Μακρομοριακή αρχιτεκτονική μέσω δεσμών υδρογόνου

Abstract

Anionic polymerization techniques were employed for the synthesis of linear polystyrene (PS), and block copolymer of polystyrene-b-polyisoprene (PS-b-PI) bearing end hydroxyl groups. Moreover, atom transfer radical polymerization techniques were employed for the synthesis of statistic copolymer poly(methyl methacrylate)-co-poly(hydroxylethyl methacrylate) (PMMA-co-PHEMA), where each monomeric unit of HEMA block, bears a hydroxyl group. Following suitable organic chemistry transformation reactions, the –OH groups of the above polymers, as well as those of pentaerythritol (PE), were converted to moieties able to form complementary hydrogen bonds, namely 2,6-diaminopurine (Dap), thymine (Thy), and the so called Hamilton receptor (Ham), where Dap with Thy forms three hydrogen bonds and Ham with Thy form four hydrogen bonds. The formation of hydrogen bonds was examined between the polymers PS-Dap/PS-b-PI-Thy, along with the polymers PS-Ham/PS-b-PI-Thy, to form supramolecular triblock copolymers, between the polymers PS-Dap/PMMA-co-P(HEMA-Thy) and the polymers PS-Ham/PMMA-co-P(HEMA-Thy), to form supramolecular graft polymers and finally between PS-Dap/PETA-Thy and PS-Ham/PETA-Thy, to form supramolecular star polymers. The conditions under which these supramolecular structures are formed and the possibility to form aggregates were examined, both in solution and in the solid state, using a variety of techniques such as 1H NMR spectroscopy, size exclusion chromatography (SEC), dilute solution viscometry, dynamic light scattering, (DLS), thermogravimetric analysis (TGA), differential thermogravimetry (DTG) and differential scanning calorimetry (DSC).

Με χρήση τεχνικών ανιοντικού πολυμερισμού συντέθηκε γραμμικό πολυστυρένιο (PS), και κατά συστάδες συμπολυμερές πολυστυρένιο-b-πολυϊσοπρένιο (PS-b-ΡΙ), που φέρουν ακραίες υδροξυλομάδες. Παράλληλα, μέσω ριζικού πολυμερισμού μεταφοράς ατόμου (ATRP), συντέθηκε στατιστικό συμπολυμερές πολυ(μεθακρυλικός μεθυλεστέρας)-co-πολυ (υδροξυαιθυλομεθακρυλικός μεθυλεστέρας) (PMMA-co-PHEMA), όπου κάθε μονομερική μονάδα της συστάδας του HEMA, φέρει μία υδροξυλομάδα. Μετά από κατάλληλο μετασχηματισμό, οι ακραίες –ΟΗ ομάδες των παραπάνω πολυμερών, καθώς και αυτές της πενταερυθρυτόλης (PE), μετατράπηκαν σε ενώσεις ικανές να σχηματίσουν συμπληρωματικούς δεσμούς υδρογόνου. Συγκεκριμένα, οι ομάδες αυτές είναι η 2,6-διαμινοπουρίνη (Dap), η θυμίνη (Thy) και ο Hamilton υποδοχέας (Ham), όπου Dap με Thy σχηματίζουν τρεις δεσμούς υδρογόνου και Ham με Thy σχηματίζουν τέσσερεις δεσμούς υδρογόνου. Ο σχηματισμός δεσμών υδρογόνου εξετάστηκε μεταξύ των πολυμερών PS-Dap/PS-b-PI-Thy και των PS-Ham/PS-b-PI-Thy, προς σχηματισμό υπερμοριακών κατά συστάδες τριπολυμερών, των πολυμερών PS-Dap/PMMA-co-P(HEMA-Thy) και των PS-Ham/PMMA-co-P(HEMA-Thy), προς σχηματισμό εμβολιασμένων υπερμοριακών πολυμερών και τέλος των PS-Dap/PETA-Thy και των PS-Ham/PETA-Thy, προς σχηματισμό υπερμοριακών αστεροειδών πολυμερών. Οι συνθήκες με τις οποίες σχηματίζονται οι υπερμοριακές αυτές δομές, καθώς και η πιθανότητα σχηματισμού συσσωματωμάτων, εξετάστηκαν τόσο σε διάλυμα όσο και σε στερεά κατάσταση, χρησιμοποιώντας μία σειρά από τεχνικές, όπως είναι φασματοσκοπία 1Η-NMR, χρωματογραφία αποκλεισμού μεγεθών (SEC), ιξωδομετρία αραιών διαλυμάτων, δυναμική σκέδαση φωτός (DLS), θερμοσταθμική ανάλυση (TGA), και διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC).