DE69312700T2

DE69312700T2 - Makromoleküle auf basis von dendritischen polymeren und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE69312700T2
Application number: DE69312700T
Authority: DE
Inventors: Jean Frechet; Craig Hawker; Karen Wooley
Original assignee: Cornell Research Foundation Inc
Current assignee: Cornell Research Foundation Inc
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: DE69312700D1; ATE156158T1; EP0636156A1; EP0636156B1; JPH07505915A; CA2118130A1; WO1993021259A1; US7101937B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Arbeiten auf dem Gebiet dendritischer Moleküle datieren in die frühen fünfziger Jahre mit der Veröffentlichung eines theoretischen Papiers durch Flory "J. Am. Chem. Soc." 741 2719 (1952) zurück. Grundsätzlich ist unter einem dendritischen Molekül ein hochverzweigtes Polymermolekül zu verstehen.
Es gibt bereits verschiedene Berichte über Wege zur Herstellung solcher dendritischer Moleküle. So beschrieben beispielsweise Vogtle und Mitarbeiter in "Synthesis" 155 (1978) einen "Kaskadenversuch". Dieser Versuch ermöglicht allerdings nicht die Herstellung eines dendritischen Moleküls eines Molekulargewichts über 790 Dalton. In jüngster Zeit nutzte Newkome eine nukleophile Verdrängungsreaktion an einem multifunktionellen Kern zur Bildung (nach zweistufiger Reaktion) eines als "baumartig" bezeichneten Kaskadenmolekül 5 mit Molekulargewichten von bis zu 1600 Dalton (vgl. beispielsweise Aharoni et al. "Macromolecules" 15, 1093 (1982); "J. Org. Chem." 50, 2004 (1985); Newkome et al. "J. Chem. Soc. Chem. Commum." 752 (1986) und Newkome et al. "J. Am. Chem. Soc." 108, 849 (1986)).
Die ausführlichsten Untersuchungsveröffentlichungen über dendritische Moleküle befassen sich mit "Sternenexpiosionspolymere" (vgl. beispielsweise US-A-4 507 466, 4 558 120, 4 568 7371 4 587 329, 4 737 550 und 4 857 599). Solche "Sternenexplosionspolymeren" werden im Rahmen eines divergenten Versuchs, bei dem das Molekül von seinem Kern nach außen hin aufgebaut wird, hergestellt.
In jüngster Zeit haben zwei an dieser Erfindung beteiligte Miterfinder in der US-A-5 041 516 einen neuen konvergenten Versuch zur Herstellung dendritischer Moleküle beschrieben. Bei diesem Versuch wird das Molekül von seiner Außenseite in Richtung auf den Kern aufgebaut. Dieser Versuch ermöglicht eine genaue Plazierung einer oder mehrerer funktionellen (funktioneller) Gruppe(n) in der Außenfläche des dendritischen Polymers.
Nachdem sie einmal nach irgendeinem beliebigen Verfahren hergestellt sind, eröffnen sich für die dendritischen Polymere die verschiedensten Einsatzmöglichkeiten, z.B. als Polymervernetzungsmittel, Arzneimittelabgabesysteme, optoelektronische Träger für synthetische Enzyme und genetische Substanzen und dergleichen. In der US-A-5 041 516 werden in Spalten 5 und 6, Zeilen 60-13, Verwendungszwecke für dendritische Polymere angegeben. Hierzu gehört die Bildung von Makromolekülen mit identifizierbaren Formen, z.B. "Hanteln", "Knoten" und dgl. Die Beschreibung der Herstellungsmöglichkeiten für solche Strukturen ist jedoch sehr dürftig. Bezüglich "Hanteln" ist beispielsweise die einzige Beschreibung, wie eine solche Form herstellbar ist, auf eine "Hantelform" beschränkt, die aus zwei dendritischen Molekülen mit auf der Oberfläche befindlichen funktionellen Gruppen hergestellt werden. Die betreffenden Moleküle sind an dieser Stelle miteinander über eine verknüpfende Bindung verbunden. Das einschlägige Verfahren wird in Spalte 6, Zeilen 12-13 und im Beispiel VI beschrieben. Die einzige sonstige spezifische Beschreibung betrifft eine "Knotenstruktur", die durch Umsetzen eines dendritischen Polymers mit gegenüberliegenden COOH-Gruppen mit einem einfachen Dialkohol oder einem Dialkohol auf Polyester- oder Polystyrolbasis gebildet ist. Diese Beschreibung findet sich in Spalte 6, Zeilen 1-11 und in Beispiel IX. Es sind keine weiteren speziellen Formen und auch keine weiteren Verfahren zur Herstellung der speziell beschriebenen Makromolekül formen angegeben.
Tomalia et al. beschreiben in der US-A-4 694 064 ebenfalls bestimmte Makromolekülformen. Als brauchbare Makromolekülformen werden insbesondere stabförmige Dendrimere beschrieben. Tomalia et al. beschreiben in den US-A-4 857 599 und 4 871 779 eine chemische Modifizierung dendritischer Arme auf einem vorgeformten Polymer.
Eine bestimmte Form aufweisende Makromoleküle können spezielle Einsatzmöglichkeiten aufweisen, die einfache dendritische Polymere nicht besitzen. Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Entwicklung neuer Makromolekülformen.
Eine weitere Aufgabe besteht in der Entwicklung neuer Verfahren zur Herstellung bekannter Makromolekülformen.

Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft folglich neue Makromolekülformen auf dendritischer Basis. Dendritische Polymere, insbesondere die nach dem konvergenten Wachstumsverfahren gemäß der US-A-5 041 516 (auf deren Inhalt hierin Bezug genommen wird) hergestellt wurden, lassen sich mit einzigartigen reaktionsfähigen Stellen sowohl am Brennpunkt als auch an der Peripherie oder den Kettenenden des Moleküls versehen. Die Ausdrücke "Dendrimer" bzw. "dendritisches Polymer" bezeichnen hierin jegliche und sämtliche Generation(en) dendritischer Polymere von der ersten Generationsstufe bis zur fünften oder höheren dendritischen Polymergeneration. Sie umfassen ferner dendritische Stufen oder Fragmente, die über ihre Brennpunkte an einem polyfunktionellen Kern befestigt sind. Sie umfassen ferner nach einem beliebigen Verfahren hergestellte dendritische Polymere einschließlich von "Sternenexplosionspolymeren", wie sie von Tomalia et al. in der US-A-4 857 599 beschrieben sind.
Designmäßig können die reaktionsfähigen Stellen auf den Dendrimeren gleich oder verschieden sein und für eine weitere chemische Reaktion zur Verfügung stehen. Solche Reaktionen können bei entsprechender Planung lediglich am Brennpunkt des Dendrimers, lediglich an seiner Peripherie oder sowohl am Brennpunkt als auch an der Peripherie stattfinden. Es können auch eine Reaktion an einer Stelle und danach eine andere Reaktion an der anderen Stelle stattfinden.
Eine neue Form, die erfindungsgemäß hergestellt werden kann, ist ein "hantelförmiges" Makromolekül mit dendritischen Fragmenten an beiden Molekülenden. Diese Fragmente sind miteinander am Brennpunkt eines jeden Dendrimers über einen geeigneten verknüpfenden Substituenten, z.B. ein lineares Polymer oder dgl., verbunden. Der Ausdruck "Brennpunkt" eines dendritischen Moleküls bezeichnet hier und im Folgenden die geometrische Lage bzw. den Punkt, an der (dem) sämtliche Verzweigungen zusammenlaufen. Da ein dendritisches Molekül definitionsgemäß eine dreidimensionale "baumartige" Struktur aufweist, entspricht der Brennpunkt in etwa der Stammbasis eines sehr regelmäßigen Baums, wo sämtliche Zweige zusammenlaufen. Solche Makromoleküle unterscheiden sich von den aus der US-A-5 041 516 bekannten "Hantelformen" darin, daß die a.a.O. speziell beschriebene einzige "Hantelform" durch Verknüpfen von zwei Dendrimeren an den Außenflächen und nicht an ihren Brennpunkten gebildet ist.
Eine weitere neue erfindungsgemäße Form ist ein "drachenförmiges" Makromolekül, welches im allgemeinen ein an seinem Brennpunkt an eine langkettige Kohlenstoffgruppe, z.B. ein lineares Polymer oder eine Kombination aus einem linearen Polymer und einem weiteren geradkettigen Substituenten, gebundenes dendritisches Polymer umfaßt. Andererseits lassen sich drachenförmige Strukturen durch Verknüpfen solcher langkettiger Kohlenstoffgruppen mit der Oberfläche eines dendritischen Polymers anstelle seines Brennpunkts herstellen.
Eine weitere herstellbare neue Struktur ist eine "Dreiblock"-Struktur aus einem einzigen dendritischen Polymer im Zentrum eines Moleküls, das auf beiden Seiten durch einen langkettigen Kohlenstoffsubstituenten, z.B. ein lineares Polymer, flankiert ist. Noch andere neue Formen sind polymerisierte Vinylmakromonomere, die durch ein Copolymerisationsverfahren eines Vinylmonomers mit einem Vinylmakromonomer hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ferner ein neues Polymerisationsverfahren zur Herstellung eines "knotenförmigen" Moleküls mit erneut auftretenden dendritischen Polymeren, die miteinander über einen wiederkehrenden Substituenten verknüpft sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung bestimmter Sternenexplosionsdendrimere in einer Stufe.
Wegen ihrer ungewöhnlichen Formen bzw. Architektur sind vermutlich die rheologischen Eigenschaften, die Viskosität und Löslichkeit der Moleküle einzigartig. Die Formen der Moleküle können ihren Einsatz auf speziellen medizinischen und technologischen Anwendungsgebieten, z.B. als Arzneimittelabgabeverbindungen, Abbildungswerkstoffe, Molekülvorrichtungen, Dünnfilmvorrichtungen, Oberflächenmodifizierungsmittel, Transportmittel, verträglichmachende Mittel, rheologische Steuerstoffe, molekulare Kugellager, molekulare Dipole, nichtlineare optische Werkstoffe, medizinische Abbildungsmittel, Membran- und Zellmodifizierungsmittel, Komplexbildner und dgl., ermöglichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Figuren 1 bis 9 sind bildliche Darstellungen der Reaktionen der Beispiele 1 bis 9.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Zur Vereinfachung der Diskussion der vorliegenden Erfindung werden hierin die Ausdrücke "dendritisches Polymer" bzw. "Dendrimer" zur Bezeichnung sämtlicher Generationen dendritischer Stufen und der bei der Befestigung dendritischer Stufen an Kemmolekülen erhaltenen Produkte benutzt. So umfassen beispielsweise die Ausdrücke "Dendrimer" und "dendritisches Polymer" Makromoleküle, z.B. solche der Formel 1:
und Moleküle der Formel 2:
Sie umfassen ferner "Sternenexplosionspolymere" gemäß den US-A-4 857 599, 4 507 466, 4 558 120, 4 568 737, 4 587 329 und 4 737 550 (auf sämtliche dieser Patentschriften wird hierin Bezug genommen). Bei der Erfindungsbeschreibung werden sämtliche derartigen dendritischen Polymere einfach durch die allgemeinen Symbole: oder
bezeichnet. Diese zweidimensionalen Symbole dienen zur Darstellung dreidimensionaler kugelförmiger oder kugelähnlicher Formen. Das erste Symbol steht für ein dendritisches Fragment bzw. eine dendritische Stufe mit einem Brennpunkt an dem punktartigen winkeligen Ende. Das zweite Symbol (der Kreis) repräsentiert entweder (I) ein dendritisches Molekül, das durch konvergentes Wachstum durch Befestigung mehrerer dendritischer Fragmente oder Stufen an einem zentralen Kern, ungeachtet, ob ein vollständiges Sphäroid entstanden ist oder nicht, erhalten wurde, oder (II) ein Sternenexplosionspolymer.
Sämtliche am Brennpunkt oder an der Peripherie des Moleküls haftenden funktionellen Gruppen sind als daran befindliche Substituenten dargestellt. Obwohl solche dendritischen Polymere derzeit vorzugsweise nach der in der US-A-5 041 516 beschriebenen konvergenten Verfahrensweise hergestellt werden, kann das dendritische Polymer auch nach irgendeiner sonstigen derzeit bekannten geeigneten Methode, einschließlich der divergierenden Verfahrensweise gemäß den US-A-4 289 872, 4 568 737, 4 587 329 und 4 737 550, hergestellt werden.
Das konvergente Wachstumsverfahren wird jedoch derzeit bevorzugt, da es eine genaue Plazierung von sowohl funktionellen Brennpunkt- als auch Peripheriegruppen gestattet.
Dies ist für die Herstellung bestimmter Makromolekülformen wichtig.
Eine der neuen Formen von Makromolekülen auf dendritischer Basis gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine drachenförmige Makromolekülform der allgemeinen Formel 3:
