Изучение ансамблей производных полиаминокислот и поли-п-фениленсульфонатов в различных фазовых состояниях

• Автор: Ванцян, Михаил Артаваздович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Оглавление

Сокращения и условные обозначения

Введение

1. Обзор литературы Самоорганизация полиэлектролитов и полипептидов

1.1. Самоорганизация пол иэлектролитов

1.1.1. Общие характеристики полиэлсктролитов

1.1.2. Самоорганизация полиэлектролитов с образованием нолиионных комплексов

1.1.3. Самоорганизация полиэлектролитов с образованием

мицелл и везикул

1.2. Самоорганизация полипептидов

1.2.1. Общие характеристики полипептидов

1.2.2. Самоорганизация полипептидов в твердом состоянии
1.2.3. Поведение полипептидов на поверхности раздела фаз
2. Экспериментальная часть
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Пол ипфенил енсул ьфонаты
2.1.2. ПолиЬлизин с фрагментами карбоцианиновых красителей
2.1.3. Полиаминокислотные производные циклотрифосфазена
2.2. Методы исследования и оборудование
2.2.1. Капиллярная вискозиметрия
2.2.2. Динамический механический анализ
2.2.3. Метод рентгеновской дифракции под малыми углами
2.2.4. Метод большеугловой рентгеновской дифракции
2.2.5. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии ДСК
2.2.6. Метод термогравиметрического анализа ТГА
2.2.7. Получение РА изотерм
3. Обсуждение результатов
3.1. Изучение ансамблей жесткоцепных полиэлектролитов в растворе
3.1.1. Капиллярная вискозиметрия водных растворов ГППФС
3.1.2. Поведение растворов ППФС под действием сдвиговых напряжений
3.1.3. Динамический механический анализ ППФС
3.2. Изучение ансамблей полилизина с фрагментами карбоцианиновых красителей
3.2.1. Структурный анализ полилизина с фрагментами карбоцианиновых красителей
3.2.2. Температурные характеристики полилизина с фрагментами карбоцианиновых красителей
3.2.3. Эксперименты в монослоях полилизина с фрагментами карбоцианиновых красителей
3.2.4. Квантовохимическое моделирование полилизина с фрагментами карбоцианиновых красителей
3.3. Изучение ансамблей полиаминокислотных производных циклотрифосфазена в твердом состоянии и на границе раздела фаз
3.3.1. Структурный анализ полиглутамильных производных циклотрифосфазена
3.3.2. Температурные характеристики полиглутамильных производных циклотрифосфазена
3.3.3. Эксперименты в монослоях полиглутамильных производных циклотрифосфазена на водной поверхности
3.3.4. Квантовохимическое моделирование полиглутамильных производных циклотрифосфазена
3.3.5. Сравнение экспериментальных данных производных циклотри и циклотетрафосфазена
Заключение
Литература


Наличие концевых функциональных групп в полиаминокислотных цепях дает возможность введения фрагментов хромофоров, ферментов и др. Макромолекулы на основе полипфенилена ППФ, как и ПАК, являются стержнеподобными полимерами полиэлектролитной природы, образуя еще одну группу биоинспирированных полимеров. По своему строению ППФ аналогичны хидронтоиновым производным, составляющим основу хрящевой ткани в живых организмах. ППФ, будучи сопряженной системой, могут быть полезны для создания органических полупроводниковых материалов, которые представляют огромный интерес для использования их в конструировании гибких мягких транзисторов и окрашенных дисплеев. Присоединение полярных сульфонатных групп к основной цепи ППФ приводит к образованию солевых мостиков в водном растворе, что способствует формированию супрамолекулярных агрегатов ансамблей мицелл, сеток, эллипсоидов и т. Созданию биомиметических полимерных материалов предшествует систематическое всестороннее изучения свойств их предшественников в различных фазовых состояниях. Кроме того, число работ, посвященных структурным исследованиям, изучению температурных характеристик полиаминокислотных производных ЦТФ, полиаминокислот, модифицированных электрохромными и другими красителями, невелико. Поэтому целью настоящей работы явилось исследование наноразмерных ансамблей биоинспирированных полимеров полиаминокислотных производных циклотрифосфазена, полиаминокислотных производных с фрагментами карбоцианиновых красителей, полипсульфонатов ППФС в растворах, твердом состоянии и монослое квазидвумерном состоянии. Нами были применены такие традиционные методы, как рентгеноструктурный анализ РСА, дифференциальная сканирующая калориметрия ДСК, вискозиметрия, динамический механический анализ, позволившие изучить характер самоорганизации исследуемых соединений, их температурные характеристики и реологические свойства. В первом разделе работы обзоре литературы рассмотрены полимерные электролиты, их общие характеристики, агрегация в растворе, приведены данные по форме, размерам и строению агрегатов. Также рассматриваются полипептиды, их поведение в твердом состоянии и на границе раздела фаз. Во втором разделе экспериментальной части описаны объекты и методы исследования, характеристики применяемых методов и оборудования. В третьем разделе обсуждении результатов приведены собственные результаты по структурному анализу, температурным характеристикам полиаминокислотных производных циклотрифосфазенов, полиаминокислот с фрагментами карбоцианиновых красителей в боковых цепях. Также обсуждаются результаты по исследованию агрегации полипфениленсульфоната в растворе. Полиэлектролиты являются полимерами, несущими ионогенные группы, способные в полярных растворителях диссоциировать на макроион и низкомолекулярные противоионы 1. Как правило, полиэлектролиты растворимы в воде. Среди полиэлектролитов можно выделить несколько классов поликислоты, полиоснования и полиамфолиты. Сильные полиэлектролиты полностью ионизованы в растворе независимо от значения . Сильные поликислоты содержат сульфо, сульфатные или фосфатные группы, например, полистиролсульфокислота, сильные полиоснования четвертичные аммониевые группы. Типичные слабые поликислоты содержат карбоксильную группу, например, полиакриловая кислота, слабые полиоснования первичные, вторичные и третичные аминогруппы, способные протонироваться в водных средах. Примерами полиоснований могут служить полиэтиленимин и поливинил амин. Полиамфолитами принято называть полиэлектролиты, содержащие как кислотные, так и основные группы. Суммарный заряд полиамфолитов при изменении раствора может менять знак значение , при котором он равен нулю называется изоэлектрической точкой. Полиамфолитами являются белки и нуклеиновые кислоты. Несколько особняком стоят полицвиттерионы полибетаины, несущие одновременно положительный и отрицательный заряды в каждом составном повторяющемся звене. Полиэлектролиты играют значительную роль в биологии и биохимии. Типичными примерами природных полиэлектролитов являются гуммиарабик, белки, нуклеиновые кислоты ДНК и РНК, альгиновые кислоты и др.