Synthesis and characterisation of water soluble dendritic macromolecules

Abstract

Dendrimerler moleküler ölçüde mükemmel bir dallanma özelligine sahip nadirmakromolekül sınıfındandır. Yüksek dallanabilme kabiliyeti ve tek yönlü yayılabilenyapısı farklı karakteristik ve göze çarpan özelliklere sahip olmasına neden olmaktadır,sentezi basit olmasına karsın küresel ve bosluklu yapısı önemli fiziksel ve kimyasal özellikkazandırmaktadır. Atomic boyuttaki büyümesi tıpkı bir agacın dallanmasına benzedigi içindendrimer adı verilmistir. Dendrimer sentezi yirmi yıldır gitgide önem kazanmaya devametmektedir. Dendrimer olusumu aslen çekirdekten baslayan ve simetrik bir dallanmayladevam eden bir büyüme sürecidir ve her dallanmada fonksiyonel grup sayısı üstel olarakartar. Bu çalısmada heer jenerasyonda farklı fonksiyonel grub bulunduran ve kolları farklısuda çözünebilen dendritic yapılar üzerine yogunlasılmıstır.Degisik serilerde ve farklı fonksiyonel gruplara sahip fakat benzer içsel hiyerarsikmimariye sahip dendrimerler sentezlenmistir. Çalısmanın ilk bölümünde polietilenglikolçekirdek olarak seçilmistir ve iterative sentez yöntemi takip edilerek korumalı amingruplarının karboksilik asit grupları ile tepkimesi sonucu amid bagı olusturulmak veardından yapılan hidroliz tepkimesi ile suda çözünebilen dendrimerler elde edilmistir.Jeffamine®'nin çekirdek olarak kullanıldıgı ve monomerin tekrar tekrar ilavesiyle yenidendrimerler sentezlenmistir. Polimerik yapının büyümesi iki basamakta gerçeklesmistir,birincisi; Michael yöntemi ile metil akrilatın amine grubu üzerine eklenmesi ve digeri iseetilendiamin'in ester gruplarına eklenmesi olmustur. Olusan ester gruplarının bir kısmıhidroliz edilerek asit fonksiyonel grubuna sahip yeni dendrimerler hazırlanmıstır. Sonolarak trimesik asit triklorür'ün etilen oksit monomerleri ile meydana getirdikler hidroksilfonksiyonel gruba sahip moleküller (1-Benzilimidazol-2-yl)-metanol ile reaksiyonasokularak imidazole fonksiyonel gruplarına sahip dendrimerlerde sentezlenmistir. Buçalısmada üretilen tüm moleküller FT-IR, 1H NMR, ve 13C NMR spektroskopisikulanılarak karakterize edilmistir.Anahtar Kelimeler: Dendrimer, Polietilenglikol, Jeffamine®, midazol.

Dendrimers are unique class of macromolecules that present perfect branching on amolecular scale. Their highly branched, monodisperse structures lead to a number ofinteresting characteristics and features, including globular, void-containing shapes,somewhat unusual physical properties and simple syntheses. The pattern of branching atthe atomic scale is compared to the branching of trees, from whence dendrimers get theirname. Dendrimers have been attractive synthetic targets for the past twenty years. Themethods and building blocks used in the synthesis of dendrimers vary, but molecules ofthis class of polymeric materials all possess symmetrical branching emanating from thecore. At each branch point the number of groups increases exponentially. Efforts directedtoward the synthesis of dendrimers presenting different functional groups at the eachsurface and within the dendrimer structure are described.Different series of cascade polymers possessing identical internal hierarchicalarchitectures, but with either acidic, neutral, or basic terminal functionality, have beenprepared. In the first part of the study, polyethylene glycol was selected as a core and aniterative synthetic strategy was employed that involved amidation of carboxylic acids withbranched amines possessing the desired protected functionalities, followed by faciledeprotection to give water soluble PEG-Chain cored cascade polymers (dendrimers).Jeffamine® (polyoxypropylene triamine) cored Polyamidoamine dendrimers weresynthesized by the repetitive addition of a branching unit to an amine core (Jeffamine®).The repeat unit is added to the growing polymer in two steps: Michael addition ofmethacrylate to the amine, than followed by either regeneration of amine termini withethylene diamine or hydrolysis of ester groups terminated acid periphery. In the last part,Imidazole-terminated ethyleneoxide (EO) oligomers were synthesised in three stepsstarting from trimesic acid trichloride(TMA). Esterification of TMA with EOs were made.Star-branched EOs were deprotonated and reacted with (1-Benzylimidazol-2-yl)-methanolto give the N-protected models. The benzyl group was removed by palladium catalyst andimidazole terminated oligomers were obtained Synthesised materials were chracterised viaFT-IR, 1H NMR, and 13C NMR spectroscopy.Keywords: Dendrimer, Polyetyleneglycol, Jeffamine®, Imidazole.