50 m centrifugebuis, centrifuge bij 4000 rpm gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur en decanteer het supernatant. Voeg verse diethylether, centrifuge, en decanteren opnieuw. Wij raden deze procedure te herhalen 3x voor een totaal van 5x.
- Droog het neerslag onder vacuüm gedurende 24 uur om achtergebleven diethylether te verwijderen.
2. Zuivering van PEG-MM
In onze eerdere rapport werd de PEG-MM B bereid uit commercieel verkrijgbaar PEG-NH2 en is gebruikt voor BASP synthese zonder verdere zuivering na drogen (dat wil zeggen na stap 1.7). In deze studie hebben we variëren de PEG-NH2 bron (commercieel versus zelfgemaakte) en we BASP vorming resultaten te vergelijken voor en na strengere preparatieve hogedrukvloeistofchromatografie (prep-HPLC) MM zuivering. In het vervolg van deze studie, de drIED MM verkregen na stap 1.7 wordt aangeduid als B1. Prep-HPLC werd gebruikt om B1 zuiveren B2 geven. Een analoge prep-HPLC gezuiverd MM gesynthetiseerd in ons laboratorium via anionische polymerisatie wordt aangeduid als B3. Prep-HPLC werd uitgevoerd met een Beckmann Coulter HPLC (127P oplosmiddel module en 166p detector module) met een 1-ml monster lus en een Agilent Zorbax 300SB-C18 PrepHT omgekeerde fase kolom bij kamertemperatuur.
- Opstelling HPLC met oplosmiddel A: gedemineraliseerd water (Millipore zuiveringssysteem, 18,2 Ω) met 1% azijnzuur Oplosmiddel B: acetonitril.
- Prime pompen en kolom evenwicht met 95% A en 5% B.
- Los PEG-MM in acetonitril of MeOH (150 mg / ml).
- Filtreer door een 13 mm 0,45 pm Nylon spuit filter.
- Stel HPLC-methode:
- Debiet: 20 ml / min
- 0-1 min: lineaire gradiënt tot 10% B en 90% A
- 1-10 min: linear helling tot 90% B en 10% A
- 10-13 min: overschakelen naar de beginwaarden (5% B en 95%) en opnieuw in evenwicht kolom
- Stel UV-detector om absorptie te detecteren bij 256 nm - Plaats 0,8 ml van het monster op het monster lus.
- Injecteren monster.
- Verzamel de grote absorptie piek (onder de gespecificeerde voorwaarden, het product elueert tussen 5-7 min).
- Herhaal indien nodig. Combineer zuivere fracties samen in een rondbodemkolf.
- Verwijder al het oplosmiddel via roterende verdamping.
- Neem het produkt in dichloormethaan en voeg natriumsulfaat. Schud of roer de kolf regelmatig voor ≅ 1 uur.
- Filtreer het mengsel met behulp van een filter van gesinterd glasfilter.
- Concentreer via roterende verdamping. Droog onder vacuüm gedurende de nacht.
- De PEG-MM kan worden gekarakteriseerd door 1H-NMR CD 2CI 2 (15-20 ml mg/0.7 CD 2 Cl 2, 500 MHz of hoger wordt aanbevolen meer dan 128 scans en relaxatiedelay, d1= 2,0 s) en MALDI-TOF met positieve ionisatie mode en 2 - (4-hydroxyphenylazo) benzoëzuur als de MALDI matrix.
- De PEG-MM worden opgeslagen maanden in een scintillatieflesje bij 4 ° C.
3. Bereiding van katalysator A
- Voeg Grubbs 2 e generatie katalysator (500 mg, 0.589 mmol) aan een 20 ml flesje uitgerust met een roerstaafje.
- Pyridine (ongeveer 0,474 ml, 5,89 mmol, 10 eq) toe te voegen aan de flacon. De kleur van de oplossing moet onmiddellijk veranderen van rood naar groen. Laat de reactie roeren totdat alle rode kleur is verdwenen en de oplossing viskeus (15-30 min).
- Vul het reactieflacon met koud pentaan complexe A precipiteren.
- Filter de schorsing aan de groene neerslag (katalysator A) te verzamelen. Wash 4x met 15 ml koud pentaan.
- Droog de groene vaste stof onder vacuüm gedurende de nacht.
