树枝状聚合物ppt课件
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靶向给药的新载体——树枝状聚合物
『 药物研究』
向 涛
关键词
树 枝状聚合物 ；载体 ；靶 向给药
系 统 中应 用 的 障 碍 。 树 枝 状 聚 合 物 （ ｅ ｄｒ ）， ｄ ｎ ｍｅ ｉ ｒ
一
靶 向 给 药 系统 是 指 载 体 将 药 物 通 过 局 部 给 药 或
全身血 液循环 而选择 性地 浓集 于靶 组织 、靶器 官 、
血 液 循 环 时 间 ， 降 低 用 药 剂 量 并 在 一 定 程 度 上 实 现
药 物 的 控 制 释 放 和 被 动 靶 向 ｅ 其 表 面 高 反 应 活 性 － 。 的 功 能 团不 仅 能 够 携 载 足 够 量 的 药 物 ，在 靶 细 胞 表 面 或 周 围 形 成 较 高 的 药 物 浓 度 ［ ７， 还 很 容 易 为 配 ５ ］ － 体 、 造 影 剂 修 饰 ，具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 在 国外 新 近 关 于 树 枝 状 聚 合 物 的 研 究 中 ，很 多 将 其 应 用 于 抗
表 面 官 能 团 ，而 且 大 小 和 分 子 量 精 确 可 控 ，即 具 有
单 分 散 性 。 这 是 由 于 与 聚 合 物 传 统 的 合 成 途 径 （如 自 由 基 反 应 ）不 同 ，树 枝 状 聚 合 物 合 成 的 每 一 个 步 骤 都 可 以人 为 控 制 。 药 物 分 子 既 可 以物 理 包 封 于 聚 合 物 的 内部 空 腔 中 ，也 可 以通 过 化 学 偶 连 共 价 结 合
绕 的聚 合 物 ，在 结 构 上 分 为３ 分 ：ｄ ￣ 发 的 内 核 ， 部 ｉｆ ＞ｌ ② 重 复 的 结构 单 元 ，⑨ 连 在 最 外层 重 复单 元 的末 端 官
能 团 。 这 些 结 构 决 定 了 整 个 树 枝 状 聚 合 物 的 分 子 大 小 、形状 以及 物 化 性质 。
向 涛
关键词
树 枝状聚合物 ；载体 ；靶 向给药
系 统 中应 用 的 障 碍 。 树 枝 状 聚 合 物 （ ｅ ｄｒ ）， ｄ ｎ ｍｅ ｉ ｒ
一
靶 向 给 药 系统 是 指 载 体 将 药 物 通 过 局 部 给 药 或
全身血 液循环 而选择 性地 浓集 于靶 组织 、靶器 官 、
血 液 循 环 时 间 ， 降 低 用 药 剂 量 并 在 一 定 程 度 上 实 现
药 物 的 控 制 释 放 和 被 动 靶 向 ｅ 其 表 面 高 反 应 活 性 － 。 的 功 能 团不 仅 能 够 携 载 足 够 量 的 药 物 ，在 靶 细 胞 表 面 或 周 围 形 成 较 高 的 药 物 浓 度 ［ ７， 还 很 容 易 为 配 ５ ］ － 体 、 造 影 剂 修 饰 ，具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 在 国外 新 近 关 于 树 枝 状 聚 合 物 的 研 究 中 ，很 多 将 其 应 用 于 抗
表 面 官 能 团 ，而 且 大 小 和 分 子 量 精 确 可 控 ，即 具 有
单 分 散 性 。 这 是 由 于 与 聚 合 物 传 统 的 合 成 途 径 （如 自 由 基 反 应 ）不 同 ，树 枝 状 聚 合 物 合 成 的 每 一 个 步 骤 都 可 以人 为 控 制 。 药 物 分 子 既 可 以物 理 包 封 于 聚 合 物 的 内部 空 腔 中 ，也 可 以通 过 化 学 偶 连 共 价 结 合
绕 的聚 合 物 ，在 结 构 上 分 为３ 分 ：ｄ ￣ 发 的 内 核 ， 部 ｉｆ ＞ｌ ② 重 复 的 结构 单 元 ，⑨ 连 在 最 外层 重 复单 元 的末 端 官
能 团 。 这 些 结 构 决 定 了 整 个 树 枝 状 聚 合 物 的 分 子 大 小 、形状 以及 物 化 性质 。
《树枝状大分子》课件
《树枝状大分子》PPT课件
目录 CONTENTS
• 树枝状大分子的简介 • 树枝状大分子的性质和应用 • 树枝状大分子的发展前景 • 树枝状大分子的研究进展
01
树枝状大分子的简介