worin bedeuten:
A eine verbindende Gruppe, z.B. CH&sub2;, CH&sub2;O, COO, CONH, O, CH&sub2;Ph, NHCOO, NHCONH, Si(CH&sub3;)&sub2;, CH(OH), CO, S, SO, SO&sub2;, SO&sub2;NH, CH&sub2;CH(Ph)&sub2;, CH=CH, Ph und dgl., und ein lineares Polymer, z.B. Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyolefin, Polyethylenglycol, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polysulfon, Polyetherketon, Polyacetal, Polyether, Polythioether, Polyoxazolin, Polyphosphazen, Polysiloxan, Polyanhydrid, Polyurethan, Polyphenylen, Polysaccharid und sonstige Vinylpolymere, die von einfachen Monomeren, wie Vinylacetat, Vinylchlorid, Acrylnitril oder Vinylcarbazol herrühren. "Ph" bedeutet durchgangig eine Phenylgruppe. Werden die Gruppen "A" - wie oben angegeben - geschrieben, können sie eine Bindung in jede Richtung, beispielsweise -COO oder -OCO- aufweisen. Diese und andere ähnlich brauchbare Familien von Polymeren sind bekannt und werden in Lehrbüchern, wie "Principles of Polymerization", dritte Ausgabe, von George Odian (Wiley-Interscience, 1991), oder "Comprehensive Polymer Science" herausgegeben von G. Allen und J. C. Bevington, Pergamon Press, 1989, definiert.
Andererseits kann die "Drachenform" auch durch die allgemeine Formel 4:
worin A und die zuvor angegebene Bedeutung besitzen, umschrieben werden.
Eine weitere "Drachenform" wird durch die allgemeine Formel 5:
worin für ein wie zuvor beschriebenes lineares Polymer steht und die Struktur
für ein dendritisches Sternenexplosionspolymer mit einer Mehrzahlreaktionsfähiger Gruppen X steht, dargestellt. Solche dendritischen Sternenexplosionspolymere sind von der aus der US-A-4 857 599 bekannten Art. Während in der Formel sechs funktionelle Gruppen X dargestellt sind, dient diese Darstellung lediglich als Beispiel. Die betreffende Struktur kann auch mehr oder weniger als sechs funktionelle Gruppen X enthalten. Geeignete funktionelle Gruppen X sind NH&sub2;, OCH&sub3;,CH&sub2;OH, CN, CH&sub2;Br oder CHO.
Weitere ähnliche "Drachenformen" lassen sich durch die allgemeine Formel 6:
wiedergeben. Man erhält diese nach der konvergierenden Wachstumsverfahrensweise unter Benutzung einer Stufenstruktur mit einer oder mehreren funktionellen Gruppe(n) X an den Kettenenden als Ausgangsmaterial. Geeignete funktionelle Gruppen X sind Halogene, Halomethylgruppen, wie CH&sub2;Br oder CH&sub2;Cl, CN, COOH, COOCH&sub3;, CONH&sub2;, CONHCH&sub3;, OH, Si(CH&sub3;)&sub3;, CH&sub2;OH, CHO, B(OH)&sub2;und dgl. Beispiele dieses Typs beginnen mit Stufen wie [Br&sub1;&sub6;-[G-4]-Br] dem von K. L. Wooley et al. in "Journal of the Chemical Society", Perkin Transactions I, 1991, 1059 beschrieben. In dieser Formel wird A - wie zuvor beschrieben - definiert.
Eine weitere Mokromolekülform ist eine am Brennpunkt verbundene "Hantelform" (nicht Teil der Erfindung). Diese Form wird durch die allgemeine Formel 7:
worin A und die zuvor angegebene Bedeutung besitzen, dargestellt. Die beiden A-Verknüpfungen können gleich oder verschieden sein.
Eine weitere "Hantelform" ist eine dendritische Sternenexplosionspolymerhantel der Formel 8:
worin die Struktur:
der zuvor angegebenen Bedeutung entspricht und worin für ein lineares Polymer der zuvor beschriebenen Art steht oder andererseits eine aliphatische Kette, ein Biphenyl oder ein sonstiges kleines Molekül darstellt.
Ein weiteres neues Makromolekül auf dendritischer Basis, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist eine "Dreiblockform" der allgemeinen Formel 9:
worin F&sub1; und F&sub2;, die gleich oder verschieden sind, jeweils aus linearen Polymeren, wie Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyolefin, Polyethylenglycol, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polysulfon, Polyetherketon, Polyacetal, Polyether, Polythioether, Polyoxazolin, Polyphosphazen, Polysiloxan, Polyanhydrid, Polyurethan, Polyphenylen, Polysaccharid oder sonstigen Vinylpolymeren, die von einfachen Monomeren, wie Vinylacetat, Vinylchlorid, Acrylnitril oder Vinylcarbazol, herrühren, ausgewählt sind. Wenn beispielsweise F&sub1; und F&sub2; gleich sind, läßt sich das Molekül, wie in Formel 9A dargestellt:
worin die angegebene Bedeutung besitzt, wiedergeben.
Die neuen dendritischen Makromolekülformen gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich nach den folgenden allgemeinen Reaktionsschemata herstellen. Die drachenförmige Struktur der Formel 3 kann nach folgendem Reaktionsschema I hergestellt werden. Reaktionsschema I
In den Formeln bedeuten:
ein lineares Polymer der zuvor angegebenen Definition, und
X und Z Gruppen, die miteinander unter Bildung der verknüpfenden Gruppe A reagieren können, ausgewählt aus einem Alkohol, einer Carbonsäure, einem Säurechlorid, einem Amin, einem Isocyanat, einem Phenol, einem Sulfonylhalogenid, einem Aldehyd, einem Keton, einem Ester, einem Thiolat, einem Phenolat, einem Carbanion, einem Alkoxid, einem Carboxylat, einem Grignard-Reagens, einer Borsäure, einem Halogen und dgl. Die reaktionsfähigen Gruppen X und Z sind (voneinander) verschieden und werden aufgrund ihrer Fähigkeit zur Reaktion und Bildung einer Bindung zwischen den an ihnen haftenden Fragmenten ausgewählt. Einige typische Beispiele für Kupplungsreaktionen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt und werden im Folgenden angegeben.
Die Kupplung der dendritischen und linearen Polymeren läßt sich durch eine Reihe von Reaktionen erreichen. So kann man beispielsweise eine Esterbindung durch (I) Umsetzung eines Acylhalogenids mit einem Alkohol in Gegenwart eines Katalysators, wie Dimethylaminopyridin, (II) Umsetzung einer Carbonsäure mit einem Alkohol bei etwa 200 ºC unter Hochvakuum, (III) Umsetzung einer Säure mit einem Alkylhalogenid in Gegenwart von Kaliumcarbonat und 18-Krone-6 in auf Rückflußtemperatur erwärmtem Aceton oder (IV) Umesterung eines Esters mit einem Alkohol bei 200 ºC unter Hochvakuum in Gegenwart eines Katalysators, z.B. von Kobalt(II)-acetat, ausbilden. Amidbindungen lassen sich durch ähnliche Reaktionen wie für die Veresterung, jedoch unter Verwendung eines Amins anstelle des Alkohols, ausbilden. Die Reaktion eines Alkyl- oder Arylhalogenids mit einem Alkoxid oder Aroxid (Williamson) liefert eine Etherbindung. Eine Urethan- oder Thiourethanbindung läßt sich durch Umsetzen eines Alkohols mit Isocyanat bzw. Isothiocyanat in Gegenwart eines Katalysators, wie Dibutylzinndilaurat, herstellen. Andererseits lassen sich Harnstoff- oder Thioharnstoffverknüpfungen durch Kupplung eines Amins mit einem Isocyanat bzw. Isothiocyanat herstellen. Sämtliche dieser Kupplungsreaktionen sind auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt und lassen sich in klassischen Lehrbüchern, z.B. "Advanced Organic Chemistry" dritte Auflage, von Jerry March, John Wiley & Sons, 1985, oder "Organic Chemistry" von Peter Vollhardt, Freeman, 1987, finden. Eine lebende Polymerkette kann durch das dendritische Polymer mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen zur Bildung des Produkts, gemäß Reaktionsschema I, mit unterschiedlichen chemischen Bindungen begrenzt werden. So kann beispielsweise die Reaktion des Carbanions eines lebenden Polystyrols mit einem Acylhalogenid, Aldehyd, Isocyanat, Ester oder Benzylhalogenid am Brennpunkt des Dendrimers ein drachenförmiges Molekül mit einer Keton-, Alkohol-, Amid- bzw. Benzylbindung liefern. Diese Reaktionen werden in Polymerlehrbüchern, z.B. "Polymer Synthesis" von Paul Rempp und Edward W. Merrill, Huthig und Wepf, 1986 (Seite 137) oder "Principles of Polymerization", dritte Auflage von George Odian, John Wiley & Sons, 1991 (Seite 427), beschrieben.