- Complex A kanmaanden opgeslagen bij kamertemperatuur in een exsiccator benchtop zonder significant verlies van activiteit. Voor extra voorzorgsmaatregel, hebben we meestal slaan het complex in een -20 ° C vriezer in een dashboardkastje. Voor het gemak hebben we pre-wegen bekende hoeveelheden van A in 4 ml scintillatieflesjes onmiddellijk na drogen (stap 3.5). We bewaar deze flesjes in het dashboardkastje vriezer. Als u klaar bent om een ROMP reactie uitgevoerd, we nemen gewoon een flacon uit het dashboardkastje en gebruiken zoals hieronder beschreven (stap 4.4).
4. Voorbereiding op voorraad Solution of Living Brush Polymer (BI) met DP = 10
- In een 3 ml injectieflacon met een gasdichte schroefdop voorzien van een roerstaaf, wegen uit 65 mg (0,020 mmol, 10 eq) van MM B. Deze hoeveelheid komt overeen met 20 mg MM voor elk van de 3 verschillende maten BASPs en 5 mg overgebleven voor GPC analyse van de BI. Met een spatel de MM rechtstreeks aan de bodem van de flacon voegen. Try materiaal voorkomen hechten aan de wanden van het flesje en dit scenario zou kunnen leiden tot MM verontreiniging in het uiteindelijke product BASP.
- Los het MM B in 158 pl THF. Onmiddellijk de dop op de flacon na het toevoegen van THF oplosmiddel verdamping te voorkomen. Opmerking: De eindconcentratie van MM tijdens de polymerisatie moet 0,05 M. Indien 158 gl hier THF wordt toegevoegd, vervolgens 243 gl katalysatoroplossing, stap 4.4, zal worden toegevoegd aan 401 ul van THF totaal, dat [MM geven ] = 0,05 M. De hoeveelheid oplosmiddel tijdens deze stap kan worden gevarieerd, zolang de hoeveelheid oplosmiddel tijdens stap 4.4 wordt ook gevarieerd om [MM] 0,05 geven. Wij hebben gevonden dat polymerisaties uitgevoerd met [MM] <0,05 soms niet over tot omzetting te voltooien.
- Laat de oplossing roeren totdat alle MM opgelost. Verwarm lichtjes indien nodig. Vermijd spatten de viskeuze oplossing op de zijkanten of de dop van de flacon.
- Voeg vervolgens een bekende hoeveelheid (2.8mg voor dit voorbeeld) katalysator A een 3 ml flesje (of aanschaffen injectieflacon met vooraf gewogen katalysator A). Voeg watervrij THF (466 pl in dit voorbeeld) een 6 mg / ml katalysatoroplossing geven. De dop op de flacon onmiddellijk. Laat de katalysator om volledig op te lossen;. Schud de flacon indien nodig moet Deze katalysator oplossing onmiddellijk worden gebruikt voor ravotten. Opmerking 1: De katalysator oplossing moet een bos groene kleur. Als het zwart of groen-bruine, dan is waarschijnlijk ontbonden, en het zal waarschijnlijk niet ROMP bevredigende resultaten op. Als ontleding optreedt, raden wij het voorbereiden verse katalysator (volgens punt 3 hierboven), of met behulp van vers gedestilleerd THF. Noot 2: De hoeveelheid THF A wordt gekozen dat de uiteindelijke [MM] is ~ 0,05. Dit bedrag kan worden aangepast, mits compenserende aanpassingen worden gemaakt aan de MM oplossing in stap 4.2.
- Voeg 243 ul (1,46 mg, 1 eq naar B ) van de katalysatoroplossing snel (niet druppelsgewijs) aan het geroerde oplossing MM. Probeer de naald houden net boven de MM oplossing bij toevoegen aan de flacon. Vermijd spatten het reactiemengsel op de zijkanten en de dop van de flacon, als spatten kan leiden tot resterende MM en BI onzuiverheid in de finale BASP.
- Cap de flacon onmiddellijk en laat het reactiemengsel roer gedurende 15 minuten om de borstel macroinitiator (BI) te vormen.