树枝状大分子的定义
树枝状大分子是一种具有树形结构的 有机高分子化合物，其分子结构由中 心核、树枝层和外延基团组成。
树枝状大分子的名称来源于其树形结 构，类似于树枝的分支形态。
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
树枝状大分子的合成方法
树枝状大分子的合成通常采用“发散法”和“收敛法”两种 策略。发散法是从中心核向外延伸，逐步增加树枝层的数目 和外延基团；收敛法则是从简单的起始物出发，逐步增加分 子的大小和复杂性。
在合成过程中，需要精确控制反应条件、选择合适的反应试 剂和反应条件，以确保合成出目标结构的树枝状大分子，同 时避免副反应的发生。
02
树枝状大分子的性质和应用
树枝状大分子的物理性质
高度对称的结构
树枝状大分子具有高度对称的结构，这使得它们 具有一些独特的物理性质。
良好的溶解性
由于其结构特点，树枝状大分子通常具有良好的 溶解性，能够溶于多种溶剂。
高分子量
树枝状大分子的分子量通常很大，这使得它们具 有较高的力学性能和稳定性。
树枝状大分子的化学性质
树枝状大分子的结构特点
树枝状大分子的树形结构使得分子具有高度的几何对称性和规整性，这使得分子 在溶液中具有很好的自组装能力，容易形成有序的高级结构。
树枝状大分子可以包含多种不同类型的基团，这些基团可以在树枝层和外延基团 中以多种方式进行组合和排列，这使得树枝状大分子具有极高的分子多样性和可 设计性。
详细描述
树枝状大分子的性质受到其结构、组成、环境等多种因素的影响。研究者们通过改变树 枝状大分子的组成、修饰其表面、调节其环境条件等手段，实现对树枝状大分子性质的 调控。这些研究为树枝状大分子的应用提供了更多可能性，如作为药物载体、催化剂、
目录 CONTENTS
• 树枝状大分子的简介 • 树枝状大分子的性质和应用 • 树枝状大分子的发展前景 • 树枝状大分子的研究进展
01
树枝状大分子的简介
树枝状大分子的定义
树枝状大分子是一种具有树形结构的 有机高分子化合物，其分子结构由中 心核、树枝层和外延基团组成。
树枝状大分子的名称来源于其树形结 构，类似于树枝的分支形态。
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
树枝状大分子的合成方法
树枝状大分子的合成通常采用“发散法”和“收敛法”两种 策略。发散法是从中心核向外延伸，逐步增加树枝层的数目 和外延基团；收敛法则是从简单的起始物出发，逐步增加分 子的大小和复杂性。
在合成过程中，需要精确控制反应条件、选择合适的反应试 剂和反应条件，以确保合成出目标结构的树枝状大分子，同 时避免副反应的发生。
02
树枝状大分子的性质和应用
树枝状大分子的物理性质
高度对称的结构
树枝状大分子具有高度对称的结构，这使得它们 具有一些独特的物理性质。
良好的溶解性
由于其结构特点，树枝状大分子通常具有良好的 溶解性，能够溶于多种溶剂。
高分子量
树枝状大分子的分子量通常很大，这使得它们具 有较高的力学性能和稳定性。
树枝状大分子的化学性质
树枝状大分子的结构特点
树枝状大分子的树形结构使得分子具有高度的几何对称性和规整性，这使得分子 在溶液中具有很好的自组装能力，容易形成有序的高级结构。
树枝状大分子可以包含多种不同类型的基团，这些基团可以在树枝层和外延基团 中以多种方式进行组合和排列，这使得树枝状大分子具有极高的分子多样性和可 设计性。
详细描述
树枝状大分子的性质受到其结构、组成、环境等多种因素的影响。研究者们通过改变树 枝状大分子的组成、修饰其表面、调节其环境条件等手段，实现对树枝状大分子性质的 调控。这些研究为树枝状大分子的应用提供了更多可能性，如作为药物载体、催化剂、
树状聚合物
LOGO
树枝状聚合物
邹丽丽 许阳锋 李培杰
2010年6月
LOGO
树形大分子的介绍
从多官能团内核出发，通过支化基元逐步重复生长 从多官能团内核出发，通过支化基元逐步重复生长, 形成具有高度支化结构的树枝状三维大分子 高度支化结构的树枝状三维大分子。 形成具有高度支化结构的树枝状三维大分子。
LOGO
催化剂方面的应用
LOGO
催化剂方面的应用
LOGO
催化剂方面的应用
