DE102014218355B4 - Process for the preparation of surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung oberflächenhydrophilisierter Metalloxid-Nanopartikel umfassend die folgenden Schritte:a. Aktivierung von hydrophoben Metalloxid-Nanopartikeln, enthaltend mindestens ein Metalloxid eines Metalls ausgewählt aus der Eisen-Platin-Gruppe des Periodensystems der Elemente, und eine koordinativ gebundene Ligandenhülle, in einem organischen Lösungsmittel, durch Zugabe einer organophilen Base enthaltend eine starke Base und ein Phasentransfermittel,b. Zugabe eines aktiven C-Alkans, aufweisend eine Funktionalität und eine Abgangsgruppe, wobei eine kovalente Anbindung des Alkans an die Metalloxid-Nanopartikel erfolgt, so dass ein Niederschlag ausfällt,c. Abtrennung des Niederschlags und Überführung in eine wässrige Lösung, dadurch gekennzeichnet, dass die kovalente Anbindung in (b) über ein Kohlenstoffatom der C-Alkylgruppe des aktiven C-Alkans an den Nanopartikel-eigenen, die Oberflächengitterplätze der Metalloxid-Nanopartikel besetzenden, Sauerstoff erfolgt.A process for producing surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles comprising the following steps: a. Activation of hydrophobic metal oxide nanoparticles containing at least one metal oxide of a metal selected from the iron-platinum group of the Periodic Table of the Elements, and a coordinatively bound ligand shell, in an organic solvent, by adding an organophilic base comprising a strong base and a phase transfer agent, b. Addition of an active C-alkane having a functionality and a leaving group, whereby a covalent attachment of the alkane to the metal oxide nanoparticles takes place, so that a precipitate precipitates, c. Separation of the precipitate and conversion into an aqueous solution, characterized in that the covalent bonding in (b) via a carbon atom of the C-alkyl group of the active C-alkane on the nanoparticles own, occupying the surface lattice sites of the metal oxide nanoparticles, oxygen occurs.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrophilisierung von Metalloxid-Nanopartikeln durch eine gezielte Modifikation der Gitterplätze und die Verwendung dieser.The present invention relates to a process for the hydrophilization of metal oxide nanoparticles by a specific modification of the lattice sites and the use of these.
Um eine hohe Wasserlöslichkeit, Biokompatibilität und einfache Oberflächenfunktionalisierung von Magnetitnanopartikeln zu gewährleisten, ist eine hydrophile Oberflächenmodifizierung notwendig. Aus dem Stand der Technik ist dazu eine Reihe verschiedener Lösungsansätze bekannt, die sich im Wesentlichen in drei Kategorien einordnen lassen.In order to ensure high water solubility, biocompatibility and simple surface functionalization of magnetite nanoparticles, a hydrophilic surface modification is necessary. A number of different approaches are known from the prior art, which can be classified in three main categories.
Beim sogenannten Ligandenaustausch erfolgt ein Austausch von hydrophoben Oberflächenliganden (bspw. Alkylaminen oder langkettigen Carbonsäuren) durch hydrophile Liganden mit höherer Affinität zur Partikeloberfläche. Die Stabilisierung von Metalloxid-Nanopartikeln durch die Komplexierung oberflächennaher Metallionen über Alkoholfunktionalitäten ist bekannt und erfolgt in der Regel über mehrzähnige Liganden, wie bspw. Dopamin [
Die nichtkovalente Umhüllung zur hydrophilen Oberflächenmodifizierung erfolgt mittels amphiphiler Liganden, insbesondere mittels Blockcopolymere, Lipide oder Phospholipide unter der Ausbildung hydrophiler Micellen. Bei der nichtkovalenten Umhüllung durch Addition zusätzlicher organischer (Bio)polymere werden allerdings hydrophobe Bestandteile auf der Partikeloberfläche nicht ersetzt, sondern lediglich umhüllt, was nachteilig zu einer Erhöhung des hydrodynamischen Radius der Partikel führt.The noncovalent coating for hydrophilic surface modification is carried out by means of amphiphilic ligands, in particular by means of block copolymers, lipids or phospholipids to form hydrophilic micelles. In the non-covalent coating by addition of additional organic (bio) polymers, however, hydrophobic components on the particle surface are not replaced, but merely enveloped, which leads disadvantageously to an increase in the hydrodynamic radius of the particles.
