Mimicking the function of DNA: A novel approach for the synthesis of well-defined metallopolymers
Final Report Abstract
Die selektive Bildung von Metall-Ligand-Komplexen ist für kleine Bausteine bereits seit einigen Jahren etabliert. Der Transfer dieses Konzepts in die Polymerwissenschaften verspricht dabei die Herstellung multifunktionaler Materialien. Eine mögliche Anwendung ist hierbei die Synthese von gezielten Oligomerstrukturen, in dem Liganden durch die selektive Komplexierung in räumliche Nähe zueinander gebracht werden. Im Rahmen des Projekts wurde daher die Übertragbarkeit des Konzepts der selektiven Komplexierung auf polymere Strukturen untersucht und inwieweit sich dieses Konzept für die Herstellung von definierten Oligomeren anwenden lässt. Hierfür wurden zunächst Kombinationen aus Metallionen und Ligand etabliert, die für ein solches Konzept anwendbar sind. Dabei stellten sich zwei Systeme als vielversprechend heraus: Porphyrin-Terpyridin und Terpyridin-Phenanthrolin. Für diese beiden Kombinationen konnte mittels Modellkomplexen die selektive Bildung von Metall-Ligand-Komplexen nachgewiesen werden. Anschließend wurden mittels Mehrstufensynthesen die entsprechenden Liganden als Endgruppen an Polymere gebunden. Hierbei zeigt sich, dass nicht alle Polymere für das Konzept der selektiven Komplexierung geeignet sind, da z.B. Polyethylenglykol Metallionen stärker komplexiert als die beteiligten Liganden. Schließlich war es aber möglich, beide Systeme an verschiedene Polymere zu binden und die erfolgreiche Synthese nachzuweisen. Dabei musste eine Vielzahl an Charakterisierungsmethoden genutzt werden, um den Funktionalisierungsgrad und die erfolgreiche Synthese nachzuweisen. Anschließend wurde die selektive Komplexbildung an den Polymertemplaten untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass das Porphyrin-Terpyridin auch nach Bindung an das Polymer selektiv Komplexe bildet. In diesem Fall zeigt sich auch, dass die Bildung solcher Komplexe die Eigenschaften des Polymers verändert. Es konnte festgestellt werden, dass sich das Löslichkeitsverhalten von Poly(N-Isopropylacrylamid) durch die verschiedenen Metallkomplexe signifikant verändert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen konnten erfolgreich in einem Artikel in einem Fachjournal publiziert werden. Im Fall des Terpyridin-Phenanthrolin-Systems war es hingegen nicht möglich, eine selektive Komplexierung zu erzielen. Es stellte sich dabei heraus, dass die Reihenfolge der Zugabe der verschiedenen Bestandteile die Komplexbildung beeinflusst. Erste Untersuchungen zur Verknüpfung von Liganden zu gezielten Oligomeren sind aktuell ergebnislos und es konnte keine Bildung nachgewiesen werden.
Publications
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Selective Metal‐Complexation on Polymeric Templates and Their Investigation via Isothermal Titration Calorimetry. Macromolecular Chemistry and Physics, 222(23).
Bätz, Thomas; Enke, Marcel; Zechel, Stefan; Hager, Martin D. & Schubert, Ulrich S.