能再生使用 能很好的稳定纳米粒子， 能很好的稳定纳米粒子， 并创造纳米微环境 表面基团控制——溶解性 溶解性 表面基团控制 小于4 纳米粒子， 小于 nm纳米粒子，比表 纳米粒子 面积大、 面积大、催化效率高
LOGO
构造外围分支， 构造外围分支，由核心连 空间位阻，速率慢; 接。空间位阻，速率慢 缺陷少， 缺陷少，产物与反应物易 分离。 分离。
LOGO
PAMAM(聚酰胺 胺)合成过程 聚酰胺聚酰胺 合成过程
发散法以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料合成聚酰胺-胺 发散法以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料合成聚酰胺 胺（ PAMAM）
LOGO
药物载体
LOGO
基因载体
与许多重要蛋白质和生物组装分子的大小及形状很匹配。 与许多重要蛋白质和生物组装分子的大小及形状很匹配。 PAMAM生理条件下为聚阳离子,且有很好的溶解性， PAMAM生理条件下为聚阳离子,且有很好的溶解性， 生理条件下为聚阳离子 末端胺基很容易与DNA 中的带负电的磷酸基相互作用。 末端胺基很容易与DNA 中的带负电的磷酸基相互作用。 内部有空腔，促进DNA结合的复合物的稳定性。 内部有空腔，促进DNA结合的复合物的稳定性。 DNA结合的复合物的稳定性
树枝状聚合物
邹丽丽 许阳锋 李培杰
2010年6月
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树形大分子的介绍
从多官能团内核出发，通过支化基元逐步重复生长 从多官能团内核出发，通过支化基元逐步重复生长, 形成具有高度支化结构的树枝状三维大分子 高度支化结构的树枝状三维大分子。 形成具有高度支化结构的树枝状三维大分子。
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催化剂方面的应用
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催化剂方面的应用
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催化剂方面的应用
能再生使用 能很好的稳定纳米粒子， 能很好的稳定纳米粒子， 并创造纳米微环境 表面基团控制——溶解性 溶解性 表面基团控制 小于4 纳米粒子， 小于 nm纳米粒子，比表 纳米粒子 面积大、 面积大、催化效率高
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构造外围分支， 构造外围分支，由核心连 空间位阻，速率慢; 接。空间位阻，速率慢 缺陷少， 缺陷少，产物与反应物易 分离。 分离。
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PAMAM(聚酰胺 胺)合成过程 聚酰胺聚酰胺 合成过程
发散法以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料合成聚酰胺-胺 发散法以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料合成聚酰胺 胺（ PAMAM）
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药物载体
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基因载体
与许多重要蛋白质和生物组装分子的大小及形状很匹配。 与许多重要蛋白质和生物组装分子的大小及形状很匹配。 PAMAM生理条件下为聚阳离子,且有很好的溶解性， PAMAM生理条件下为聚阳离子,且有很好的溶解性， 生理条件下为聚阳离子 末端胺基很容易与DNA 中的带负电的磷酸基相互作用。 末端胺基很容易与DNA 中的带负电的磷酸基相互作用。 内部有空腔，促进DNA结合的复合物的稳定性。 内部有空腔，促进DNA结合的复合物的稳定性。 DNA结合的复合物的稳定性
树枝状聚合物PPT课件
• 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.