Dem Fachmann sind zudem auch Möglichkeiten zur hydrophilen Oberflächenmodifizierung mittels anorganischer Beschichtung bekannt, die in der Regel auf einer Silikat-Beschichtung der Partikeloberfläche basieren. Dabei dient das zu modifizierende Partikel als Keimzelle. Allerdings ist die Silikat-Beschichtung nicht hinreichend stabil, so dass die Polykieselsäuren einer Silikat-Beschichtung bei pH-Werten > 7 zu Oligosilikaten und Meta- bzw. Orthosilikat abgebaut werden.Moreover, those skilled in the art are also aware of possibilities for hydrophilic surface modification by means of inorganic coating, which as a rule are based on a silicate coating of the particle surface. The particle to be modified serves as a germ cell. However, the silicate coating is not sufficiently stable, so that the polysilicic acids of a silicate coating are degraded at pH values> 7 to oligosilicates and meta- or orthosilicate.
Ferner beschreibt die internationale Patentanmeldung
Auch die Modifikation von Nanopartikeloberflächen mittels funktionalisierter Polymere wurde bereits beschrieben [
Die Herstellung von monodispersen hydrophilen Metalloxid-Nanopartikeln, insbesondere Magnetit-Nanopartikeln < 10 nm, die eine hohe Stabilität gegenüber Aggregation aufweisen (d.h. kolloidale Stabilität) und einfache Oberflächenmodifizierungen zulassen, ist auf der Basis von literaturbekannten Verfahren nicht möglich. Es besteht folglich ein ausgeprägtes Interesse und ein großer Bedarf an einem einfachen Verfahren für die hydrophile Oberflächenmodifizierung derartiger Metalloxid-Nanopartikel.The preparation of monodisperse hydrophilic metal oxide nanoparticles, particularly magnetite nanoparticles <10 nm, which have high stability against aggregation (i.e., colloidal stability) and allow simple surface modifications, is not possible on the basis of methods known from the literature. Consequently, there is a great interest and a great need for a simple process for the hydrophilic surface modification of such metal oxide nanoparticles.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine möglichst selektive Ligandenaustauschreaktion zur stabilen Hydrophilisierung von Metalloxidnanopartikeln unter dem direkten Einbezug Nanopartikel-eigener Oberflächenatome bereitzustellen.The present invention is therefore based on the object to provide the most selective ligand exchange reaction for the stable hydrophilization of metal oxide nanoparticles under the direct inclusion of nanoparticle-own surface atoms.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung oberflächenhydrophilisierter Metalloxid-Nanopartikel angegeben, umfassend die Schritte:
- a. Aktivierung von hydrophoben Metalloxid-Nanopartikeln, enthaltend mindestens ein Metalloxid eines Metalls ausgewählt aus der Eisen-Platin-Gruppe des Periodensystems der Elemente, und eine koordinativ gebundene Ligandenhülle, in einem organischen Lösungsmittel, durch Zugabe einer organophilen Base,
- b. Zugabe eines aktiven C1-6-Alkans, aufweisend eine Funktionalität und eine Abgangsgruppe, wobei eine kovalente Anbindung des Alkans an die Metalloxid-Nanopartikel erfolgt, so dass ein Niederschlag ausfällt,
- c. Abtrennung des Niederschlags und Überführung in eine wässrige Lösung,
- a. Activation of hydrophobic metal oxide nanoparticles containing at least one metal oxide of a metal selected from the iron-platinum group of the Periodic Table of the Elements, and a coordinatively bound ligand shell, in an organic solvent, by adding an organophilic base,
- b. Addition of an active C 1-6 alkane having a functionality and a leaving group, wherein a covalent attachment of the alkane to the metal oxide nanoparticles takes place, so that a precipitate precipitates,
- c. Separation of the precipitate and conversion into an aqueous solution,