Das drachenförmige Makromolekül der Formel 4 läßt sich nach dem folgenden Reaktionsschema II herstellen. Reaktionsschema II
In den Formeln bedeuten X und Z die miteinander unter Bildung der Verknüpfung A reagierenden reaktionsfähigen Gruppen gemäß Reaktionsschema 1. Die allgemeine Beschreibung für das Verfahren entspricht derjenigen bei Reaktionsschema I.
Drachenförmige Sternenexplosionspolymere der Formel 5 lassen sich nach folgendem Reaktionsschema III herstellen. Reaktionsschema III
In den Formeln bedeuten X NH&sub2;, COOOH&sub3;, CH&sub2;OH, CN, CH&sub2;Br oder CHO und ein lineares Polymer. Die Synthese eines dendritischen Polymers nach diesem divergierenden Wachstumsverfahren, unter Verwendung eines linearen Polymers mit einem reaktionsfähigen Kettenende als Ausgangskern, liefert eine Struktur, wie sie in Reaktionsschema III dargestellt ist. Zum Einbau unterschiedlicher Monomereinheiten kann man sich jedes in der Literatur beschriebenen verfügbaren divergierenden Syntheseverfahrens bedienen. So führt beispielsweise bei Reaktionsschema III die Reaktion des linearen Polymers mit endständiger Aminogruppe (bei dem X=NH&sub2; ist) mit (1) Methylacrylat und anschließend (2) Ethylendiamin zu einem an dem linearen Polymersegment befestigten Dendrimer der ersten Generation. Dieses Verfahren aufeinanderfolgender Reaktionen (1) und (2) kann zur Herstellung größerer dendritischer Polymere wiederholt werden. Jeder aufeinanderfolgende Satz von Reaktionen mit (1) Methylacrylat und danach (2) Ethylendiamin liefert ein Dendrimer einer weiteren Generation.
Das Reaktionsschema IV beschreibt die Herstellung der (keinen Teil der Erfindung bildenden) Hantelform der Formel 7. Reaktionsschema IV
Hierbei steht D&sub1; für ein telecheles Polymer (ein Polymer mit einer reaktionsfähigen Gruppe an jedem der beiden Kettenenden) mit einer reaktionsfähigen Endgruppe Z an jedem Kettenende, d. h. Z Z. X und Z besitzen die beim allgemeinen Reaktionsschema I angegebene Bedeutung. Typische durchführbare Kupplungsreaktionen sind dieselben wie bei Reaktionsschema I beschrieben. Da jedoch hierbei die Reaktionen an beiden Enden eines telechelen Polymers stattfinden müssen, besteht der einzige Unterschied darin, daß die Mengen an Reaktionsteilnehmern entsprechend erhöht werden müssen, damit zwei Kupplungsreaktionen anstelle von nur einer ablaufen können.
Die dendritische Sternenexplosionsmakromolekülhantel der Formel 8 wird auf eine ähnliche Weise wie diejenige des drachen- und sternenförmigen dendritischen Makromoleküls der Formel 5 hergestellt, wobei jedoch anstelle eines monofunktionellen Polymers als Ausgangskern ein telecheles lineares Polymer verwendet wird. Hierbei erfolgt dann das Sternenexplosionswachstum entsprechend Reaktionsschema III an beiden Enden anstelle von lediglich einem Ende.
Die Dreiblockstruktur der Formel 9, worin F&sub1; und F&sub2; einander entsprechen, wird nach dem Reaktionsschema VI-A hergestellt. Reaktionsschema VI-A
In den Formeln bedeuten X und Z die bei Reaktionsschema I beschriebenen reaktionsfähigen Gruppen.
steht für ein zuvor definiertes lineares Polymer.
Andererseits kann man sich auch des Reaktionsschemas VI-B bedienen. Reaktionsschema VI-B
Hierbei sind die linearen Polymere und voneinander verschieden und können jeweils aus der zuvor angegebenen Liste linearer Polymere ausgewählt werden.
Das Reaktionsschema VI-B zeigt die Herstellung von Dreiblockstrukturen der Formel 9, worin X&sub1;, X&sub2;, W und Z voneinander verschieden, jedoch aus den für X und Z bei Reaktionsschema 1 angegebenen Gruppen ausgewählt sind. Die Reaktion erfolgt in zwei Stufen, ausgehend von einer Kupplung von X&sub1; mit W , während X&sub2; (noch) nicht reagiert. Die zweite Stufe besteht in einer Kupplung von X&sub2; mit Z . So können beispielsweise X&sub1; ein Amin, W ein Isocyanat, X&sub2; ein Phenol und Z ein Säurechlorid sein. Andererseits können Z eine Borsäure, X&sub2; ein Arylbromid, X&sub1; ein Phenolat und W ein Benzylbromid sein. Es gibt zahlreiche andere Möglichkeiten für die Kupplungsreaktionen. Einige von diesen wurden nach Reaktionsschema 1 beschrieben.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Makromolekülen ist im folgenden Reaktionsschema IX dargestellt. Hierbei werden Stemmoleküle nach einem einstufigen Verfahren synthetisiert. Reaktionsschema IX
In den Formeln bedeuten:
X jeweils gleiche oder verschiedene funktionelle Gruppen und
Z ein lineares Polymer, z.B. Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyolefin, Polyethylenglycol, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polysulfon, Polyetherketon, Polyacetal, Polyether, Polythioether, Polyoxazolin, Polyphosphazen, Polysiloxan, Polyanhydrid, Polyurethan, Polyphenylen, Polysaccharid und sonstige Vinylpolymere, die von einfachen Monomeren, wie Vinylacetat, Vinylchlorid, Acrylnitril oder Vinylcarbazol oder Styrol, herrühren, wobei X und Z miteinander unter Bildung der Bindung A reagieren können, und
p zumindest die Zahl, die der Anzahl an Gruppen X entspricht. Die X-Gruppen können in der dargestellten Menge oder in geringeren Mengen bis zu 3 und größeren Mengen bis zu 768 vorhanden sein. Die Kupplung erfolgt - wie bei Reaktionsschema I beschrieben -, wobei jedoch eine größere Menge Z verwendet wird und die Reaktionszeiten in der Regel länger sind.
Die folgenden Beispiele belegen die Herstellung spezieller unter die obigen allgemeinen Formeln fallender Makromoleküle unter Durchführung spezieller Reaktionen. Sie sind lediglich als Beispiele für die verschiedensten Verfahrensmaßnahmen, derer man sich zur Herstellung der verschiedenen makromolekularen Architekturen bedienen kann, anzusehen.
Änderungen umfassen den Einbau unterschiedlicher Dendrimerengrößen, unterschiedlicher Dendrimerenstrukturen, unterschiedlicher Längen linearer Ketten und unterschiedlicher chemischer Strukturen der linearen Polymerketten. Soweit nicht anders angegeben, bedeuten sämtliche Angaben "Prozente" und "Teile" "Gew.-%" bzw. "Gewichtsteile".