• 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。
7
性能特点
• 1.良好的流体力学性能：是 一种牛顿流体有利于加工成 型。
• 2.独特的粘度行为，已发现 其特征粘度随相对分子量的 增加出现最大值。
• 3.容易成膜:
• 4:多功能性，源于表面有大 量的功能基团。
33
个人观点供参考，欢迎讨论！
树枝状碳氢高聚物14树枝状聚醚15161718192021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
6
• 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ห้องสมุดไป่ตู้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。
• 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.
• 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。
7
性能特点
• 1.良好的流体力学性能：是 一种牛顿流体有利于加工成 型。
• 2.独特的粘度行为，已发现 其特征粘度随相对分子量的 增加出现最大值。
• 3.容易成膜:
• 4:多功能性，源于表面有大 量的功能基团。
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个人观点供参考，欢迎讨论！
树枝状碳氢高聚物14树枝状聚醚15161718192021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
6
• 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ห้องสมุดไป่ตู้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。
树枝状聚合物
自行組合化的現象，強烈地吸引了化學家的注意， 而產生稱為奈米化學的新化學。 ●根據1987年獲得諾貝爾獎的法國化學家連恩（J.M.P.Lehn）的說法，奈米化學是指借用微觀分 子自行組織、自行組合化和自行集成的力量，於 奈米次元下形成自行組織、自行組合化結構的超 分子建構學。明確地說，生物體內的各種分子是 以蛋白質作為基本構成，而各種分子會依循 DNA的遺傳訊息來組成細胞及表現結構，奈米化 學就是受到這種機制的刺激而產生的概念。
奈米化學
• 由這種分子等級可以到達巨觀的形態， 程式化(根據遺傳訊息進行控制)的化 學反應確實是化學中最終的樣貌，這 種模仿生物體功能的化學領域也可以 說是奈米化學。
奈米化學
•奈米化學是由數個領域所構成的，首先 是也被稱為超分子化學的具有超越各個 分子單元功能和形態的分子系統、碳簇 或其衍生物的自行排列體、微胞自行集 成所形成的模製結構、DNA所成的高次 元空間結構，以及稱為分子馬達和分子 引擎的分子奈米機器等等，奈米化學的 領域正迅速地持續擴大。
分子電腦
• 這種型態只在兩個輸入同時存在的時候輸 出，所以是 AND型的邏輯電路，另一方面， 分子B的吸收光譜會隨著Ca離子和質子的 存在而變化，像是在 390奈米下的吸收， Ca離子和質子同時存在的時候以及邦不存 在的時候吸收值都很大，但是兩者分別單 獨存在的時候吸收值就大約只有一半。
分子電腦
DNA做成的空間結構
●蛋白質根據構成分子內的胺基酸序列而折疊成特定 的三維結構，並藉此結構呈現功能，這是利用氫鍵 和配拉鍵來辨識對象並形成聚集物所造成的。也就 是說，藉若設計規劃構成單元而得到超分子的形式， 也可以靈活運用這種 DNA特性來形成空間結構，產 生梯子型結構和井字型結構等二維結構物．而且 也被認為可以形成高度的三維結構物。 ●另外，也有人在研究使 DNA的雙螺旋與金屬微粒子 互相作用，讓金屬微粒子形成三維的排列 (圖1.19)
树枝状聚合物合成
固相聚合
由于空间位阻的原因，利用固相聚合很难得到高代的树状大分子。 由于这一原因，可利用其来控制产物的分子量，固相聚合还可以避 免在溶液聚合中发生的分子内环化，确保由固相分离下来的聚合物 仅有一个核心功能基团，易于制得内部结构相同的各种超枝共聚物。
结语
树状聚合物是一个展现出旺盛生命力的年青领域。 在其性能与应用成为研究热点的同时，其合成法 有了很大发展，已从纯碳氢链，杂原子链，扩展 到有机金属类，树状聚合物的工业化生产已为期 不远。
