树枝状聚合物课件

树枝状聚合物Dendrimer概述定义：它是通过支化基元逐步重复的反应得到的一类具有高度支化结构的大分子。组成1，初始引发核2，与初始引发核径向连接的重复支化单元组成的内层3，与最外层一代重复支化单元连接的外层或表面区域。命名实例特点树枝状大分子与传统的线性大分子相比有以下几个显著特点：(1)精确的分子结构：树枝状大分子有明确的分子量及分子尺寸，结构规整，分子体积、形状和功能基都可在分子水平上精确控制；(2)大量的官能团：树枝状大分子一般由核心出发，不断向外分支，代数较低时一般为开放的分子构型，随代数的增加和支化的继续，从第四代开始，分子由敞开的松散状态转变为外紧内松的球形三维结构，分子内部具有广阔的空腔，分子表面具有极高的官能团密度；(3)高度的几何对称性;树枝状大分子有很好的反应活性及包容能力，在分子中心和分子末端可导人大量的反应性或功能性基团，用作具有特殊功能的高分子材料4.分子内存在空腔：树枝聚合物每生成一代便具有一层结构，每一层结构中具有一定的分子空腔，这些空腔的存在有利于主客体化学与分子催化的应用。5。相对分子量的可控性：由于树枝聚合物是由多步重复的方法合成，在逐步增长的过程中，每一步的相对分子量是精确可控的，并可根据不同的用途选择不同的分子代数。纳米尺寸：由于高度支化的拓扑形态，使得树枝聚合物在三维空间具有近似球形结构，尺寸在几十纳米之间。合成方法：1.发散合成法：以小分子为核心，采用逐步重复的合成手段合成树枝状高分子，这种合成法的缺点是反应增长级数越大，越容易使树枝状高分子产生缺陷。若使反应进行完全，需要大量过量的试剂和较苛刻的分离条件而给产物的纯化带来一定的困难。2.收敛合成法

鉴于发散合成法存在的缺陷，1990年Comell大学Freehet教授提出了一种新的合成方法——收敛合成法。它是先合成树枝状高分子的一部分，形成一个“楔状物”，然后再将这些“楔状物”与核心连接，最后形成一个新的树枝状高分子，其合成模式如图分析与表征一.结构表征1.元素分析2.红外光谱3.核磁共振4.紫外光谱5.反相高效液相色谱分类：树枝状碳氢高聚物树枝状聚醚应用由于树枝状大分子的分子量分布单一、内部具有广阔的空腔和表面具有极高的官能团密度，决定了它可以作为蛋白质、酶和病毒理想的合成模拟物，而且树枝状大分子很容易进行官能化，因此在生物和医学领域得到了广泛应用，如内部空腔可以包裹药物分子，末端基团通过修饰可连接基因和抗体等活性物质。在自组装膜上的应用树枝状化合物因具有三维立体结构、均一的分布和多而密且可修饰性强的外官能团，使之作为结构单元进行自组装形成具有特色的超薄膜．Regen等利用整代聚酰胺—胺型(PAMAM)树状分子的胺端基，将其沉积到用Pt3+离子活化的表面，重复这一过程即得到多层膜．CrNk等首先报道了以共价键结合的树状分子膜．这种膜是将PAMAM树状分子的胺端基与琉基十一烷酸组成的单层膜作用生成酰胺键而形成的．TsMkruk等将表面分别带正负电荷的PAMAM树状分子在硅表面进行层状沉积形成超薄膜．研究显示，以树状分子为结构单元经自组装形成的膜具有潜在的用途前景．如作为化学探感器、多相催化剂、滤光片或光学器件基材等。在电致发光器件中的应用在生物医学上的应用1.抗微生物制剂:树枝状大分子的三维结构可清晰的划分为核心和表面两部分，在核心和表面之间可以同时发生主体与客体分子的选择性结合，这与生物体内的许多生物活动类似，如：酶的专一催化作用，抗体一抗原的选择性结合·，蛋白质和DNA的复制等2.基因载体:在基因疗法中，许多载体都被用来携带遗传物质，但它们往往限制在特定种类的细胞间，且转移效率不高。聚阳离子和聚阴离子的静电相互作用产生的电中性对人造基因转移载体的制造非常有用。近年来，单分散性、稳定性好的PAMAM(聚酰亚胺一胺)树枝状大分子作为基因载体的研究得到了广泛发展.3.免疫制剂:生物活性分子连接在树枝状大分子表面，能够增强其生理活性。早在1988年，Tam等已将多肽与树状赖氨酸相连得到了多抗原蛋白(MAPs)，可用于免疫制剂、疫苗、诊断剂、抑制剂、人造蛋白质、类似物纯化和传递内细胞的载体等。4硼中子捕获治疗试剂

癌症治疗中的最新疗法为硼中子捕获治疗(BNCT)，在这种疗法中，当loB受到低能热中子激发时发生核裂变，产生的细胞素和能量可选择性的破坏恶性细胞而不损坏正常细胞。这种疗法的关键在于将足够的loB化合物送抵癌细胞以产生持续的对癌细胞致死性的反应，水溶性硼树状大分子的合成适应了这一要求，每个树状大分子可结合250—400个10B形成树状大分子，分子中连人PEG保证了树状大分子的水溶性。5磁共振成像造影剂

树枝状大分子在医学上的另一应用在于成像领域，树枝状Gd(Ⅲ)螯合物可用作磁共振成像(MRl)造影剂，对靶器官进行成像，用以检查大脑及器官组织中血流的变化结束语树枝状大分子由于特殊的结构和性能以及在