Synthesis and characterization of photocleavable polymers and block copolymers

Abstract

Es ist uns gelungen, einen kombinierten RAFT-Polymerisations- und \\\"Klick-Chemie\\\"-Ansatz zur Synthetisierung von BCPs mit ONB-Kreuzungen zu entwickeln. Auf Basis der etablierten Synthesemethode wurden drei verschiedene Arten von BCPs mit ONB-Übergängen, Polystyrol-Block-Poly (Ethylenoxid) (PS-hv-PEO), Poly (pentafluorphenyl-(Methyl)-Acrylaten)-Block-Poly (Ethylenoxid ) (PPFP (M) A-hv-PEO) und Polystyrol-block-poly (Pentafluorphenylester Maleimid-Co-Styrol)-Block-Poly (Ethylenoxid) (PS-b-(MAIPFP-co-PS)-hv-PEO), synthetisiert. Nach Lösemittelrelaxation wurden geordnete dünne Filme aus oben genannten BCPs hergestellt. Nach einer sehr milden UV-Exposition und sukzessivem Waschen mit Wasser wurden die dünnen Filme des BCP zu geordneten nanoporösen dünnen Filmen mit Porendurchmessern von 15 ~ 30 nm und Fernordnung (über 2 my m mx 2 my m) überführt. Die so erhaltenen nanoporösen dünnen Filme wurden für nanoskalige Vorlagen verwendet: PS-hv-PEO, PPFPMA-hv-PEO-und PS-b-(MAIPFP-co-PS)-hv-PEO nanoporöse dünne Filme wurden verwendet, um geordnete Silionoxid-Nanodonuts, bzw. Thiol-funktionalisierte nanoporöse dünne Filme und Eisenoxid-Nanodonuts zu erzeugen. Neben der erfolgreichen Erstellung von BCPs mit ONB-Kreuzungen werden in dieser Arbeit Polymere mit ONB-geschützten Aminen synthetisiert. Durch Licht-Initiierung aktivierte Ester-Amin-Reaktionen wurden auf der Grundlage der ONB-funktionalisierten Polymere entwickelt. Die Reaktion wurde verwendet, um reaktive Fotomuster und makromolekulare Konjugation zu erstellen.

In summary, a combined RAFT polymerization and “click chemistry” approach to synthesize block copolymers (BCPs) featuring photocleavable ortho-nitrobenzyl (ONB) junctions was successfully developed. Based on the developed synthetic method, three different kinds of BCPs featuring ONB junctions, polystyrene-block-poly(ethylene oxide) (PS-hv-PEO), poly(pentafluorophenyl-(methyl)-acrylates)-block-poly(ethylene oxide) (PPFP(M)A-hv-PEO) and Polystyrene-block-poly(maleimide pentafluorophenyl ester-co-styrene)-block-poly(ethylene oxide) (PS-b-(MAIPFP-co-PS)-hv-PEO), had been synthesized. After solvent annealing, highly ordered thin films were prepared from all above mentioned BCPs. Following a very mild UV exposure (lambda = 365nm) and successive washing with water, BCPs thin films were transferred into highly ordered nanoporous thin films with pore diameters of 15~30 nm and long range ordering (over 2 my m x 2 my m). The resulting nanoporous thin films have been used for nanoscale templates: PS-hv-PEO, PPFPMA-hv-PEO and PS-b-(MAIPFP-co-PS)-hv-PEO nanoporous thin films have been used to produce highly ordered silicon oxide nanodots, thiol functionalized nanoporous thin films and iron oxide nanodonuts, respectively. Besides successful preparation of BCPs with ONB junctions, polymers featuring ONB protected amines were synthesized and have been described in this thesis. Photo-triggered activated ester-amine reactions have been developed based on the ONB functionalized polymers. The reaction has been used to produce reactive photopatterns or enable macromolecular conjugation.