Sarmal polikarbodiimidden Kopolimer ve Bunların Triazole Türevleri elde edilen kendinden montaj morfolojileri
Summary
Burada, biz hazırlamak ve ikincil yapılar görselleştirmek için bir protokol mevcut (örneğin, lifler, toroid mimariler ve nano-küreler) sarmal polikarbodiimidler türetilmiş. Her iki atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize morfoloji moleküler yapı, konsantrasyon ve seçim çözücü bağlı olduğu gösterilmiştir.
Abstract
Polikarbodiimidden dayalı ikincil yapıların hazırlanması için kolay bir yöntem tarif edilmektedir (örneğin, nano-halkalar, "krater" lifler, lifler, lifli ağlar, şeritler, solucan gibi agrega toroidal yapıları ve küresel parçacıklar ilmekli). Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri ile anlaşılacağı gibi bu büyüklükler Morfolojik, tekil polikarbodiimidden şeritlerin geniş hidrofobik yan zincir yan zincir etkileşimleri etkilenmektedir. Polycarbodiimide- g polistiren kopolimerleri (PS-PCDs) azid alkin sikloadisyon (CuAAC), paladyum koordinasyon Ekleme polimerizasyon, bakır (I) 'de dahil olmak üzere sentetik yöntemler, bir kombinasyonu ile hazırlandı (ATRP kimya "klik" ve atom transferi radikal polimerizasyonu ). PS-PCDs CHCI3 düşük konsantrasyonlarda spesifik simit şekilli mimarileri oluşturulması olduğu bulunmuştur. (Daha polar bir çözücü ortamı etkisini belirlemek için, yani, </em> Bir polimer birikme davranışına THF ve THF / EtOH), Örnek PS-PSD kompozit bir dizi ayn, konsantrasyona bağımlı küresel parçacıklar göstermek için test edilmiştir. Bu temel çalışmalar ince film yönlendirilmiş kendine kurul tarafından istenen mimariler için deneysel prosedürler geliştirilmesi pratik ilgi görmektedir. diğer morfolojik bulgular yeni fonksiyonel malzeme alanında belirli bir ilgi temsil oysa bu mimariler, ilaç taşıyıcıları olarak yararlanılabilir.
Introduction
sarmal Doğada görülen bir yerde kiral motiftir. Bu tür proteinler, polipeptitler ve DNA gibi kompleks biyolojik sistemler ve bunların parçaları, tüm bilgi depolama, doku moleküler ulaşım desteği ve lokalize kimyasal dönüşümler gibi uygulamalar için karmaşık görevleri yerine bir yolu olarak sarmal yapısını kullanmaktadır.
Sarmal polimerik makromoleküller 1 fonksiyonel materyallerin tasarımı için bir hedef olmuştur ve birçok alanda 2, 3, 4, 5 onların pratik kullanım özellikli ilginç özelliklere sahip kompozitler. Şu ana kadar, bir çok helezon iskeleleri 6, 7, 8, 9, ve bunların ikincil yapı motifleri, başarılı bir şekilde istismar edilmiş To Fiziksel ürünler 10, 11, 12 alanında, biyolojik uygulamalar 13, 14 her ikisi de, umut vaat eden sonuçlar elde edilmektedir. Mevcut çalışmalar optik tekrar birimi 15, 16, 17 başına bir ya da iki değiştirilebilir alkin grubu taşıyan aktif alkin polikarbodiimidleri sentezlemek için daha önceki çabaların mantıksal uzantısı temsil etmektedir.
(R) bir aile – – ve (S), bir CuAAC aracılığıyla daha işlevselleştirilmesini teklif modifiye asılı gruplar ile -polycarbodiimides protokolü "klik" Son zamanlarda, homo- ve kiral helezonî makromoleküllere gelen karbodiimid monomerlerin kopolimerizasyonu 22 bildirilmiştir. ilgili etinil ön maddelerinden yararlanılarak elde Br terminasyonlu polikarbodiimidler s idistiren 23 ile greft -polymerization olarak ATRP makrobaşlatıcılar olarak hareket etmek hown.