其反应的特点在于，反应每进行一步就有一个活性基团发生转移， 将链内部的活性离子及时地隐化，可以提高支化度。
络合反应
以含有孤电子对的非金属原子，如P、S 等，同有空轨道的金属原 子，如Au、Ru、Zn、Co、Pt、Cu、Ni 等，络合形成配位键。 常见代表有：含钯的树状金属配合物 以金属钌原子参于骨架构成的树状大分子 含有二茂铁的树枝状聚合物
开环聚合
如下反应中- OH先 夺取单体羟基的氢原子，生成一个R1O- 离子，然 后R1O- 进攻另一分子中的三元环中的仲碳原子，并使之开环，又形 成一个R2O- 离子。此后另一单体将H 转移给R2O- ，本身成为酚盐， 继续同（Ⅳ）中的另一三元环反应。如此不断地枝化反应下去。此 反应的一个特征就是含有一个质子转移过程。
树枝状聚合物合成新进展
•树状大分子：枝化基元逐步反应得到
结构几何对称性好 分子体积、形状可精确控制 合成过程要求严格，产率很低
左边两种通称树 枝聚合物，具有 高溶解度和低粘 度，应用前景广 泛。
•超枝聚合物： 一步聚合方法合成
支化度DB < 100%，趋于网状结构 易于工业化生产
树状聚合物正处在广泛应用的前夕，找到合理、高效的合成 方法逐渐成为研究热点。
《树枝状高分子简介》课件
断扩展分子的结构。
优点
迭代合成法具有高效率和可控制 性，可以合成结构规整、分子量
分布窄的树枝状高分子。
缺点
合成过程中需要精确控制反应条 件，以确保每次迭代反应的一致
性和准确性。一锅合成法概述一锅合成法是一种简便的树枝状高分 子合成方法，通过在一个反应锅中一 次性加入所有原料，完成整个合成过 程。
优点
《树枝状高分子简介》ppt课件
contents
目录
• 树枝状高分子的定义与特性 • 树枝状高分子的合成方法 • 树枝状高分子的应用领域 • 树枝状高分子的发展前景与挑战 • 结论
01
树枝状高分子的定义与特性
定义
树枝状高分子是一种人工合成的、具 有高度分支结构的高分子材料。
它是由中心核、内层和外层基团组成 ，其中中心核是树枝状高分子的起点 ，内层基团与中心核相连，而外层基 团则向外延伸，形成分支结构。
同时，需要加强树枝状高分子材料的环保性能和可持续性研究，以实现其 绿色合成和应用。
THANKS
感谢观看
树枝状高分子在光电材料领域的 应用包括太阳能电池、发光二极
管和光电探测器等。
树枝状高分子可以作为光电材料 的受体或给体材料，提高光电转
换效率和稳定性。
树枝状高分子还可以用于光电传 感器的制备，实现对光、电信号
的快速响应和检测。
04
树枝状高分子的发展前景与挑战
发展前景
01 02
应用领域拓展
随着树枝状高分子的不断深入研究，其应用领域将进一步扩大，不仅局 限于药物传递、生物成像、催化剂等领域，还将拓展到能源、环保、信 息技术等领域。
优点
模板合成法可以精确控制树枝状高分子的结构和形态，合成过程具 有高度定向性。
优点
迭代合成法具有高效率和可控制 性，可以合成结构规整、分子量
分布窄的树枝状高分子。
缺点
合成过程中需要精确控制反应条 件，以确保每次迭代反应的一致
性和准确性。一锅合成法概述一锅合成法是一种简便的树枝状高分 子合成方法，通过在一个反应锅中一 次性加入所有原料，完成整个合成过 程。
优点
《树枝状高分子简介》ppt课件
contents
目录
• 树枝状高分子的定义与特性 • 树枝状高分子的合成方法 • 树枝状高分子的应用领域 • 树枝状高分子的发展前景与挑战 • 结论
01
树枝状高分子的定义与特性
定义
树枝状高分子是一种人工合成的、具 有高度分支结构的高分子材料。
它是由中心核、内层和外层基团组成 ，其中中心核是树枝状高分子的起点 ，内层基团与中心核相连，而外层基 团则向外延伸，形成分支结构。
同时，需要加强树枝状高分子材料的环保性能和可持续性研究，以实现其 绿色合成和应用。
THANKS
感谢观看
树枝状高分子在光电材料领域的 应用包括太阳能电池、发光二极
管和光电探测器等。
树枝状高分子可以作为光电材料 的受体或给体材料，提高光电转
换效率和稳定性。
树枝状高分子还可以用于光电传 感器的制备，实现对光、电信号
的快速响应和检测。
04
树枝状高分子的发展前景与挑战
发展前景
01 02
应用领域拓展
随着树枝状高分子的不断深入研究，其应用领域将进一步扩大，不仅局 限于药物传递、生物成像、催化剂等领域，还将拓展到能源、环保、信 息技术等领域。
优点
模板合成法可以精确控制树枝状高分子的结构和形态，合成过程具 有高度定向性。
树枝状与超支化聚合物
5.超支化聚合物的表征——支化度和分子量的测定 5.超支化聚合物的表征——支化度和分子量的测定
传统方法：分子量的测定主要采用凝胶渗透色谱法（GPC），支化度的 传统方法：分子量的测定主要采用凝胶渗透色谱法（GPC），支化度的 测量主要依靠核磁共振法（NMR）等。 测量主要依靠核磁共振法（NMR）等。 凝胶渗透色谱(GPC) 凝胶渗透色谱(GPC)是基于聚合物流体力学体积的一种常用和方便的聚 合物分子量测定方法 ,通常适用于柔性链聚合物体系的分析。而 GPC 用 于高刚性树枝化聚合物的表征时 ,往往存在两方面的问题:所得分子量比 往往存在两方面的问题: 实际的低而且与测量条件密切相关。 核磁共振法（NMR）测量支化度时也是有局限的，仅仅对某些特殊类型 核磁共振法（NMR）测量支化度时也是有局限的，仅仅对某些特殊类型 的、其结构对NMR有明确响应的超支化聚合物有效，而对有些聚合物来 的、其结构对NMR有明确响应的超支化聚合物有效，而对有些聚合物来 说，他们的NMR谱图很难辨别。 说，他们的NMR谱图很难辨别。 有文献报导光散射法被成功地应用于树枝化聚合物的分析和表征。 有文献报导光散射法被成功地应用于树枝化聚合物的分析和表征。
分散法（发散法）和收敛法
1.分散法 Dispersion Method 1.分散法
1985年 1985年Tomalia 和Newkome提出，从所需合成的树枝状聚合物的中心 Newkome提出，从所需合成的树枝状聚合物的中心 点开始向外扩展来进行合成。
首先将中心核分子与两摩尔以上的含有两个被保护的支链活性点的试 剂反应，再移去保护基团，使活化的基团再进行反应，如此反复进行 直至合成所需大小的树枝状聚合物。
3.含磷树枝状高聚物 3.含磷树枝状高聚物
枝干上含磷的树枝状聚合物一般采用发散合成法，重复两步或三步反应 过程来合成。中心分子采用SPCl 或六元环分子N 过程来合成。中心分子采用SPCl3或六元环分子N3P3Cl3。
第四章 树枝状聚合物和超支化聚合物的
分子量测定的其他方法： 光散射：小角激光光散射（LALLS） 广角激光光散射（MALLS） 基质辅助激光脱附技术（MALDI-TOF）
4.5 树枝状聚合物和超支化聚合的应用
• 4.5.1 分子结构与潜在功能
4.5.2 树枝状聚合物在基因转染中的作用 树枝状的聚酰胺-胺（PAMAM） 4.5.3 树枝状聚合物作为药物和药物输送载体方面的应用 • （1）物理俘获 • （2）多价分子间吸附 4.5.4 树枝状聚合物在医疗诊断方面的应用 • 核磁共振成像
4.4.1 Flory理论的基本要点 同一个分子中含有一个A官能团和n个B官能团（n≥2） 的单体，经过分子间的缩合反应，可以形成一种高度支化 的聚合物而不发生凝胶。每一步A和B之间的反应，将再 生出n-1个B官能团。 对单体的基本要求： • 官能团A和B可以通过某种方式活化 • 经活化的官能团A和B之间可相互反应，但自身间不反应 • 官能团A和B的反应活性不会随反应的进行而变化 • 官能团A和B的反应活性应该足够高，并且是专一的 • 分子内不会发生环化反应
• 2 树枝状聚合物的增溶作用 • 3 树枝状聚合物的破乳作用
• 4 树枝状聚合物表面活性剂的应用
生物医药 材料改型 工业催化
• 4.5.7 树枝状聚合物和超支化聚合物在其他方面的应用 • 1 制备特殊结构聚合物 • ABA型三嵌段共聚物、超薄纳米微孔膜、有机无机杂链聚 合物 • 2 聚合物共混 • 3 超支化聚合物薄膜 • 4 超支化聚合物液晶 • 5 可降解超支化聚合物 • 6 热固性树酯 • 7 流变性能改进剂 • 8 药物缓释剂 • 9 导电聚合物和光学聚合物 • 10 制备金属纳米材料 • 11 纳米复合材料 • 12 吸附树脂
4.4.2 ABx型单体的增长过程
树枝状聚合物是有效的脲醛树脂粘合促进剂
树枝状聚合物是有效的脲醛（UF）树脂的粘合促进剂树枝状聚合物表现出高的表面活性，在非常低的浓度-临界聚集浓度（CACs）时，他们有能力在水中自身聚合。
随着PAMAM代数的增加，CACs减小，分子量和结构对控制表面活性和CAC有重要的影响。
树枝状化合物是有效的脲醛（UF）树脂的粘合促进剂，它所起的作用是由于表面大量的基团，可以增大表面润湿性。
树枝状聚合物链末端的活性基团，可以在非常低的浓度，通过自身的作用形成大的聚合。
聚合体的形成，使它们的水溶液的表面张力显著下降。
它们在空气- 水界面形成了他们的表面活性。
在脲醛树脂中加入G3-NH3Cl能大幅提高木材粘合剂的粘合性。
