Дендримеры. Синтез и свойства

Дендримеры. Синтез и свойства

Файл : referat.doc (размер : 689,664 байт)

Реферат по теме:

«Дендримеры. Синтез и основные свойства»

Карбушев Валерий Валерьевич

МОСКВА 2005

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время активно развивается новая область химии высокомолекулярных соединений, связанная с синтезом трёхмерных суперразветвлённых полимеров и олигомеров, называемых дендримерами. Этот класс соединений интересен тем, что при их получении c каждым элементарным актом роста молекулы количество разветвлений увеличивается в геометрической прогрессии. В результате с увеличением молекулярной массы таких соединений изменяются форма и жесткость молекул, что, как правило, сопровождается изменением физико-химических свойств дендримеров, таких как характеристическая вязкость, растворимость, плотность и др.

Существующие синтетические подходы позволяют получать регулярные дендримеры, макромолекулы которых обладают строго определённой молекулярной массой. Кроме того, следует отметить, что многие свойства дендримеров, такие как, например, температура стеклования и другие, в существенной степени зависят от химической природы концевых групп, располагающихся на поверхности таких шарообразных молекул. Всё вышесказанное вызывает интерес химиков-исследователей к синтезу дендритных макромолекул. Так, к настоящему времени синтезированы дендримеры на основе простых и сложных полиэфиров, полиамидов, полифениленов , полисилоксанов, поликарбосиланов и др. В литературе также имеются сведения о получении дендритных блок-сополимеров, содержащих на одной половине “молекулы-шара” гидрофобные фенильные поверхностные группы, а на другой - гидрофильные карбокси- группы , или на одной половине электроноакцепторные CN-группы, а на второй - электронодонорные фенилокси- группы. Перечисленные и многие другие публикации свидетельствуют об огромных возможностях молекулярного дизайна дендритных макромолекул.

Возможность создания “ЖК оболочки” (рубашки) вокруг центрального ядра, образованного дендритной матрицей, интересна с практической точки зрения, поскольку открывает перспективы для использования таких соединений в качестве активных модификаторов механических, реологических и трибологических свойств полимеров, а также создания на их основе селективных мембран и носителей лекарственных препаратов.

Дендримеры - новый тип высокомолекулярных соединений.

До последнего времени объектами производства и исследований являлись почти исключительно цепные полимеры: линейные, разветвленные, сши​тые, у которых длина цепи или линейного отрезка цепи существенно превосходит диаметр. В послед​нее десятилетие были синтезированы полимеры принципиально иного строения, которое напоми​нает строение кораллов или дерева (рис. 1). Такие полимеры называются сверхразветвленными или каскадными. Те из них, в которых ветвление имеет регулярный характер, например в соответствии с химическим графом, изображенным на рис. 1, назы​ваются дендримерами (от греч. dendron — дерево). Само слово применяется для обозначения одной каскадно-разветвленной цепи (кроны) макромоле​кулы. К настоящему времени синтезированы моно-, ди-, три- и тетрадендроны. Возможность образования сверхразветвленных полимеров из полифункциональных мономеров ти​па ARB2, где А и В реагируют лишь друг с другом, но не с подобными себе, была показана Флори еще в 1952 году. Но лишь в 80-х годах в работах Вегтле, Ньюкама, Томалиа, Бочкарева, Музафарова с со​трудниками были разработаны методы синтеза та​ких полимеров разной химической природы.

Рис. 1. Химический граф (б) и стилизованное изображение макромолекулы дендримера (а), от​носящейся к классу тридендронов. I - ядро, G - генерации или поколения ветвлений; А, В, С – дендроны, Z - терминальные функциональные группы

Строение и размеры макромолекул дендримеров.

Предельные размеры, конфигурация и молекулярно-массовые характеристики регулярных денд​римеров могут быть предсказаны теоретически. Поскольку рост ветвей макромолекулы во всех на​правлениях равновероятен, то они уже после 3—4 ге​нераций ветвлений принимают близкую к сфериче​ской форму. Далее поскольку все макромолекулы на каждой стадии контролируемого синтеза увеличи​вают молекулярную массу (ММ) на одинаковую величину, то образующиеся полимеры являются практически монодисперсными, то есть содержат макромолекулы одинаковой ММ и размера. Так, для полиаминоамидного дендримера отношение среднемассовой и среднечисловой молекулярных масс, найденное методом гельпроникающей хро​матографии, оказалось очень близким к единице Mw/Мп=1,001—1,005, что является признаком мо​нодисперсного полимера.