New Amphiphilic Dendrocalix[4]arenes as Building Blocks of Micellar Architectures

Neue amphipile Dendrocalix[4]arene als Bausteine für mizellare Architekturen

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus-13782
  • This thesis was dedicated to the synthesis and investigation of a new class of amphiphilc dendrocali[4]arenes. The spatial alignment of these molecules was provided by the bowl shaped calix[4]arene cage featuring hydrophobic alkyl chains at the lower rim. The hydrophilic moieties were introduced by NEWKOME dendrimers of the first or second generation. Additional chromophoric units were integrated in some of these novel molecules. The systematic screening of the aggregation abilities and critical micellization concentration of these molecules in a buffered aqueous environment was accomplished by different physico-chemical investigation methods. UV/Vis and fluorescence measurements wereThis thesis was dedicated to the synthesis and investigation of a new class of amphiphilc dendrocali[4]arenes. The spatial alignment of these molecules was provided by the bowl shaped calix[4]arene cage featuring hydrophobic alkyl chains at the lower rim. The hydrophilic moieties were introduced by NEWKOME dendrimers of the first or second generation. Additional chromophoric units were integrated in some of these novel molecules. The systematic screening of the aggregation abilities and critical micellization concentration of these molecules in a buffered aqueous environment was accomplished by different physico-chemical investigation methods. UV/Vis and fluorescence measurements were undertaken to investigate the aggregation phenomena of these molecules in the presence of apolar and charged dyes as well as without additives. These experiments showed that additional probes are not solely innocent spectators but significantly influence the aggregation behavior of theses amphiphilic dendrocalix[4]arenes. It could additionally be shown that the length of the alkyl chains, the substitution pattern at the upper rim of the calix[4]arene, the generation of the dendrimers as well as the pH value affects the degree of self aggregation. This outcome could be confirmed by TEM and PGSE NMR experiments. The TEM pictures revealed that the supramolecular assemblies formed by this new class of amphiphilic dendrocalix[4]arenes featured different packing motifs depending on the pH value. In the PGSE NMR measurements hydrodynamic aggregate diameters in the range between 2.0 and 20 nm were found depending on the molecular structure of the calix[4]arenes. The above described measurements showed that the cmc of these new amphiphilic dendrocalix[4]renes is adjustable by the pH value, the spatial alignment of the amphiphle and the presence of guests. The synthesis and investigation of bis- and tetracyanuricacidcalixarenes could also be accomplished in this thesis. Fluorescence and NMR measurements showed that these molecules form spontaneously self assembled supramolecular structures in combination with HAMILTON receptor components.show moreshow less
  • Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine neue Klasse amphiphiler Dendrocalix[4]arene synthetisiert und untersucht werden. Die räumliche Orientierung der Moleküle wurde durch das kelchförmige Calix[4]aren mit langen Alkylketten am lower rim zur Verfügung gestellt. Die hydrophilen Einheiten wurden durch NEWKOME Dendrimere der ersten oder zweiten Generation eingeführt. In einigen dieser neuen amphiphilen Molekülen wurden zusätzlich chromophore Einheiten integriert. Die systematische Klassifizierung der Aggregationseigenschaften und der kritischen Mizellenbildungskonzentration dieser Moleküle in gepuffertem wässrigen Medium wurde mit Hilfe verschiedener physiko-chemische UntersuchungsmethodenIm Rahmen dieser Arbeit konnte eine neue Klasse amphiphiler Dendrocalix[4]arene synthetisiert und untersucht werden. Die räumliche Orientierung der Moleküle wurde durch das kelchförmige Calix[4]aren mit langen Alkylketten am lower rim zur Verfügung gestellt. Die hydrophilen Einheiten wurden durch NEWKOME Dendrimere der ersten oder zweiten Generation eingeführt. In einigen dieser neuen amphiphilen Molekülen wurden zusätzlich chromophore Einheiten integriert. Die systematische Klassifizierung der Aggregationseigenschaften und der kritischen Mizellenbildungskonzentration dieser Moleküle in gepuffertem wässrigen Medium wurde mit Hilfe verschiedener physiko-chemische Untersuchungsmethoden durchgeführt. UV/Vis- und Fluoreszenzmessungen wurden ausgeführt, um das Phänomen der Aggregation dieser Moleküle in der Gegenwart sowohl unpolarer und geladener Farbstoffe als auch ohne Additive zu untersuchen. Diese Experimente zeigten, dass zusätzliche Sonden das Aggregationsverhalten dieser amphiphilen Dendrocalix[4]arene deutliche beeinflussen. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass sowohl die Länge der Alkylketten, das Substitutionsmuster am oberen Kelchrand des Calix[4]arens und die Generation der Dendrimere als auch der pH Wert das Ausmaß der Aggregation beeinflussen. Diese Ergebnisse wurden durch TEM and PGSE Experimente bestätigt. Die TEM Aufnahmen der supramolekularen Strukturen dieser neuen Klasse amphiphiler Dendrocali[4]arene zeigten die Ausbildung verschiedener Packungsmotive in Abhängigkeit vom pH Wert. Die PGSE NMR Messungen zeigten hydrodynamische Durchmesser zwischen 2,0 und 20 nm abhängig von der molekularen Strukture der Calix[4]arene. Die beschriebenen Messungen zeigten, dass die cmc durch den pH Wert, den molekularen Aufbau und die Gegenwart zusätzlicher Gäste steuerbar ist. Zusätzlich konnte die Synthese und Untersuchung von Bis- und Tetracynursäurecalix[4]arenen in dieser Arbeit durchgeführt werden. Fluoreszenz- und NMR Messungen zeigten, dass diese Moleküle zusammen mit Hamiltonrezeptoreinheiten spontan selbstaggregierte Überstrukturen ausbilden können.show moreshow less

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Metadaten
Author:Miriam Becherer
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-13782
Advisor:Andreas Hirsch
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of publication:2008
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Naturwissenschaftliche Fakultät
Acceptance date of the thesis:2009/03/30
Release Date:2009/09/09
Tag:Calixarene; Dendrimere; Fluoreszenz; Mizellen; cmc
Calixarenes; Dendrimers; cmc; fluorescence; micelles
SWD-Keyword:Metacyclophane; Amphiphile Verbindungen; Aggregation; Steuerbarkeit
Original publication:M. Becherer, B. Schade, C. Boettcher, A. Hirsch Supramolecular assembly of self-labeled amphicalixarenes, Chem. Eur. J. 2009, 15, 1637-1648
Institutes:Naturwissenschaftliche Fakultät / Naturwissenschaftliche Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
open_access (DINI-Set):open_access
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