Amphiphile Kammpolymere von Poly(2,7-carbazol)

Abstract

Die vorliegende Dissertation beschreibt die Verschmelzung der Konzepte von konjugierten Polyelektrolyten und amphiphilen Kammpolymeren in Form von konjugierten, Poly(2,7-carbazol)-basierenden Polyelektrolytkammpolymeren mit Poly(L-lysin)seitenketten sowie Alkyl- oder Polyethylenglykolsubstituenten. Die Synthese wurde durch die Suzuki-Polykondensation von monodispersen Makromonomeren erreicht. Hierbei fand die Precursor-Synthesestrategie Anwendung. In diesem Ansatz war die ε-Aminofunktion des Lysins mit einer Benzoyloxycarbonylschutzgruppe geschützt. Der Aufbau der benötigten monodispersen Makromonomere erfolgte durch die Kupplung von Poly(L-lysin)ketten an den Carbazolbaustein mittels eines aktivierten Esters. Eine Besonderheit der hergestellten Kammpolymere lag in den konformativen Eigenschaften seiner einzelnen Komponenten. Dabei konnte die Konformation der Poly(L-lysin)seitenketten infolge ihres Polyelektrolyt- und Peptidcharakters gezielt mit Hilfe des pH-Wertes und der Ionenstärke variiert werden, wohingegen das konjugierte Rückgrat seine steife Konformation beibehielt. Infolge des Polyelektrolytcharakters zeigte sich zudem, dass die Polymere in sauren und neutralen, wässrigen Lösungen zu großen Teilen in Form von Domänenstrukturen auftraten, während im Basischen eine sofortige Aggregation eintrat. Ein weiteres Merkmal der vorgestellten Polyelektrolytkammpolymere war ihr amphiphiler Charakter. Diese Amphiphilie der in dieser Arbeit vorgestellten Polyelektrolytkammpolymere beeinflusste dabei maßgeblich ihre unstrukturierte Anordnung in Lösung, in der festen Phase sowie an Oberflächen.

The given dissertation describes the combination of the concepts of conjugated polyelectrolytes and amphiphilic comb-type polymers as conjugated, poly(2,7-carbazols)-based polyelectrolyte comb-type polymers with poly(L-lysine)side chains and additional alkyl or polyethylene glycol substituents. The synthesis was realized by the Suzuki-polycondensation of monodispers macromonomers. Therefore, the precursor strategy was applied. Within this approach, the ε-functionality of lysine was blocked by a Benzoyloxycarbonyl protecting group. The required monodispers macromonomers were synthesized by coupling poly(L-lysine) and the carbazole building block using the chemistry of an activated ester. The synthesized comb-type polymers were characterized by the special conformational properties of each of the components. Due to the polyelectrolyte and peptide character of the poly(L-lysine) side chains it became possible the change their conformation in dependence on the pH and ionic strength in solution. Thereby, the extended conformation of the conjugated backbone remained unchanged. As a result of the polyelectrolyte character of the polymers it was observed that under acidic and neutral aqueous conditions the polymers formed domain structures, whereas in basic media a spontaneous aggregation was found. A further feature of the presented polyelectrolyte comb-type polymers was their amphiphilic character. This amphilicity significantly influenced their unstructured assembly in solution, on surface, and in solid phase.