Synthese funktionalisierter und amphiphiler Poly(aminoester) durch organokatalytische Ringöffnungspolymerisation N-acylierter 1,4-Oxazepan-7-one

Abstract

Poly(aminoester) (PAE) weisen sowohl Ester- als auch Aminogruppen innerhalb ihrer Wiederholungseinheiten auf. Die spaltbaren Estergruppen machen sie zu einem interessanten abbaubaren Material. Darüber hinaus können über die Aminogruppen unterschiedliche Seitenketten eingebracht werden, um deren Materialeigenschaften und Funktionalität anzupassen. Dies macht sie relevant für biomedizinische Anwendungen wie etwa die Transfektion oder den Wirkstofftransport. Mit dem Anspruch, definierte und segmentierte Polymerstrukturen darzustellen, wurden bisher nur wenige zyklische Monomere genutzt, um funktionelle PAEs über Kettenpolymerisation darzustellen. Darunter fallen N-Acyl-1,4-oxazepan-7-one (OxPs), die im Rahmen dieser Arbeit durch organokatalytische Ringöffnungspolymerisation (ROP) zu amphiphilen und oxidationsresponsiven N-acylierten PAEs umgesetzt werden. Das Einleitungskapitel (Kapitel 1) beginnt mit einer Übersicht über die (Bio-)Abbaubarkeit von Polymermaterialien. Daraufhin wird die bisherige Forschung an PAEs und ihre Darstellung über unterschiedliche Polymerisationsmethoden erläutert. Im weiteren Verlauf wird die organokatalytische Ringöffnungspolymerisation vorgestellt, sowie das Verhalten amphiphiler Moleküle beschrieben. In Kapitel 3 steht die Synthese von N-Acyl-1,4-oxazepan-7-on-Derivaten über zwei unterschiedliche Synthesestrategien im Fokus. Neben Monomeren mit Aryl- und Alkylresten werden auch funktionalisierbare Reste zugänglich gemacht. Die dargestellten Monomere werden zu einer Reihe von N-acylierten Poly(aminoestern) umgesetzt und diese charakterisiert. Sowohl ein hydrophiles als auch ein hydrophobes Polymer mit Alkylseitenkette werden auf ihren Abbau in wässrigem und organischem Lösungsmittel bei unterschiedlichen pH-Werten sowie in der Anwesenheit von Enzymen getestet. Die beiden Monomere zur Darstellung des hydrophilen und hydrophoben Polymers mit Alkylseitenketten werden zu amphiphilen AB-Diblockcopolymeren und ABA-Triblockcopolymeren mit variierenden Molekulargewichtsanteilen der jeweiligen Segmente umgesetzt (Kapitel 4). Der Einfluss der hydrophilen Anteile auf die Wasserlöslichkeit sowie die Selbstassemblierung der Amphiphile zu Aggregaten wird untersucht. Abschließend wird eine Thioetherfunktion in die Polymerseitenkette eines amphiphilen AB-Diblockcopolymers integriert und die Oxidationsresponsivität des Materials analysiert (Kapitel 5). Die in wässriger Umgebung gebildeten Polymeraggregate, deren Löslichkeit sich durch die Oxidation der Seitenketten zu Sulfoxiden verändert, werden abschließend hinsichtlich der oxidationsresponsiven Freigabe von hydrophobem Cargo untersucht.