Bu yazıda özel amacı iyi bilinen bir tıklama protokolü 21 ile bunlara karşılık gelen etinil öncüleri sentezlenen PS-PCDs oluşan ikincil yapıların morfolojik karakterizasyon (AFM ölçümleri ve SEM muayene) için pratik bir rehber sunmaktır. Bu tür tercih edilen bir çözücü, sıcaklık, yerleştirme yöntemi, çöktürme için seçilen alt-tabaka, ve polimer yapısı, özellikle, deney detayları,, spesifik morfolojileri elde edilmesi için son derece önemli olduğu gösterilmiştir (örneğin, aşağıdakileri içeren elyaflar, sağ ve solak sarmal duyular, nano küreler ve nano-halkaları). Ayrıca, hassas bir şekilde kontrol şiral mimarisi ile polikarbodiimidler göre ayarlanabilir özelliklere sahip malzemelerin geliştirilmesi için yararlı olabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Özetle, spin-kaplama biriktirme yöntemi alkin polikarbodiimidler veya birinden lifsi agrega, şeritler, solucan benzeri yapılar, fibriler ağları, döngüye lifleri, toroids ve superhelices dahil tekrarlanabilir çoklu-tipi morfolojileri oluşturmak için uygun bir yol gösterir ilgili PS-türevleri (yani, polycarbodiimide- g -polystyrenes). Neredeyse kantitatif verimle ve omurgaları S-konfigürasyonunda – Böylece, ATRP tarafından izlenen bir "tık" reaksiyonu kullanılarak da…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz minnetle (CHE-1126177) Bruker Advance III 500 NMR cihazı satın almak için kullanılan NSF-MR hibe kabul.
Materials
| styrene | Sigma-Aldrich | S4972-1L | reagent |
| N,N,N′,N′′,N′′- Pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) | Sigma-Aldrich | 369497-250ML | reagent |
| Copper(I) iodide | Sigma-Aldrich | 215554-5G | reagent |
| Copper(I) chloride | Alfa-Aesar | 14644, 5G | reagent |
| 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) | Sigma-Aldrich | 139009-100G | reagent |
| N,N-dimethylformamide (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056-100mL | solvent |
| Tetrahydrofuran (THF) | Acros-Organics | B0320346 | solvent |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | 372978-100mL | solvent |
| Methanol | Fisher-Chemical | A411-20 | solvent |
| 20 mL glass scintillation vials | Cole-Palmer | UX-08918-03 | glassware |
| 1-Dram vials (15 x 45 mm) | Kimble-Chase | KIM-60965D-1 | glassware |
| 13 mm syringe filter with 0.45µm PTFE membrane | VWR International | 28145-493 | membrane filter |
| Silicon wafer disks (25.4± .5 mm) | Wafer World, Inc | S076453 | AFM substrate |
| Corning Stirrer/Hot Plate | Hot Plate | PC-420 | heating device |
| single stage Unilab mBraun glove box | Unilab | 12-109 | glove box |
| Nanoscope IV-Multimode Veeco AFM-machine | Veeco | 3100 Dimension V Atomic Probe Microscope | AFM-instrument |
References
- Yashima, E., Maeda, K., Iida, H., Furusho, Y., Nagai, K. Helical Polymers: Synthesis, Structures, and Functions. Chem. Rev. 109, 6102-6211 (2009).
- Miyabe, T., Hase, Y., Iida, H., Maeda, K., Yashima, E. Synthesis of functional poly(phenyl isocyanide)s with macromolecular helicity memory and their use as asymmetric organocatalysts. Chirality. 21, 44-50 (2009).
- Iida, H., Iwahana, S., Mizoguchi, T., Yashima, E. Main-Chain Optically Active Riboflavin Polymer for Asymmetric Catalysis and Its Vapochromic Behavior. J. Am. Chem. Soc. 134, 15103-15113 (2012).
- Shimomura, K., Ikai, T., Kanoh, S., Yashima, E., Maeda, K. Switchable enantioseparation based on macromolecular memory of a helical polyacetylene in the solid state. Nat.Chem. 6, 429-434 (2014).
- Qi, S., et al. Electrical Switching Behavior of a [60]Fullerene-Based Molecular Wire Encapsulated in a Syndiotactic Poly(methyl methacrylate) Helical Cavity. Angew. Chem. Int. Ed. 52, 1049-1053 (2013).
- Maeda, K., Wakasone, S., Shimomura, K., Ikai, T., Kanoh, S. Chiral Amplification in Polymer Brushes Consisting of Dynamic Helical Polymer Chains through the Long-Range Communication of Stereochemical Information. Macromolecules. 47, 6540-6546 (2014).
- Kikuchi, M., et al. Conformational Properties of Cylindrical Rod Brushes Consisting of a Polystyrene Main Chain and Poly(n-hexyl isocyanate) Side Chains. Macromolecules. 41, 6564-6572 (2008).
- Banno, M., et al. Optically Active, Amphiphilic Poly(meta-phenylene ethynylene)s: Synthesis, Hydrogen-Bonding Enforced Helix Stability, and Direct AFM Observation of Their Helical Structures. J. Am. Chem. Soc. 134, 8718-8728 (2012).
- Jiang, Z., et al. One-Pot Synthesis of Brush Copolymers Bearing Stereoregular Helical Polyisocyanides as Side Chains through Tandem Catalysis. Macromolecules. 48, 81-89 (2015).
- Zhu, Y., et al. Synthesis and Chiroptical Properties of Helical Polyallenes Bearing Chiral Amide Pendants. Macromolecules. 47, 7021-7029 (2014).
- Kennemur, J. G., Novak, B. M. Advances in polycarbodiimide chemistry. Polymer. 52, 1693-1710 (2011).
- Arnold, L., Marx, A., Thiele, C. M., Reggelin, M. Polyguanidines as Chiral Orienting Media for Organic Compounds. Chem. Eur. J. 16, 10342-10346 (2010).
- Kennemur, J. G., Clark, J. B., Tian, G., Novak, B. M. A New, More Versatile, Optical Switching Helical Polycarbodiimide Capable of Thermally Tuning Polarizations ±359°. Macromolecules. 43, 1867-1873 (2010).
- Kim, J., Novak, B. M., Waddon, A. J. Liquid Crystalline Properties of Polyguanidines. Macromolecules. 37, 8286-8292 (2004).
- Budhathoki-Uprety, J., Peng, L., Melander, C., Novak, B. M. Synthesis of Guanidinium Functionalized Polycarbodiimides and Their Antibacterial Activities. ACS Macro Lett. 1, 370-374 (2012).
- Heller, D. A., Budhathoki-Uprety, J. Helical Polycarbodiimide Cloaking of Carbon Nanotubes Enables Inter-Nanotube Exciton Energy Transfer Modulation. PCT Int. Appl. , (2016).
- Budhathoki-Uprety, J., Jena, P. V., Roxbury, D., Heller, D. A. Helical Polycarbodiimide Cloaking of Carbon Nanotubes Enables Inter-Nanotube Exciton Energy Transfer Modulation. J. Am. Chem. Soc. 136, 15545-15550 (2014).
- Budhathoki-Uprety, J., Reuther, J. F., Novak, B. M. Determining the Regioregularity in Alkyne Polycarbodiimides and Their Orthogonal Modification of Side Chains To Yield Perfectly Alternating Functional Polymers. Macromolecules. 45, 8155-8165 (2012).
- Budhathoki-Uprety, J., Novak, B. M. Synthesis of Alkyne-Functionalized Helical Polycarbodiimides and their Ligation to Small Molecules using Click and Sonogashira Reactions. Macromolecules. 44, 5947-5954 (2011).
- Wu, Z. -. Q., et al. One pot synthesis of a poly(3-hexylthiophene)-b-poly(quinoxaline-2,3-diyl) rod-rod diblock copolymer and its tunable light emission properties. Polym. Chem. 4, 4588-4595 (2013).
- Barkey, N. M., et al. Development of Melanoma-Targeted Polymer Micelles by Conjugation of a Melanocortin 1 Receptor (MC1R) Specific Ligand. J. Med. Chem. 54, 8078-8084 (2011).
- Kulikov, O. V., et al. Characterization of Fibrous Aggregated Morphologies and Other Complex Architectures Self-Assembled from Helical Alkyne and Triazole Polycarbodiimides (R)- and (S)-Families in the Bulk and Thin Film. Macromolecules. 48, 4088-4103 (2015).
- Kulikov, O. V., Siriwardane, D. A., McCandless, G. T., Mahmood, S. F., Novak, B. M. Self-assembly studies on triazolepolycarbodiimide-g-polystyrene copolymers. Polymer. 92, 94-101 (2016).
- Min, N. G., et al. Anisotropic Microparticles Created by Phase Separation of Polymer Blends Confined in Monodisperse Emulsion Drops. Langmuir. 31, 937-943 (2015).
- Wang, B., Shum, H. C., Weitz, D. A. Fabrication of Monodisperse Toroidal Particles by Polymer Solidification in Microfluidics. ChemPhysChem. 10, 641-645 (2009).
- Gruber, J., et al. A conductive polymer based electronic nose for early detection of Penicillium digitatum in post-harvest oranges. Mater. Sci. Eng., C. 33, 2766-2769 (2013).
- Percec, V., et al. Self-Assembly of Janus Dendrimers into Uniform Dendrimersomes and Other Complex Architectures. Science. 328, 1009-1014 (2010).
- Pathiranage, T. M. S. K., et al. Synthesis and characterization of side-chain thermotropic liquid crystalline copolymers containing regioregular poly(3-hexylthiophene). Polymer. 72, 317-326 (2015).
