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Fluoroionophores of fluorophore-spacer-receptor format were prepared for detection of PdCl2 by fluorescence enhancement. The fluorophore probes 1-13 consist of a fluorophore group, in alkyl spacer and a dithiomaleonitrile PdCl2 receptor. First, varying the length of the alkylene spacer (compounds 1-3) revealed, dominant through-space pathway for oxidative photoinduced electron transfer (PET) in CH2-bridged dithiomaleonitrile fluoroionophores. Second. fluorescent probes 4-9 containing two anthracene or pyrene fragments connected through CH2 bridges to the dithiomaleonitrile unit were synthesized. Modulation of the oxidation potential (E-Ox) through electron-withdrawing or -donating groups on the anthracene moiety regulates file thermodynamic driving force for oxidative PET (Delta G(PET)) in bis(anthrylmethylthio)maleonitriles and therefore the fluorescence quantum yields (Phi(f)), too. The new concept was confirmed and transferred to pyrenyl ligands, and fluorescence enhancements (FE) greater than 3.2 in the presence of PdCl2 were achieved by 7 and 8 (FE=5.4 and 5.2). Finally, for comparison, monofluorophore ligands 10-13 were synthesized.
Fluoroionophores of fluorophore-spacer-receptor format were prepared for detection of PdCl2 by fluorescence enhancement. The fluorescent probes 1-13 consist of a fluorophore group, an alkyl spacer and a dithiomaleonitrile PdCl2 receptor. First, varying the length of the alkylene spacer (compounds 1-3) revealed a dominant through-space pathway for oxidative photoinduced electron transfer (PET) in CH2-bridged dithiomaleonitrile fluoroionophores. Second, fluorescent probes 4-9 containing two anthracene or pyrene fragments connected through CH2 bridges to the dithiomaleonitrile unit were synthesized. Modulation of the oxidation potential (EOx) through electron-withdrawing or -donating groups on the anthracene moiety regulates the thermodynamic driving force for oxidative PET (GPET) in bis(anthrylmethylthio)maleonitriles and therefore the fluorescence quantum yields (f), too. The new concept was confirmed and transferred to pyrenyl ligands, and fluorescence enhancements (FE) greater than 3.2 in the presence of PdCl2 were achieved by 7 and 8 (FE=5.4 and 5.2). Finally, for comparison, monofluorophore ligands 10-13 were synthesized.
Linear amphiphilic diblock and ternary triblock copolymers were synthesized by the RAFT method in three Successive Steps, using oligo(ethylene oxide) monomethyl ether acrylate, butyl or 2-ethylhexyl acrylate, and 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl acrylate. The diblock and the triblock copolymers, which consist of a hydrophilic, a lipophilic, and a fluorophilic block, self-assemble in water into spherical micellar aggregates. Imaging by cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM) revealed that the cores of the micellar aggregates made from these "triphilic" copolymers undergo local phase separation to form various ultrastructures, which depend sensitivity on the given block sequence. While the sequence hydrophilic-lipophilic-fluorophilic resulted in multicompartment cores with core-shell-corona morphology, the sequence lipophilic-hydrophilic-fluorophilic provided new "patched double micelle" and larger "soccer ball" structures.
Synthesis of stimuli-responsive and switchable inorganic nanoparticles for biomedical applications
(2010)
Considerable progress has been made in recent years in the search for synthetic methods leading to functionalized porphyrins, especially for modification of either the beta- or meso positions. For the latter, total synthesis based on condensation methods or partial synthesis through functionalization of preformed porphyrin have emerged as possible methods. The increasing number of possible technical and medicinal applications for unsymmetrically meso-substituted porphyrins requires straightforward methods for the preparation of the so-called ABCD-porphyrins, i.e., porphyrins with up to four different meso substituents. Here, we describe new strategies for the synthesis of ABCD-type porphyrins based on porphyrin reactions with organolithium reagents and the use of Pd-catalyzed coupling reactions. With the whole repertoire of contemporary functionalization methods, a comprehensive analysis and comparison of the various strategies for A-, AB-, A(2)B-, ABC-, A(2)BC- and ABCD-type porphyrins is given. In addition, we report on the synthesis of new functionalized derivatives for some of these porphyrin classes. In practical terms and taking an applied-science- oriented approach, the synthesis of unsymmetrically meso-substituted porphyrins is best accomplished by a combination of well-developed condensation methods with subsequent functionalization. by organolithium compounds or transition-metal- catalyzed coupling protocols. The methods described are suitable for the preparation of porphyrins for many divergent applications ranging over amphiphilic porphyrins for photodynamic therapy, push-pull systems for optical applications and chiral systems useful in catalysis to donor-acceptor systems suitable for electron-transfer studies.