威海晨源化工新材料有限公司整理自《Different End Groups, as Adhesion Promoters for Urea-Formaldehyde Wood Adhesive System 》Hisham A. Essawy, Heba A. Mohamed Department of Polymers and Pigments, National Research Center, Dokki 12311, Egypt Journal of Applied Polymer Science, Vol. 119, 760–767 (2011)Dendritic polymers are effective adhesion promoter for urea formaldehyde (UF) resin.Dendritic polymers exhibit a high surface activity, at very low concentrations - critical aggregation concentration (CACs), they have the ability to aggregate in the water itself. With PAMAM generation increases, CACs reduces, molecular weight and structure has important impacts for the control of surface activity and CAC. Dendritic polymers are effective adhesion promoter for urea formaldehyde (UF) resin, it may increase the surface wettability due to its large number of surface group. End reactive groups at dendritic polymer chain can form large aggregation through its function when at very low concentrations. Formation of the polymer significantly decreases the surface tension of the aqueous solution. They form their surface activity in the air - water interface. Adding G3-NH3Cl in the urea-formaldehyde resin can significantly improve the adhesion of wood adhesives. Weihai CY Dendrimer Technology Co. Ltd forwards from "Different End Groups, as Adhesion Promoters for Urea-Formaldehyde Wood Adhesive System" Hisham A. Essawy, Heba A. Mohamed Department of Polymers and Pigments, National Research Center, Dokki 12311, Egypt Journal of Applied Polymer Science, V ol. 119, 760-767 (2011)。
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• 此外，具有特定分子结构和树枝状高分子 本身也可以起到催化剂载体的作用。·如支 化代为4.0的聚酰胺—胺(PAMM)树枝状高 分子可作为样板， 将过渡金属Cu、n和 Pd等分散在其表面上，起到载体的作用， 该催化剂可用于烯烃的加氢反应。这将为 贵重金属催化剂提供了一类新型的载体。
在生物医学上的应用
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。
• 树枝状高分子表面活性剂还可以用 于涂料后， 得到的化合物适用于高度交联的和 非黏结性涂层中，用以改善涂层的 表面性能。
•
2.工业催化
• 液相催化剂的固载化一直是化学家们致力 解决的问题。由于树枝状高分子的分子内 部具有广阔的空腔，分子内部和外部具有 大量的活性官能团，所以可以在树枝状高 分子的内部引入催化剂的活性中心，在空 腔内部完成整个催化过程，同时也可以利 用分子端基的活性，将催化剂的活性中心 联结在分子的外部。
• 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.