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem „oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel“ ein Metalloxid-Nanopartikel verstanden, der eine an den Nanopartikel-eigenen, die Oberflächengitterplätze der Metalloxid-Nanopartikel besetzenden, Sauerstoff kovalent gebundene Alkylgruppe mit einer Funktionalität aufweist. Die Funktionalität ist bevorzugt eine hydrophile Funktionalität (d.h. polare funktionelle Gruppe), die insbesondere ausgewählt ist aus Hydroxy-, Amino- (insbesondere NH2-Gruppen), Carboxyl-, Aldehyd- und Keto-Gruppe.For the purposes of the present invention, a "surface-hydrophilized metal oxide nanoparticle" is understood as meaning a metal oxide nanoparticle which has an oxygen-covalently bonded alkyl group having a functionality at the nanoparticle-own, the surface lattice sites of the metal oxide nanoparticles. The functionality is preferably a hydrophilic functionality (ie polar functional group) which is in particular selected from hydroxyl, amino (in particular NH 2 groups), carboxyl, aldehyde and keto group.
Die Erfinder haben nun überraschend gefunden, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren monodisperse, oberflächenhydrophilisierte Metalloxid-Nanopartikel, d.h. die Standardabweichung vom mittleren Teilchendurchmesser beträgt nicht mehr als 10%, mit einem mittleren Teilchendurchmesser unter 50 nm unter Beibehaltung der gewünschten monodispersen Eigenschaften zu realisieren sind.The inventors have now surprisingly found that with the process according to the invention, monodisperse, surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles, i. the standard deviation of the mean particle diameter is not more than 10%, with an average particle diameter of less than 50 nm while maintaining the desired monodisperse properties.
Vorteilhaft liegt nach der Anbindung des Alkans an die Metalloxid-Nanopartikel eine kovalente Bindung zwischen Partikel und dem hydrophilen Rest vor, so dass keine Ablösung der hydrophilen Bestandteile an Partikeloberfläche durch Ligandenaustauschreaktionen möglich ist, und somit gleichbleibende hydrophile Eigenschaften der oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel und zugleich eine hohe kolloidale Stabilität gewährleistet ist.After the attachment of the alkane to the metal oxide nanoparticles, a covalent bond between the particle and the hydrophilic residue is advantageously present, so that no detachment of the hydrophilic constituents on the particle surface by ligand exchange reactions is possible, and thus consistent hydrophilic properties of the surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles and at the same time high colloidal stability is ensured.
Zudem erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die stabile Oberflächenhydrophilisierung monodisperser Magnetitnanopartikel ohne hydrophobe Bestandteile an der Partikeloberfläche, so dass besonders vorteilhaft eine mögliche Partikelaggregation aufgrund der Interaktion hydrophober Bestandteile minimiert ist.In addition, the method according to the invention allows the stable surface hydrophilization of monodisperse magnetite nanoparticles without hydrophobic constituents on the particle surface, so that particularly advantageous particle aggregation due to the interaction of hydrophobic constituents is minimized.
Durch die vollständige Verdrängung der koordinativ gebundenen Ligandenhülle durch die Anbindung des kurzkettigen, aktiven C1-6-Alkans an die Metalloxid-Nanopartikel wird der hydrodynamische Radius der Partikel minimiert.The complete displacement of the coordinatively bound ligand shell by the attachment of the short-chain, active C 1-6 alkane to the metal oxide nanoparticles minimizes the hydrodynamic radius of the particles.