An abacavir-targeted fluorosensor based on the carbazole moiety has been synthesised and characterised. Recognition of abacavir is by base pairing between a uracil moiety present in the fluorosensor and the guanine moiety of abacavir. The fluorosensor exhibits five-fold quenching in the presence of 50M abacavir. Its sensitivity to abacavir is superior to that of other reverse transcriptase inhibitors: zidovudine, lamivudine and didanosine. Due to its high sensitivity, this fluorosensor has the potential to be used in multi-analyte array-based detection platforms as well as in microfluidics systems.
Mit Seitenkettenpolystyrenen wurde ein neues Synthesekonzept für phosphoreszente polymere LED-Materialien aufgestellt und experimentell verifiziert. Zunächst erfolgten auf Grundlage strukturell einfacher Verbindungen Untersuchungen zum Einfluss von Spacern zwischen aktiven Seitengruppen und dem Polystyrenrückgrat. Es wurden Synthesemethoden für die Monomere etabliert, durch die aktive Elemente - Elektronen- und Lochleiter - mit und ohne diesen Spacer zugänglich sind. Durch Kombination dieser Monomere waren unter Hinzunahme von polymerisierbaren Iridium-Komplexen in unterschiedlicher Emissionswellenlänge statistische Terpolymere darstellbar. Es wurde gezeigt, dass die Realisierung bestimmter Verhältnisse zwischen Loch-, Elektronenleiter und Triplettemitter in ausreichender Molmasse möglich ist. Die Glasstufen der Polymere zeigten eine deutliche Strukturabhängigkeit. Auf die Lage der Grenzorbitale übten die Spacer nahezu keinen Einfluss aus. Die unterschiedlichen Makromoleküle kamen in polymeren Licht emittierenden Dioden (PLEDs) zum Einsatz, wobei ein deutlicher Einfluss der Spacereinheiten auf die Leistungscharakteristik der PLEDs festzustellen war: Sowohl Effizienz, Leuchtdichte wie auch Stromdichte waren durch den Einsatz der kompakten Makromoleküle ohne Spacer deutlich höher. Diese Beobachtungen begründeten sich hauptsächlich in der Verwendung der aliphatischen Spacer, die den Anteil im Polymer erhöhten, der keine Konjugation und damit elektrisch isolierende Eigenschaften besaß. Diese Schlussfolgerungen waren mit allen drei realisierten Emissionsfarben grün, rot und blau verifizierbar. Die besten Messergebnisse erzielte eine PLED aus einem grün emittierenden und spacerlosen Terpolymer mit einer Stromeffizienz von etwa 28 cd A-1 (bei 6 V) und einer Leuchtdichte von 3200 cd m-2 (bei 8 V). Ausgehend von obigen Ergebnissen konnten neue Matrixmaterialien aus dem Bereich verdampfbarer Moleküle geringer Molmasse in das Polystyrenseitenkettenkonzept integriert werden. Es wurden Strukturvariationen sowohl von loch- wie auch von elektronenleitenden Verbindungen als Homopolymere dargestellt und als molekular dotierte Systeme in PLEDs untersucht. Sieben verschiedene lochleitende Polymere mit Triarylamin-Grundkörper und drei elektronendefizitäre Polymere auf der Basis von Phenylbenzimidazol konnten erfolgreich in den Polymeransatz integriert werden. Spektroskopische und elektrochemische Untersuchungen zeigten kaum eine Veränderung der Charakteristika zwischen verdampfbaren Molekülen und den dargestellten Makromolekülen. Diese ladungstransportierenden Makro-moleküle wurden als polymere Matrizes molekular dotiert und lösungsbasiert zu Einschicht-PLEDs verarbeitet. Als aussichtsreichstes