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
• 结构通式：
• C[R1(R2(…Ri(…Rn(T)Nbn…)Nbn
…)Nb2))Nb1]Nc
• 其中：C－－－核
•
Ri－－－重复单元
•
T－－－端基
•
Nbi－－－－－第i个重复单元
•
分支数
•
Nc －－－－－ 中心核引出的
•
分支数
•
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；
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。
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
二,分子尺寸.相对分子 量及分布的测定
• 1.凝胶色谱 • 2..质谱 • 3.激光解析飞行时间傅立叶
变换质谱 • 4.小角度X射线散射
分类：树枝状碳氢高聚物
树枝状聚醚
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 和性能以及在材料科学、生命 科学、医学等领域的应用而成 为现代科学领域中的重要内容。 随着对树枝状大分子研究的进 一步深入，今天，研究的热点 已不止局限于合成特殊结构的 树状大分子，更重要的在于研 究树状大分子的功能化和树状 大分子的特殊应用方面。
• (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
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。
在传感器上的应用
• 表面具有电活性基团和分子识 别基团的树枝形聚合物在传感 器中具有重要的作用
• 端基带有硼酸基团的树枝形聚 合物可以与多种糖络合。（如 图）
在电致发光器件中的应用
在材料化学上的应用
• 1.材料改性 • 由于树枝状高分子的分子链和端基
可以改变，这些功能基团主要包括 胺基、酯基、羟基、酰胺基、羧基， 金属螫合物及碳氢化合物等，可以 作为材料的结构和表面改性剂。
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
在生物医学上的应用
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。
• 树枝状高分子表面活性剂还可以用 于涂料后， 得到的化合物适用于高度交联的和 非黏结性涂层中，用以改善涂层的 表面性能。
•
2.工业催化
• 液相催化剂的固载化一直是化学家们致力 解决的问题。由于树枝状高分子的分子内 部具有广阔的空腔，分子内部和外部具有 大量的活性官能团，所以可以在树枝状高 分子的内部引入催化剂的活性中心，在空 腔内部完成整个催化过程，同时也可以利 用分子端基的活性，将催化剂的活性中心 联结在分子的外部。
• 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.
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
• 结构通式：
• C[R1(R2(…Ri(…Rn(T)Nbn…)Nbn
…)Nb2))Nb1]Nc
• 其中：C－－－核
•
Ri－－－重复单元
•
T－－－端基
•
Nbi－－－－－第i个重复单元
•
分支数
•
Nc －－－－－ 中心核引出的
•
分支数
•
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；
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。
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
二,分子尺寸.相对分子 量及分布的测定
• 1.凝胶色谱 • 2..质谱 • 3.激光解析飞行时间傅立叶
变换质谱 • 4.小角度X射线散射
分类：树枝状碳氢高聚物
树枝状聚醚
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 和性能以及在材料科学、生命 科学、医学等领域的应用而成 为现代科学领域中的重要内容。 随着对树枝状大分子研究的进 一步深入，今天，研究的热点 已不止局限于合成特殊结构的 树状大分子，更重要的在于研 究树状大分子的功能化和树状 大分子的特殊应用方面。
• (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
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。
在传感器上的应用
• 表面具有电活性基团和分子识 别基团的树枝形聚合物在传感 器中具有重要的作用
• 端基带有硼酸基团的树枝形聚 合物可以与多种糖络合。（如 图）
在电致发光器件中的应用
在材料化学上的应用
• 1.材料改性 • 由于树枝状高分子的分子链和端基
可以改变，这些功能基团主要包括 胺基、酯基、羟基、酰胺基、羧基， 金属螫合物及碳氢化合物等，可以 作为材料的结构和表面改性剂。
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