Beispiel 1

Herstellung von Dendrimerblockcopolymeren mit peripher anhaftendem Poly(ethylenglycol) (Drachenform, Reaktionsschema II) (Fig. 1)

A. Herstellung von CN-[G-3]-OPhCH&sub3;: Verbindung 2

Ein Gemisch aus CN-[G-3]-Br (Verbindung 1) (5,0 g, 3,0 mmol), p-Kresol (0,39 g, 3,6 mmol), Kaliumcarbonat (0,5 g, 3,6 mmol) und 18-Krone-6 (0,15 g, 0,57 mmol) in Aceton (50 ml) wurde unter N&sub2; 12 h lang auf Rückflußtemperatur erwärmt. Das Dendrimer CN-[G-3]-Br wurde nach dem Reaktionsverfahren gemäß der US-A-5 041 516 hergestellt. Die spezielle Verbindung ist Verbindung 27 auf Seite 1073 von Wooley et al., "J. Chem. Soc." Perkin Trans, 1, 1991, 1059. Das Reaktionsgemisch wurde zur Trockene eingedampft. Der hierbei angefallene Verdampfungsrückstand wurde zwischen Methylenchlorid/Wasser verteilt. Die wäßrige Schicht wurde mit CH&sub2;Cl&sub2; (3 x 25 ml) extrahiert. Die vereinigten CH&sub2;Cl&sub2;- Extrakte wurden über MgSO&sub4; getrocknet und im Vakuum eingeengt. Das hierbei erhaltene Produkt wurde durch Blitzchromatographie unter Eluieren mit 5 % Hexan/CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei die Titelverbindung 2 als farbloses Glas erhalten wurde. Ausbeute: 92 %.

B. Herstellung von HOOC-[G-3]-OPhCH&sub3;: Verbindung 3

Eine Lösung von CN-[G-3]-OPhCH&sub3; 2 (1,0 g, 0,59 mmol) in 1,4-Dioxan (10 ml) wurde mit 30%igem Wasserstoffperoxid (5 ml) und Kaliumhydroxid (2 g gelöst in etwa 2 ml Wasser) versetzt. Nachdem das Gemisch auf Rückflußtemperatur erwärmt worden war, wurde soviel Ethanol zugegeben, daß ein einphasiges Gemisch entstand (etwa 4 ml). Das Reaktionsgemisch wurde dann über Nacht auf Rückflußtemperatur erwärmt, abgekühlt, mit Eisessig angesäuert und zur Trockene eingedampft. Der Verdampfungsrückstand wurde zwischen Chloroform und Wasser verteilt. Die wäßrige Schicht wurde mit Chloroform (3 x 25 ml) extrahiert. Die vereinigten CHCl&sub3;-Extrakte wurden über MgSO&sub4; getrocknet und im Vakuum eingeengt. Das hierbei erhaltene Rohprodukt wurde durch Blitzchromatographie unter Eluieren mit CH&sub2;Cl&sub2; unter schrittweiser Erhöhung auf 10 % Ether/CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei die Titelverbindung als farbloses Glas erhalten wurde. Ausbeute: 78 %.

C. Herstellung von Cl&sub2;H&sub2;&sub5;(OCH&sub2;CH&sub2;)&sub2;&sub3;O-[G-3]-OPhCCH&sub3;: Verbindung 5

Ein mit einem Magnetrührstäbchen, einem heißen Ölbad und einem Vakuumabzugadapter ausgestatteter, 25 ml fassender Rundkolben wurde mit HOOC-[G-3]-OPhCH&sub3; (0,5 g, 0,3 mmol) und BrjjR35 (Verbindung 4, C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub5;(OCH&sub2;CH&sub2;)&sub2;&sub3;OH, 0,7 g, 0,6 mmol) von Aldrich Chemical Co. beschickt. Nach Anlegen eines Hochvakuums (0,03 mm Hg-Säule) wurde das Reaktionsgemisch unter Rühren 12 h lang auf 220 ºC erwärmt. Die Reaktion wurde durch Geldurchdringungschromatographie überwacht. Das Reaktionsgemisch wurde in Tetrahydrofuran gelöst und durch Fällung in Hexanen, Fällung in Methanol und anschließende Blitzchromatographie unter Eluieren mit CH&sub2;Cl&sub2; unter schrittweiser Erhöhung auf 10 % Ether/CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei das gewünschte Produkt 5 als lohfarbenes Glas erhalten wurde. Ausbeute: 82 %.

Beispiel 2

Herstellung von Dendrimerblockcopolymeren mit am Brennpunkt haftendem Poly(ethylenglycol) über eine Veresterungsreaktion (Drachenform, Schema 1) (Fig. 2)

A. Herstellung von [G-4]-COOME: Verbindung 8

Ein Gemisch aus [G-3]-Br 6 (2,35 g, 1,42 mmol, 2,1 Äquiv.), Methyl-3,5-dihydroxybenzoat (0,114 g, 0,679 mmol), Kaliumcarbonat (0,21 g, 1,5 mmol, 2,2 Äquiv.) und 18-Krone-6 (0,04 g, 0,15 mmol, 0,2 Äquiv.) in Aceton wurde unter N&sub2; 16 h lang auf Rückflußtemperatur erwärmt. Die Ausgangsverbindung 6 kann entsprechend "J. Am. Chem. Soc." 112, 1990, Seiten 7638 bis 7646, Verbindung Nr. 12, hergestellt werden. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt. Der hierbei angefallene Verdampfungsrückstand wurde zwischen Wasser und Methylenchlorid verteilt. Die wäßrige Schicht wurde mit OH&sub2;Cl&sub2; extrahiert. Die vereinigten OH&sub2;Cl&sub2;- Extrakte wurden über MgSO&sub4; getrocknet und zur Trockene eingedampft. Das Produkt 8 wurde durch Blitzchromatographie unter Eluieren mit CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei [G-4]-COOMe als farbloses Glas erhalten wurde. Ausbeute: 87 %.

B. Herstellung von [G-4]-COO(CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;&sub3;Cl&sub2;H&sub2;&sub5;: Verbindung 9

Ein mit einem heißen Ölbad, einem Rührstäbchen und einem Vakuumabzugadapter ausgestatteter, 25 ml fassender Rundkolben wurde mit [G-4]-COOMe 8 (0,5 g, 0,15 mmol), BrijR35, C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub5;(OCH&sub2;CH&sub2;)&sub2;&sub3;OH, 0,45 g, 0,38 mmol, 2,5 mmol, 2,5 Äquiv.) und Kobalt(II)-acetattetrahydrat (0,1 g, 0,4 mmol, 2,5 Äquiv.) beschickt. Nach Erreichen eines Hochvakuums (0,03 mm Hg-Säule) wurde das Reaktionsgemisch in das 210 ºC heiße Ölbad gestellt und unter Rühren 16 h lang erwärmt. Die Reaktion wurde durch Geldurchdringungschromatographie überwacht. Das Reaktionsgemisch wurde danach in Tetrahydrofuran gelöst und durch Fällung in Hexanen, Fällung in Methanol und anschließende Blitzchromatographie unter Eluieren mit CH&sub2;Cl&sub2; unter schrittweiser Erhöhung auf 10 % Ether/CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei das gewünschte Produkt 9 als lohfarbenes Glas erhalten wurde. Ausbeute: 80 %.

Beispiel 3

Herstellung von Dendrimerblockcopolymeren mit im Brennpunkt haftendem Poly(ethylenglycol) über eine Etherbildungsreaktion (Drachenform, Reaktionsschema I) (Fig. 3)
Ein Gemisch aus [G-4]-Br 10 (2,0 g, 0,60 mmol, 1 Aquiv.) (hergestellt gemäß "J. Am. Chem. Soc.", 1990, 112, 7638, Verbindung Nr. 14 auf Seite 7646) und BrijR35 (0,60 g, 0,50 mmol, 0,8 Äquiv.) in THF wurde bei Raumtemperatur mit Natriumhydrid (0,06 g, 2,5 mmol, 4,2 Äquiv.) versetzt. Das Reaktionsgemisch wurde danach unter N&sub2; bei Raumtemperatur gerührt. Das Fortschreiten der Umsetzung wurde durch Größenausschlußchromatographie überwacht. Letztere zeigt das fortschreitende Verschwinden der Ausgangsmaterialien. Nach 24 h wurde das Reaktionsgemisch in ein Gemisch aus Aceton und Methanol (1:3) eintropfen gelassen und in üblicher bekannter Weise (vgl. Itsuno et al. in "Polym. J.", 1991, 23, 1045) aufgearbeitet, wobei das gewünschte Produkt 11 in 79%iger Ausbeute erhalten wurde.

Beispiel 4 (kein Teil der Erfindung)

Herstellung von Dendrimer-Poly(ethylenglycol)- Dendrimerblockcopolymeren über eine Veresterungsreaktion (Hantelform, Reaktionsschema IV) (Fig. 4)

A. Herstellung von [G-31-COOME: Verbindung 12

Ein Gemisch aus [G-2]-Br (2,5 g, 3,1 mmol, 2,1 Aquiv.), Methyl-3,5-dihydroxybenzoat (0,25 g, 1,5 mmol), Kaliumcarbonat (0,45 g, 3,3 mmol, 2,2 Äquiv.) und 18-Krone-6 (0,08 g, 0,3 mmol, 0,2 Aquiv.) in Aceton wurde unter N2 16 h lang auf Rückflußtemperatur erwärmt. Das Ausgangs-LG-2]-Br wurde gemäß "J. Am. Chem. Soc.", 1990, 112, 7638, Verbindung 10 auf Seite 7645, hergestellt. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt und der hierbei angefallene Rückstand wurde zwischen Wasser und Methylenchlorid verteilt. Die wäßrige Schicht wurde mit CH&sub2;Cl&sub2; extrahiert. Die vereinigten OH&sub2;Cl&sub2;-Extrakte wurden über MgSO4 getrocknet und zur Trockene eingedampft. Das Produkt 12 wurde durch Blitzchromatographie unter Eluieren mit CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei [G-3]-COOME als farbloses Glas erhalten wurde. Ausbeute: 88%.

B. Herstellung von [G-3]-CO-(OCH&sub2;CH&sub2;)&sub4;&sub6;-OOC-[G-3]: Verbindung 14

Ein mit einem heißen Ölbad, einem Rührstäbchen und einem Vakuumabzugadapter ausgestatteter, 25 ml fassender Rundkolben wurde mit [G-3]-COOME 12 (1,0 g, 0,62 mmol, 2,3 Äquiv.), Poly(ethylenglycol) 13 (Scientific Polymer Products, Inc., enger Standard, Mw = 2064, Mn = 1967, 0,55 g, 0,27 mmol) und Kobalt(II)-acetattetrahydrat (0,015 g, 0,06 mmol, 0,2 Äquiv.) beschickt. Nach Erreichen eines Hochvakuums (0,03 mm Hg-Säule) wurde das Reaktionsgemisch unter Rühren 16 h lang auf 210 ºC erwärmt. Die Reaktion wurde durch Geldurchdringungschromatographie überwacht. Danach wurde das Reaktionsgemisch in Tetrahydrofuran gelöst und durch Fällung in Hexanen, Fällung in Methanol und anschließende Blitzchromatographie unter Eluieren mit OH&sub2;Cl&sub2; unter schrittweiser Erhöhung auf 10 % Ether/CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei das gewünschte Produkt 14 als lohfarbenes Glas erhalten wurde. Ausbeute: 52 %.

Beispiel 5 (kein Teil der Erfindung)

Herstellung von Dendrimer-Poly(ethylenglycol) -Dendrimerblockcopolymeren über eine Etherbildungsreaktion (Hantelform, Reaktionsschema IV) (Fig. 5)

A. Reaktion eines telechelen Polyethylenglycols mit endständigen Hydroxygruppen mit [G-3] -Br.

Man bediente sich bei der Reaktion von telechelem Polyethylenglycol mit endständigen Hydroxygruppen mit [G-3]-Br 6 eines Polyethylenglycols (PEG) 13, das an beiden Enden Hydroxylgruppen und eine enge Molekulargewichtsverteilung (< 1,08) eines Molekulargewichts von 3000 aufwies. Eine Lösung von 0,31 g PEG in Tetrahydrofuran wurde mit 0,01 g Natriumhydrid und 0,29 g von etherverknüpftem [G-3]-Br behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde 65 h unter inerter Atmosphäre bei 65 ºC gerührt. Dann wurde das Reaktionsgemisch in Aceton gegossen. Die flüssige Phase wurde eingeengt und dann in Hexanen gefällt. Das Produkt 15 wurde durch Chromatographieren abgetrennt, wobei 63 % des gewünschten Polyethylenglycols 15 mit [G-3] an beiden Enden erhalten wurden.

B. Reaktion von telechelem Polyethylenglycol mit endständigen Hydroxygruppen mit [G-4]-Br.

Polyethylenglycol (PEG), das an beiden Enden Hydroxylgruppen und eine enge Molekulargewichtsverteilung (< 1,05) sowie ein Molekulargewicht von 11000 aufwies, wurde bei einer Wiederholung obiger Reaktion eingesetzt. Die Verfahrensmaß nahmen entsprachen den oben beschriebenen, jedoch mit der Ausnahme, daß etherverknüpftes [G-4]-Br verwendet wurde. Die Ausbeute an gereinigtem Produkt betrug 69 %

Beispiel 6 (kein Teil der Erfindung)

Herstellung von Dendrimerhomopolymeren durch stufenweise Wachstumspolymerisation (Knotenform, Reaktionsschema VIII) (Fig. 6)

A. Herstellung von HOOC-[G-3]-OH: Verbindung 17

Eine Lösung von NC-[G-3]-OH 16 (2,0 g, 1,2 mmol) (hergestellt gemäß "J. Chem. Soc. Perkin Trans 1" 1991, 1059, Verbindung 26 auf Seite 1073) in 1,4-Dioxan (10 ml) wurde mit einer 30%igen Wasserstoffperoxidlösung (10 ml) und Kaliumhydroxid (4 g gelost in etwa 5 ml Wasser) versetzt. Das Gemisch wurde auf Rückflußtemperatur erwärmt und dann mit soviel Ethanol versetzt, daß ein einphasiges Gemisch entstand (etwa 10 ml). Danach wurde das Reaktionsgemisch über Nacht auf Rückflußtemperatur erwärmt und zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wurde zwischen Chloroform und Wasser verteilt. Die wäßrige Schicht wurde mit Chloroform (3 x 25 ml) extrahiert. Die vereinigten CHCl&sub3;Extrakte wurden über MgSO&sub4; getrocknet und eingeengt. Das hierbei erhaltene Rohprodukt wurde durch Blitzchromatographie unter Eluieren mit CH&sub2;Cl&sub2; unter schrittweiser Erhöhung auf 10 % Ether/CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei die Titelverbindung 17 als farbloses Glas erhalten wurde. Ausbeute: 84 %.

B. Herstellung von -(-OC-[G-3]-O-)n: Verbindung 18

Das Ausgangs-AB-Monomer HOOC-[G-3]-OH 17 (1,0 g, 0,61 mmol) wurde 24 h bei 200 ºC und 0,6 mm Hg-Säule homopolymerisiert. Das Reaktionsgemisch wurde in Tetrahydrofuran gelöst und in Hexanen gefällt, wobei die Titelverbindung 18 als lohfarbenes Glas erhalten wurde. Ausbeute: 83 %; Mw = 430 000; Mn = 180 000.

Beispiel 7

Herstellung eines Vinylpolymers mit endständigem Dendrimer: Verbindung 20 (Drachenform, Reaktionsschema I) (Fig. 7)

Die Reaktion erfolgte nach anionischen Polymerisationstechniken unter Hochvakuum mit Bruchverschlüssen unter Verwendung einer gründlich getrockneten Vorrichtung sowie gründlich getrockneter Lösungsmittel und Reagenzien. Die Polymerisation von Styrol erfolgte bei -78 ºC in THF. Daran beteiligt waren 0,897 g Styrol und 0,3 ml einer 0,04 M Lösung von Cumylkalium in THF. Das erhaltene orangerote lebende Polystyrol (1 g) wurde unter Rühren mit einer gekühlten Lösung von 0,0495 g [G-4]-Br 10 in THF behandelt, wobei eine schwach gelbe Lösung erhalten wurde, die nach einstündigem Rühren bei -30 ºC und anschließend bei Raumtemperatur während 10 h - wie folgt - in üblicher bekannter Weise aufgearbeitet wurde: nach Zugabe einer geringen Menge Methanol wurde das Polymer aus THF in Methanol gefällt, wobei in 91%iger Ausbeute das am Ende mit Dendrimer versehene Polymer 20 erhalten wurde.

Beispiel 8 (kein Teil der Erfindung)

Herstellung eines telechelen Vinylpolymers mit endständigem Dendrimer: Verbindung 22 (Hantelform, Reaktionsschema IV) (Fig. 8)

Die Reaktion erfolgte nach anionischen Polymerisationstechniken unter Hochvakuum mit Bruchverschlüssen unter Verwendung einer gründlich getrockneten Vorrichtung sowie gründlich getrockneter Lösungsmittel und Reagenzien. Die Polymerisation wurde bei -78 ºC in THF durchgeführt. Daran beteiligt waren Styrolmonomer und eine Lösung eines α-Methylstyroltetrameren in THF als Starter. Hierbei erhielt man ein lebendes Polystyrol 21 starker Färbung mit reaktionsfähigen anionischen Enden (beide Enden). Das fertige telechele Dreiblockcopolymer (dendritischer Polyether-, Polystyrol-dendritischer Polyether) wurde durch Zusatz von 2 Äquivalenten eines dendritischen Polyethers mit einem reaktionsfähigen Bromidbrennpunkt (z.B. [G-4]-Br) zu dem le benden doppelendigen Polystyrol 21 (die Farbe verschwindet augenblicklich mit Einsetzen der Reaktion) erhalten. Nach dem üblichen Aufarbeiten entsprechend Beispiel 7 (Zusatz einer geringen Menge Methanol und Fällung aus THF in Methanol) wurde das gewünschte Dreiblock(dendritischer Polyether-Polystyrol-dendritischer Polyether) -Polymer 22 erhalten.

Beispiel 9

Herstellung von dendritischen Copolymeren unter Verwendung eines dendritischen Vinylmakromonomers mit einem Vinylmonomer (Reaktionsschema VII) (Figuren 9A, 9B und 9C)

Das allgemeine Verfahren zur Synthese der Makromonomeren war folgendes: eine Lösung des Benzylalkohols (1,00 Äquiv.) in frisch destilliertem trockenem THF wurde mit Natriumhydrid (60%ige Dispersion in Öl) (1,30 Äquiv.) versetzt, worauf das Reaktionsgemisch unter Stickstoff 30 min lang bei Raumtemperatur gerührt wurde. Nach Zugabe von 4- Chlormethylstyrol von Eastman Kodak Co. (5,0 Äquiv.) in trockenem THF wurde das Gemisch 18 h lang auf Rückflußtemperatur erwärmt. Danach wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt, sorgfältig hydrolysiert und zur Trockene eingedampft. Der hierbei erhaltene Rückstand wurde zwischen Wasser und CH&sub2;Cl&sub2; verteilt. Die wäßrige Schicht wurde mit CH&sub2;Cl&sub2; (3 x) extrahiert. Die organischen Schichten wurden dann getrocknet (MgSO&sub4;) und unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Das Rohprodukt wurde - wie im folgenden beschrieben - gereinigt.
Die Ausgangsmaterialien [G-3] -OH, [G-4] -OH und [G-5] -OH wurden alle von C.J. Hawker und J.M.J. Frechet in "J. Am. Chem. Soc." 1990, 112, 7638, beschrieben. [G-3]-OH ist die Verbindung 11 auf Seite 7645. [G-4]-OH ist die Verbindung 13 auf Seite 7646. [G-5]-OH ist die Verbindung 15 auf Seite 7646.

A. Herstellung von [G-3]-Styrol: Verbindung 24

Diese wurde aus [G-3]-OH 23 hergestellt und durch Blitzchromatographie unter Eluieren mit 2/3 Hexan/CH&sub2;Cl&sub2; unter schrittweiser Erhöhung auf CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei 7 als farbloses Glas erhalten wurde. Ausbeute: 77 %;
(Elementaranalyse für C&sub1;&sub1;&sub4;H&sub1;&sub0;&sub0;O&sub1;&sub5;:
berechnet: C 80,07 %; H 5,89 %
gefunden: C 79,98 %; H 6,03 %)

B. Herstellung von [G-4]-Styrol: Verbindung 26

Diese wurde aus [G-4]-OH 25 hergestellt und durch Blitzchromatographie unter Eluieren mit 1/3 Hexan/CH&sub2;Cl&sub2; unter schrittweiser Erhöhung auf CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei 26 als farbloses Glas erhalten wurde. Ausbeute: 73 %;
(Elementaranalyse für C&sub2;&sub2;&sub6;H&sub1;&sub9;&sub6;O&sub3;&sub1;:
berechnet: C 79,65 %; H 5,80 %
gefunden: C 79,58 %; H 5,95 %)

C. Herstellung von [G-5]-Styrol: Verbindung 28

Diese wurde aus [G-5]-OH 27 hergestellt und durch Blitzchromatographie unter Eluieren mit 1/3 Hexan/CH&sub2;Cl&sub2; unter schrittweiser Erhöhung auf CH&sub2;Cl&sub2; gereinigt, wobei 28 als farbloses Glas erhalten wurde. Ausbeute: 67 %;
(Elementaranalyse für C&sub4;&sub5;&sub0;&sub0;H&sub3;&sub8;&sub8;O&sub6;&sub3;:
berechnet: C 79,44 %; H 5,75 %
gefunden: C 79,35 %; H 6,00 %)

D. Copolymerisation der Makromonomere mit Styrol

Sämtliche Copolymerisationen wurden, wie im Folgenden für ein ¼ (Gewichts-)Gemisch von [G-3]-Styrol mit Styrol beschrieben, durchgeführt.
Das Makromonomer der dritten Generation 24 (600 mg, 0,35 mmol) wurde mit frisch destilliertem Styrol (2,40 g, 23,1 mmol), AIBN (40 mg, 0,24 mmol, 1,0 Mol-%) sowie frisch destilliertem und entgastem Toluol (2,50 g) versetzt, worauf die Lösung unter Argon 26 h lang auf 70 - 75 ºC erwärmt wurde. Dann wurde das Reaktionsgemisch in Hexan gefällt.
Der ausgefallene Feststoff wurde gesammelt und erneut in 1/3 Isopropanol/Aceton gefällt. Das gereinigte Produkt wurde dann in Methanol umgefällt. Der hierbei ausgefallene weiße Feststoff wurde abfutriert. Ausbeute: 64 %.
Sämtliche anderen Copolymerisationen wurden nach einem ähnlichen Verfahren durchgeführt. Die Zugabeverhältnisse, Ausbeuten und Molekulargewichtsdaten (Polystyrolstandards) sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Copolymere von dendritischen Makromonomeren mit Styrol

Claims

1. Makromolekül, bestehend aus einem einzelnen dendritischen Polymer und einem linearen Polymer in Form eines dreidimensionalen Papierdrachens der Formel 3:

oder der Formel 4:

worin für ein lineares Polymer steht und A eine verbindende Gruppe darstellt.

2. Makromolekül nach Anspruch 1, worin A aus CH&sub2;, CH&sub2;O, COO, CONH, O, CH&sub2;Ph, NHCOO, NHCONH, Si(CH&sub3;)&sub2;, CH(OH), CO, S, SO, SO&sub2;, SO&sub2;NH, CH&sub2;CH(Ph)&sub2;, CH&sub2;CH(Ph)CH&sub2;, CH=CH oder Ph ausgewählt ist.

3. Makromolekül nach Anspruch 1 oder 2, wobei das lineare Polymer aus Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyolefin, Polyethylenglykol, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polysulfon, Polyetherketon, Polyacetal, Polyether, Polythioether, Polyoxazolin, Polyphosphazen, Polysiloxan, Polyanhydrid, Polyurethan, Polyphenylen, Polysaccharid, Poly (vinylacetat), Poly(vinylchlorid), Polyacrylnitril oder Poly(vinylcarbazol) ausgewählt ist.

4. Makromolekül nach Anspruch 1, wobei das lineare Polymer aus Polyethylen und A aus COO oder CH&sub2;O bestehen.

5. Makromolekül nach Anspruch 1, wobei das lineare Polymer aus Polystyrol und A aus CH&sub2;CH(Ph)CH&sub2; bestehen.

6. Makromolekül, bestehend aus einem sternförmigen Polymer in Form eines Papierdrachens entsprechend der allgemeinen Formel 5:

worin einem linearen Polymer entspricht und die Struktur

für ein sternförmig aufspringendes Polymer steht und X eine reaktionsfähige funktionelle Gruppe darstellt.

7. Makropolymer, bestehend aus einem einzelnen dendritischen Polymer und zwei linearen Polymeren entsprechend der Formel 9:

worin F&sub1; und F&sub2; für gleiche oder verschiedene lineare Polymere stehen.

8. Makromolekül nach Anspruch 7, wobei F&sub1; und F&sub2; unabhängig voneinander aus Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyolefin, Polyethylenglykol, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polysulfon, Polyetherketon, Polyacetal, Polyether, Polythioether, Polyoxazolin, Polyphosphazen, Polysiloxan, Polyanhydrid, Polyurethan, Polyphenylen, Polysaccharid, Poly(vinylacetat), Poly(vinylchlorid), Polyacrylnitril oder Poly(vinylcarbazol) ausgewählt sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Makromoleküls der Formel:

durchumsetzen einer Verbindung der Formel:

mit p reaktionsfähigen funktionellen Gruppen X, mit p Molekülen Z ,

worin bedeuten:

Z eine mit X reaktionsfähige funktionelle Gruppe, und ein lineares Polymer, ausgewählt aus Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyolefin, Polyethylenglykol, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polysulfon, Polyetherketon, Polyacetal, Polyether, Polythioether, Polyoxazolin, Polyphosphazen, Polysiloxan, Polyanhydrid, Polyurethan, Polyphenylen, Polysaccharid, Poly(vinylacetat), Poly(vinylchlorid), Polyacrylnitril oder Poly(vinylcarbazol).

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei p 3 bis 768 bedeutet und X und Z jeweils aus einem Alkohol, einer Carbonsäurel einem Säurechlorid, einem Amin, einem Isocyanat, einem Phenol, einem Sulfonylhalogenid, einem Aldehyd, einem Keton, einem Ester, einem Thiolat, einem Phenolat, einem Carbanion, einem Alkoxid, einem Carboxylat, einem Grignard-Reagens, Boronsäure und einem Halogen ausgewählt sind.