Lochleiterpolymer dieser Reihe, mit einer Strom-effizenz von etwa 33 cd A-1 (bei 8 V) und einer Leuchtdichte von 6700 cd m-2 (bei 10 V), stellte sich ein Triarylaminderivat mit Carbazolsubstituenten heraus. Als geeignetstes Matrixmaterial für die Elektronenleitung wurde ein meta-verknüpftes Di-Phenylbenzimidazol ausfindig gemacht, das in der PLED eine Stromeffizienz von etwa 20 cd A-1 (bei 8 V) und eine Leuchtdichte von 7100 cd m-2 (bei 10 V) erzielte. Anschließend wurden die geeignetsten Monomere zu Copolymeren kombiniert: Die lochleitende Einheit bildete ein carbazolylsubstituiertes Triarylamin und die elektronen-leitende Einheit war ein disubstituiertes Phenylbenzimidazol. Dieses Copolymer diente im Folgenden dazu, PLEDs zu realisieren und die Leistungsdaten mit denen eines Homopolymer-blends zu vergleichen, wobei der Blend die bessere Leistungscharakteristik zeigte. Mit dem Homopolymerblend waren Bauteileffizienzen von annähernd 30 cd A-1 (bei 10 V) und Leuchtdichten von 6800 cd m-2 neben einer Verringerung der Einsatzspannung realisierbar. Für die abschließende Darstellung bipolarer Blockcopolymere wurde auf die Nitroxid-vermittelte Polymerisation zurückgegriffen. Mit dieser Technik waren kontrollierte radikalische Polymersiationen mit ausgewählten Monomeren in unterschiedlichen Block-längen durchführbar. Diese Blockcopolymere kamen als molekular dotierte Matrizes in phosphoreszenten grün emittierenden PLEDs zum Einsatz. Die Bauteile wurden sowohl mit statistischen Copolymeren, wie auch mit Homopolymerblends in gleicher Zusammensetzung aber unterschiedlichem Polymerisationsgrad hinsichtlich der Leistungscharakteristik verglichen. Kernaussage dieser Untersuchungen ist, dass hochmolekulare Systeme eine bessere Leistungscharakteristik aufweisen als niedermolekulare Matrizes. Über Rasterkraft-mikroskopie konnte eine Phasenseparation in einem Größenbereich von etwa 10 nm für den hochmolekularen Homopolymerblend nachgewiesen werden. Für die Blockcopolymere war es nicht möglich eine Phasenseparation zu beobachten, was vorwiegend auf deren zu geringe Blocklänge zurückgeführt wurde.
Swelling and switching kinetics of gold coated end-capped poly(N-isopropylacrylamide) thin films
(2010)
Thin thermoresponsive hydrogel films of poly(N-isopropylacrylamide) end-capped with n-butyltrithiocarbonate(nbc- PNIPAM) oil si I icon supports with a gold layer on top, causing an asymmetric confinement, are investigated. For two different gold layer thicknesses (nominally 0.4 and 5 rim), the swelling and switching kinetics are probed with in situ neutron reflectivity. With a temperature jump from 23 to 40 degrees C the film is switched from a swollen into a collapsed state. For the thin gold layer this switching is faster as compared to the thick gold layer. The switching is a two-step process of water release and a subsequent structural relaxation. fit swelling and deswelling cycles, aging of the films is probed. After five cycles, the film exhibits enhanced water storage capacity. Grazing-incidence small-angle X-ray scattering (GISAXS) shows that these gold coated nbc-PNIPAM films do not age with respect to the inner structure but slightly roughen at the gold surface. As revealed by atomic force microscopy, the morphology of the gold layer is changed by the water uptake and release.