Durch die hydrophile Funktionalität des angebundenen C1-6-Alkan-Restes an die Oberfläche der Metalloxid-Nanopartikel werden besonders vorteilhaft die polaren Eigenschaften der hydrophilen Funktionalität auf die Nanopartikel übertragen, so dass eine Suspension der hydrophilen Partikel in polaren organischen Lösungsmitteln (wie bspw. Acetonitril, Aceton, Methanol, Ethanol) möglich ist.Due to the hydrophilic functionality of the attached C 1-6 alkane radical to the surface of the metal oxide nanoparticles, the polar properties of the hydrophilic functionality are particularly advantageously transferred to the nanoparticles, so that a suspension of the hydrophilic particles in polar organic solvents (such as. Acetonitrile, acetone, methanol, ethanol) is possible.
Bevorzugt wird durch die kovalente Anbindung des Alkans ein negatives oder positives Zetapotential realisiert, welches zur Repulsion der hydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel führt und somit vorteilhaft die Agglomeration der Partikel unterbindet. Bevorzugt liegt das mittlere negative Zetapotential im Bereich von -15 bis -80 mV, besonders bevorzugt im Bereich von bis -25 bis -60 mV. Das mittlere positive Zetapotential liegt insbesondere im Bereich von +15 bis +70 mV, besonders bevorzugt im Bereich von bis +25 bis +50 mV.Preferably, a negative or positive zeta potential is realized by the covalent attachment of the alkane, which leads to repulsion of the hydrophilized metal oxide nanoparticles and thus advantageously prevents the agglomeration of the particles. Preferably, the average negative zeta potential is in the range of -15 to -80 mV, more preferably in the range of to -25 to -60 mV. The mean positive zeta potential is in particular in the range of +15 to +70 mV, particularly preferably in the range of up to +25 to +50 mV.
Der Begriff Metalloxid-Nanopartikel umfasst sowohl sphärische Partikel als auch sogenannte Nanotubes oder Whiskers. Es sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich unabhängig von den Partikelgrößen der Metalloxid-Nanopartikel ist. Bevorzugt liegen die Abmessungen der Nanopartikel in mindestens zwei Dimensionen unter 50 nm, bevorzugt im Bereich 1 bis 20 nm. Bevorzugt liegt der mittlere Teilchendurchmesser der sphärischen Nanopartikel unter 50 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 20 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 nm.The term metal oxide nanoparticles includes both spherical particles and so-called nanotubes or whiskers. It should be noted that the inventive method is basically independent of the particle sizes of the metal oxide nanoparticles. The dimensions of the nanoparticles are preferably less than 50 nm in at least two dimensions, preferably in the range from 1 to 20 nm. The mean particle diameter of the spherical nanoparticles is preferably less than 50 nm, more preferably in the range from 1 to 20 nm, most preferably in the range from 1 to 10 nm.
Bevorzugt werden Metalloxid-Nanopartikel eingesetzt, die mindestens ein Metalloxid eines Metalls ausgewählt aus der Eisen-Platin-Gruppe des Periodensystems der Elemente enthält, insbesondere sind die Metalle ausgewählt aus Eisen, Ruthenium, Osmium, Cobalt, Nickel, Palladium und Platin, ganz besonders bevorzugt sind Eisen, Ruthenium, Osmium, Cobalt und Nickel. Aber auch binäre, ternäre und quaternäre Gemische dieser Metalle sind umfasst.Preference is given to using metal oxide nanoparticles containing at least one metal oxide of a metal selected from the iron-platinum group of the Periodic Table of the Elements; in particular, the metals selected from iron, ruthenium, osmium, cobalt, nickel, palladium and platinum are very particularly preferred are iron, ruthenium, osmium, cobalt and nickel. But also binary, ternary and quaternary mixtures of these metals are included.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden sphärische Metalloxid-Nanopartikel eingesetzt, die einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 1 nm bis 50 nm, vorzugsweise 1 bis 20 nm und die aus Metalloxiden von Metallen der 8. Gruppe des Periodensystems der Elemente (auch Eisengruppe), insbesondere Eisen (als Hämatit oder Magnetit), aufgebaut sind.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, spherical metal oxide nanoparticles are used which have an average particle diameter in the range of 1 nm to 50 nm, preferably 1 to 20 nm and metal oxides of metals of the 8th group of the Periodic Table of the Elements (also iron group ), in particular iron (as hematite or magnetite) are constructed.
