Method Article

Samoorganizujące się morfologie otrzymane z helikalnych kopolimerów polikarbodimidu i ich pochodnych triazolowych

DOI:

10.3791/55124

⸱

February 7th, 2017

 ,  ,  ,  , 
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of Texas at Dallas

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj prezentujemy protokół do przygotowania i wizualizacji struktur drugorzędnych (np. włókien, architektur toroidalnych i nanosfer) pochodzących z polikarmidów spiralnych. Wykazano, że morfologia charakteryzująca się zarówno mikroskopią sił atomowych (AFM), jak i skaningową mikroskopią elektronową (SEM) zależy od struktury molekularnej, stężenia i wybranego rozpuszczalnika.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Opisana jest prosta metoda przygotowania drugorzędowych struktur na bazie polikarbodiamidu (np. nano-pierścieni, "kraterów", włókien, zapętlonych włókien, sieci włóknistych, wstęg, agregatów podobnych do robaków, struktur toroidalnych i cząstek sferycznych). Na agregaty te wpływają morfologicznie rozległe hydrofobowe oddziaływania łańcucha bocznego po stronie łańcucha pojedynczych nici polikarbodimidowych, jak wywnioskowano za pomocą technik mikroskopii sił atomowych (AFM) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Kopolimery polikarbodiimidu-g-polistyrenu (PS-PCD) otrzymano za pomocą kombinacji metod syntetycznych, w tym polimeryzacji koordynacyjno-insercyjnej, katalizowanej miedzią(I) cykloaddycji azydku alkiny (CuAAC) "klik" oraz polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (ATRP). Stwierdzono, że PS-PCD tworzą specyficzne architektury toroidalne przy niskich stężeniach wCHCl 3. Aby określić wpływ bardziej polarnego medium rozpuszczalnikowego (tj. THF i THF/EtOH) na zachowanie agregacji polimerów, przetestowano szereg reprezentatywnych kompozytów PS-PCD w celu wykazania dyskretnych cząstek sferycznych zależnych od stężenia. Te podstawowe badania mają praktyczne znaczenie dla rozwoju procedur eksperymentalnych dla pożądanych architektur poprzez ukierunkowany samomontaż w cienkiej warstwie. Architektury te mogą być wykorzystywane jako nośniki leków, podczas gdy inne odkrycia morfologiczne reprezentują pewne zainteresowanie w obszarze nowych materiałów funkcjonalnych.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Helisa jest wszechobecnym motywem chiralnym obserwowanym w naturze. Złożone systemy biologiczne i ich komponenty, takie jak białka, polipeptydy i DNA, wykorzystują strukturę spiralną jako środek do wykonywania złożonych zadań w zastosowaniach, takich jak przechowywanie informacji, wspomaganie transportu molekularnego tkanek i zlokalizowane przemiany chemiczne.

Helical polymeric macromolecules1 były celem dla projektowania funkcjonalnych materiałów i kompozytów o interesujących właściwościach, które umożliwiły ich praktyczne zastosowanie w wielu dziedzinach2,3....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

UWAGA: Wszystkie reakcje przeprowadzono w komorze rękawicowej (lub okapie oparowym, jeśli zaznaczono) przy użyciu standardowych fiolek scyntylacyjnych.

1. Synteza serii (R) i (S) etynylopolikarbodimidów

  1. Umieścić 1,0 g (0,00442 mol) monomeru N-(3-etynylofenylo)-N'-heksylokarbodimidu (ET) i 0,894 g (0,00442 mol) monomeru N-fenylo-N'-heksylokarbodimidu (Ph) w postaci przezroczystych, lepkich cieczy w czystej fiolce scyntylacyjnej (20 ml) z mieszadłem magnetycznym (komora rękawicowa) w celu uzyskania reprezentatywnego składu R-50-ET-50-Ph.
    <....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rysunek 1 (górny panel) ilustruje polimeryzację koordynacyjno-insercyjną za pośrednictwem katalizatora BINOL (R) lub (S)-tytanu (IV), prowadzącą do serii (R) i (S) etynylopolikarbodimidów o zmieniającym się stosunku powtarzających się jednostek (tj. arylo- i alkinowo-arylowa). Monomery i katalizatory uzyskano zgodnie z opisem w innym miejscu18. Zarówno losowe kopolimery alkinowe z rodziny (R), j.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Podsumowując, metoda osadzania metodą powlekania spinowego stanowi wygodny sposób na powtarzalne generowanie morfologii wielu typów, w tym agregatów podobnych do włókien, wstęg, struktur podobnych do robaków, sieci fibrylarnych, włókien zapętlonych, toroidów i superhelis, z polikarbodimidów alkinowych lub z ich odpowiednich pochodnych PS (tj. polikarbokodiimidu-g-polistyreny). Tak więc polimeryzacja koordynacyjno-insercyjna, wraz z dalszą funkcjonalizacją za pomocą reakcji "kliknięcia", po której następ.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Z wdzięcznością dziękujemy za grant NSF-MRI (CHE-1126177) wykorzystany na zakup instrumentu Bruker Advance III 500 NMR.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
odczynnik styrenSigma-AldrichS4972-1L
N,N,N′,N′ ′,N′ ′ -Pentamethyldietylenetriamine (PMDETA)Sigma-Aldrich369497-250MLodczynnik
Jodek miedzi(I)Sigma-Aldrich215554-5G
Chlorek miedzi(I)Alfa-Aesar14644,odczynnik
1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU)Sigma-Aldrich139009-100Godczynnik
N,N- dimetyloformamid (DMF)Sigma-Aldrich227056-100mLrozpuszczalnik
Tetrahydrofuran (THF)Acros-OrganicsB0320346rozpuszczalnik
ChloroformSigma-Aldrich372978-100mLrozpuszczalnik
MetanolFisher-ChemicalA411-20rozpuszczalnik
20 ml szklane fiolki scyntylacyjneCole-PalmerUX-08918-03szkło
Fiolki 1-Dram (15 x 45 mm)Kimble-ChaseKIM-60965D-1szklane
filtry strzykawkowe 13 mm z 0,45 i mikro; m Membrana PTFEFiltr membranowyVWR International28145-493
Dyski krzemowe waflowe (25,4 ± 0,5 mm)Wafer World, IncS076453podłoże AFM
Mieszadło Corning/płyta grzejnaPłyta grzejnaUrządzenie grzewczePC-420
jednostopniowy schowek rękawicowy Unilab mBraunSchowekrękawicowy Unilab12-109
Nanoscope IV-Multimode Veeco AFM-machineVeeco3100 Sonda atomowa Wymiar V MikroskopAFM-instrument
5G

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Yashima, E., Maeda, K., Iida, H., Furusho, Y., Nagai, K. Helical Polymers: Synthesis, Structures, and Functions. Chem. Rev. 109, 6102-6211 (2009).
  2. Miyabe, T., Hase, Y., Iida, H., Maeda, K., Yashima, E. Synthesis of functional poly(....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Polycarbodiimide CopolymersSelf assembling MorphologiesAtomic Force MicroscopyScanning Electron MicroscopyCoordination insertion PolymerizationCopper catalyzed Azide Alkyne CycloadditionAtom Transfer Radical PolymerizationToroidal ArchitecturesSpherical ParticlesSolvent dependent Aggregation

Related Articles