Cyclodextrin-vermittelte RAFT-Polymerisation als Zugang für komplexe makromolekulare Strukturen
Final Report Abstract
Das Forschungsprojekt „Cyclodextrin-vermittelte RAFT-Polymerisation als Zugang für komplexe makromolekulare Strukturen“ umfasste die Cyclodextrin (CD) vermittelte Synthese von amphiphilen Blockcopolymeren in Wasser mittels reversibler Additions Fragmentierungs Kettentransfer (RAFT)-Polymerisation und die Verwendung von Cyclodextrin/Gast-Wechselwirkungen als Bausteine zur Darstellung komplexer makromolekularer Architekturen sowie als Nanocontainersysteme. Die RAFT Polymerisation von hydrophoben Monomeren oder die Verwendung hydrophober RAFT Reagenzien wurde mit Hilfe von Cyclodextrinen (CD) in wässriger Lösung ermöglicht. Besonders der Einsatz komplexierter hydrophober Gast-funktionalisierter RAFT Reagenzien erzielte sehr gute Ergebnisse. Es wurden hydrophob- bzw. Gastendfunktionalisierte hydrophile Polymere in Wasser in einem Schritt erhalten. Im Falle des thermoresponsiven Poly(N,N-diethylacrylamid) konnten Polymere dieses Typs mit CD komplexiert werden, um so die thermoresponsiven Eigenschaften der Polymere zu modulieren. Die Polymerisation von CD-komplexierten hydrophoben Monomeren konnte nur in eingeschränktem Maße verwirklicht werden. Die Untersuchungen zeigten, dass die sterisch anspruchsvollen komplexierten Monomere nur zu niedrigen Polymerisationsgraden polymerisiert werden können. Nichtsdestotrotz konnten mit dieser Methode hydrophobe Polymere und amphiphile Polymere in Wasser erhalten werden. Auf dem Gebiet der komplexen makromolekularen Architekturen konnte eine Vielzahl neuer Architekturen verwirklicht werden, die mittels zweidimensionaler NMR Spektroskopie, NOESY und DOSY NMR Spektroskopie, dynamischer Lichtstreuung und anderen Methoden untersucht wurden. Es wurden Homoarm Sternpolymere und verschiedene Miktoarm Sternsysteme untersucht. Desweiteren wurden supramolekulare ABA Triblockcopolymere gebildet, die eine thermo- und photoresponsive Verbindung aufweisen. Die visuelle verfolgbare Komplexierung von Phenolphthalein mit Cyclodextrin wurde verwendet, um Polymerbürsten zu bilden, die bei der Bildung der supramolekularen Bürsten ihre Farbe wechseln. Desweiteren konnten redox schaltbare Bürstenpolymere dargestellt werden, bei denen die Anknüpfung der Bürsten an das Polymerrückgrat durch elektrochemische Reduktions- und Oxidationsprozesse an- und abgepfropft werden können. Die Verwendung von zweifach Gast-substituierten Polymeren und dreifach Cyclodextrin-funktionalisierten Linker-Moleklülen führte zur Bildung von vernetzten Strukturen, die eine Steigerung der Viskosität nach Komplexierung zeigen, wie mittels rheologischer Messungen gezeigt werden konnte. In einem weiteren Ansatz konnte belegt werden, dass die gezielte Faltung einer polymeren Einzelkette über eine Cyclodextrin- bzw. Adamantyl-funktionale Endgruppen in wässriger Lösung mit hoher Präzision gelingen kann.
Publications
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