5. Vorming van BASPs
- Voeg 3,6 ± 0,1 mg (6,18 umol, 10 eq om de hoeveelheid BI in stap 5.2 worden overgedragen), 5,5 ± 0,1 mg (9.28μmol, 15 eq om de hoeveelheid BI in stap 5.2 worden overgedragen) en 7,3 ± 0.1 mg (12.4μmol, 20 eq om de hoeveelheid BI in stap 5.2 worden overgedragen) verknopingsmiddel C drie afzonderlijke 3 ml flesjes met roerstaafjes. Probeer de crosslinker rechtstreeks wegen op de bodem van de flacon om materiaal te verhinderen zich te houden aan de zijkanten van de flacon. Opmerking: Crosslinker C niet zeer oplosbaar in THF. Daarom wordt de vaste stof direct in deze stap. Wanneer de crosslinker oplosbaar dan een geconcentreerde voorraadoplossing van crosslinker kan worden gemaakt en verschillende hoeveelheden van deze oplossing kan worden overgebracht naar flesjes. Nogmaals, de concentratie van de uiteindelijke polymerisaties worden> 0,05 M, als oplosmiddel wordt toegevoegd aan de crosslinker vervolgens een compenserende verlaging oplosmiddel moet elders worden.
- Voeg 123 pl (0,618 umol) van de BI-oplossing in elk van de drie flesjes die C. Probeer de naald houden net boven de vaste verharder bij toevoegen aan de flacon. Voeg de BI-oplossing in een keer in plaats van druppelsgewijs.
- Cap de flesjes en roer de reacties bij KT totvoltooiing. Met deze specifieke MM en crosslinker combinatie, de reactie voltooid in ongeveer 4 uur; roeren werd gecontinueerd gedurende maximaal 24 uur heeft geen merkbaar effect op BASP groei. Monitor door GPC volledige omzetting van BI waarborgen.
- Blus de reactie door toevoeging van een druppel ethylvinylether de resterende BI oplossing en elk van de N = 10, 15 en 20 BASP reactiemengsels. Roer gedurende 10 minuten om volledige uitdoving waarborgen.
6. GPC Monstervoorbereiding
De GPC-MALLS resultaten werden verkregen op een Agilent 1260 LC systeem uitgerust met een Shodex GPC KD-806M kolom een Wyatt Dawn Heleos-II MALLS-detector en een Wyatt Optilab t-rex brekingsindex detector bij kamertemperatuur. DMF met 0.025 M LiBr met een stroomsnelheid van 1,0 ml / min werd gebruikt als elutiemiddel. Resultaten werden geanalyseerd met Astra 6 software die door Wyatt.
- Met behulp van een nieuwe glazen pipet voor elke reactie flacon, Dompel de pipet tip in de reactie-oplossing voor het opstellen van een kleine steekproef van de reactie. Was de binnenkant van de pipet met 250 gl 0,025 M LiBr in DMF tot een uiteindelijke concentratie van ongeveer 3 mg / ml.
- Filter de verdunde monster door een 0,45 urn polytetrafluorethyleen filter voordat het afzetten van het monster in een GPC flacon.
- Set-up GPC-MALLS runs en analyseren van de resultaten zodra de runs zijn voltooid.
Lijst van afkortingen:
A: Grubbs 3e generatie bis-pyridine katalysator
B: poly (ethyleenglycol) (PEG) macromonomeer (MM)
B1: PEG MM bereid met behulp van commercieel verkrijgbaar (Aldrich) PEG-NH2 en zonder HPLC zuivering.
B2: PEG MM bereid met behulp van commercieel verkrijgbaar (Aldrich) PEG-NH 2 en gebruikt na HPLC zuivering.
B3: PEG MM bereid met nieuw gesynthetiseerde PEG-NH2 en gebruikt na HPLC zuivering.
BASP: borstel-arm sterpolymeer
BI: levende borstel initiatiefnemer
C: afbreekbaar verharder
Ð: molmassa dispersiteit index
DMF: N, N-dimethylformamide
DP: aantal-gemiddelde polymerisatie
GPC: gelpermeatiechromatografie
Prep-HPLC: preparatieve hogedrukvloeistofchromatografie
MALLS: multi-angle laserlichtverstrooiing
MM: macromonomeer
MW: moleculair gewicht
Mw: gewicht gemiddeld molar massa
N: aantal crosslinker equivalenten (verhouding van C naar A)
NHS: N-hydroxysuccinimidyl
PEG: polyethyleenglycol
PEG-MM: norborneen-PEG macromonomeer (ook aangeduid als verbinding B)
ROMP: ring-opening metathese polymerisatie
THF: tetrahydrofuraan