Dendrimery. Pavel Lhoták

Transkript

1 Dendrimery Pavel Lhoták Ústav rganické Chemie Vysoká škola chemicko-technologická Technická 5, Praha 6 Česká republika Pavel.Lhotak@vscht.cz www: Jan Budka

2 Dendrimery umber of publications - keyword dendrimers (according to a CAS-on line search)

3 ISTRIE This molecular architecture (cascade molecules) was described first in 1978 by Vögtle et al. (Synthesis ), after the same group had reported earlier (1974, 1975) repeatedly on multi armed octopus molecules (F. Vögtle, E. Weber. Angew. Chem. 1974, 86, and 1974, 13, ).

4 Příklady dendrimerů

5 ástup a rozvoj nanotechnologií nanomolekuly s definovanou strukturou a velikostí (stavební bloky nanotechnologických procesů) Polymery = vysoká polydisperzita Dendrimery = syntetické makromolekuly s přesně definovanou velikostí (polydisperzita 1.00)

6 Dendrimery molekuly s vysoce organizovanou prostorovou strukturou příklad: strukturní hierarchie biomakromolekul bílkoviny (20 aminokyselin) schopnost přesně zachovávat v biologickém prostředí velikost, tvar, topologii, flexibilitu i povahu povrchu molekuly dendrimery

7 Dendrimery - fraktálová geometrie poly(oligo)merní struktury imitující tvar stromu nebo keře

8 Struktura dendrimerů jádro iniciuje tvar a způsob větvení core vnitřní kaskádovitá struktura vnější povrchová oblast dendrimeru

9 Makromolekulární architektura a) lineární b) zesíťovaná c) větvěná d) dendritická náhodně hypervětvená dendrigrafty dendrony dendrimery

10 Divergentní strategie jádro G = směr růstu: od jádra (přípojného bodu) k povrchu povrch Konvergentní strategie přípojný bod G = směr růstu: od povrchu k jádru (přípojnému bodu)

11

12 Počet funkčních skupin geometrická řada W = c b G W počet povrchových funkčních skupin c multiplicita jádra (počet připojených větví) b multiplicita větvícího segmentu (obvykle 2 nebo 3) G číslo generace

13 Divergentní strategie větvení 1 2 G0 G1 G2 G3 G G5 G

14 Divergentní strategie větvení 1 3 G0 G1 G2 G3 G4 G5 G

15 Synthesis of tetra-functional poly( oly(amidoamine) (PAMAM) dendrimers: komerčně dostupné až do G 7.5

16 PAMAM dendrimery Me Me n 2 n 2 Me G0.5 Me Me n G1 2 2 Me Me Me Me Me n G1.5 Me Me Me Me

17 PAMAM dendrimery - pokračování G G2 n

18 PAMAM dendrimery - pokračování G2 n 2 2 Me 2 2 Me Me Me Me Me Me Me Me Me n G2.5 Me Me Me 2 2 Me Me Me Me

19 PAMAM dendrimery - pokračování n G3 2 2 Me

20 PAMAM dendrimery - pokračování Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me n jádro - core větvení periférie G3.5 G3.5

21 Srovnání velikosti PAMAM dendrimerů s některými biomolekulami

22 Konvergentní strategie G1-Br + Br K 2 C 3 18-crown-6 G1- CBr 4 /P 3 G2-Br Br K 2 C 3 18-crown-6 G2-

23 Konvergentní strategie K 2 C 3 18-crown-6 CBr 4 /P 3 G3 G3- G3 G3-Br Br Fr Fréchet chet-dendrons dendrons G2 G2-

24 C 3 Konvergentní strategie G3 G3- K 2 C 3 18-crown-6 CBr 4 /P 3 G4 G4-Br Br C 3

25 Konvergentní strategie Fréchet chet-dendrons

26 Vlastnosti PAMAM v závislosti na generaci (G6-7) polydisperzita 1, do 1,005 (G>7) congestion effect multiplicita větvení b =2 molekulová hmotnost další generace se přibližně zdvojnásobuje (MALDI TF MS)

27 Topologie dendrimerů monofunkcionalizace

28 Topologie dendrimerů chemické modifikace PAMAM na povrchu

29 Topologie dendrimerů globální lokální bifunkcionalizace

30 Topologie dendrimerů bifunkcionalizace uvnitř dendrimeru

31 Příklady bifunkcionalizovaných dendrimerů globální lokální

32 Použití dendrimerů molekulární kontejnery klasická micela unimolekulární micela cílený transport a dávkování biologicky aktivních látek a léčiv

33 molekulární kontejnery-dendritic box Poly(propyleniminový propyleniminový) ) PPI dendrimer vytvářející dendritickou krabici inverzní unimolekulární micela (voda-superkritický C 2 )

34 Použití dendrimerů molekulární kontejnery (E)- eosin Br - Br C 2 - Br Br (Z)- photo-responsive azobenzene dendrimers

35 Dendrimery s azoskupinami

36 Povrchová modifikace - rozpustnost různé jádro (délka)

37 Povrchová modifikace - rozpustnost ost guest interactions between dendrimers and hydrophobic guests, which are sparingly soluble in water

38 Dendrimery s uzavřeným povrchem Grubbs hydrolýza

39 54 ferrocenových jednotek Metallodendrimery

40 Metallodendrimery kobaltocenium AuFe 3 klastry

41 Metallodendrimery MeC (modrý) -30 C v toluenu černá sraženina

42 Metallodendrimery Polymerizační reakce (RMP = ring opening metathesis polymerisation) norbornenu s G3 dendrimerem obsahujícím 16 ruthenium-karbenových skupin

43 Metallodendrimery

44 Bimetalické dendrimery nanočástice definované velikosti

45 Dendrimery s nanočásticemi Selektivní hydrogenace v závislosti na velikosti substrátu a použité generaci dendrimeru

46 Dendrimery s nanočásticemi využití R-S Au R interakcí

47 Dendrimery s nanočásticemi Interakce ATP 2 - s povrchem dendronizované Au nanočástice

48 Supramolekulární chemie dendrimerů a) R = C - b) R = C(C 2 ) 2 + Me 3

49 Supramolekulární chemie dendrimerů fotochemická excitace dovoluje intermolekulární přenos energie (singletový( stav) v rámci klastru

50 Supramolekulární chemie dendrimerů Synthesis of dendrimers with a tris(bipyridine)ruthenium(ii) ) core (Vögtle et al. and Balzani et al.)

51 Supramolekulární chemie dendrimerů a) b) c) Dendritic tris(bipyridine)ruthenium(ii) ) complexes with Fréchet type dendrons (c) according to VögtleV et al. and Balzani et al., and according to ewkome et al. (b) (lipophilic)) and (a) (hydrophilic)

52 Supramolekulární chemie dendrimerů

53 Supramolecular aggregates which give a hexameric (b) (here only one of the two isophthalic acid planes is shown) and a trimeric dendrimer (c) after Zimmerman et al.

54 Supramolekulární chemie dendrimerů Gallic acid dendrons self-assembling to supramolecular dendrimers, which again organize themselves in thermotropic, liquid-crystalline phases.

55

56 Supramolekulární chemie dendrimerů Self-organization of amphiphilic poly(propyleneamine) dendrimers (a) in solution, (b) at the air water interface.

57 Multivalentní glykodendrimery a) inhibitors of cell surface protein - carbohydrate interactions b) tools for studying such recognition processes in vitro

58 Multivalentní glykodendrimery

59 Dendrimery v medicíně Boron-containing polylysine dendron with an additional binding site for the coupling to an antibody. It is used in the boron neutron capture therapy.

60 Dendrimery v medicíně Ukázka dendrimeru používaného jako kontrastní látka v MR imagingu

61 Dendrimery s uzavřeným povrchem

62 Syntéza nanotrubek

63 Syntéza nanotrubek Computer-generated structure of a hexameric tin porphyrin dendrimer bridged by succinate ligands

64 Syntéza nanotrubek MALDI-MS MS spectra (the inset shows the expanded region for m/z Da)

65 Syntéza nanotrubek SEC traces (toluene, UV detector at 289 nm) obtained on a double Waters Styragel R 4E column (MW range is Da)

66 Literatura o dendrimerech Zvláštní vydání o dendrimerech: Comptes Rendus Chimie,, 2003, 6,, Recent Developments in Dendrimer Chemistry: Tetrahedron,, 2003, 59(22),

67 Děkujeme za pozornost! Jan Budka Jan Budka