Bevorzugt weist das organische Lösungsmittel die hydrophoben Metalloxid-Nanopartikel mit einer Konzentration von bis zu 10 mg/ml Lösungsmittel, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 8 mg/ml. The organic solvent preferably has the hydrophobic metal oxide nanoparticles with a concentration of up to 10 mg / ml of solvent, more preferably in the range of 0.1 to 8 mg / ml.
Dem Fachmann ist bekannt, dass die koordinativ gebundene Ligandenhülle von Metalloxid-Nanopartikeln zugleich als Oberflächenstabilisator fungiert und zudem die Löslichkeit in dem verwendeten Lösungsmittel vermittelt.The person skilled in the art is aware that the coordinatively bound ligand shell of metal oxide nanoparticles at the same time acts as a surface stabilizer and also mediates the solubility in the solvent used.
Bevorzugt werden erfindungsgemäß Metalloxid-Nanopartikel eingesetzt, die als koordinativ gebundene Ligandenhülle unpolare Seitenketten aufweisen und dadurch die Löslichkeit in dem organischen Lösungsmittel vermitteln. Allerdings sind unpolare Seitenketten aufgrund mangelnder Wasserstoffbrücken in Wasser nur schlecht bis gar nicht löslich. So neigen die erfindungsgemäß eingesetzten Metalloxid-Nanopartikel, aufweisend eine koordinativ gebundene Ligandenhülle aus unpolaren Seitenketten, daher dazu, sich in einem wässrigen Lösungsmittel zusammen zu bündeln und grenzen sich vom Wasser ab.According to the invention, it is preferable to use metal oxide nanoparticles which have nonpolar side chains as coordinatively bound ligand shell and thereby mediate the solubility in the organic solvent. However, non-polar side chains are poorly or not completely soluble due to the lack of hydrogen bonds in water. Thus, the metal oxide nanoparticles used according to the invention, having a coordinatively bound ligand shell of non-polar side chains, therefore tend to coalesce in an aqueous solvent and differ from the water.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die koordinativ gebundene Ligandenhülle der Metalloxid-Nanopartikel aus organischen Liganden aufgebaut. Bevorzugt sind die organischen Liganden ausgewählt aus der Gruppe langkettiger, organischer C8-20-Carbonsäuren (bspw. langkettige Fettsäuren) und/oder langkettiger, organischer C8-20-Alkylamine. Geeignete langkettige, organische C8-20-Carbonsäuren zur Oberflächenstabilisation und zur Löslichkeitsvermittlung sind dem Fachmann bekannt, wobei sich die Fettsäuren Ölsäure, Linolsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Tetradecansäure, Undecansäure als besonders geeignet erweisen. Langkettige, organische C8-20-Alkylaminene umfassen dabei erfindungsgemäß insbesondere Oleylamin, Dodecylamin, Laurylamin, Octylamin, Trioctylamin, Dioctylamin und Hexadecylamin. Insbesondere sind die Liganden ausgewählt aus Ölsäure und/oder Oleylamin.According to a preferred embodiment of the present invention, the coordinatively bound ligand shell of the metal oxide nanoparticles is composed of organic ligands. The organic ligands are preferably selected from the group of long-chain, organic C 8-20 -carboxylic acids (for example long-chain fatty acids) and / or long-chain, organic C 8-20 -alkylamines. Suitable long-chain, organic C 8-20 carboxylic acids for surface stabilization and solubilization are known in the art, with the fatty acids oleic, linoleic, stearic, palmitic, tetradecanoic, undecanoic prove to be particularly suitable. Long-chain, organic C 8-20 -alkylamines include according to the invention in particular oleylamine, dodecylamine, laurylamine, octylamine, trioctylamine, dioctylamine and hexadecylamine. In particular, the ligands are selected from oleic acid and / or oleylamine.
Bevorzugt erfolgt bei den hydrophoben Metalloxid-Nanopartikeln die koordinative Anbindung der Ligandenhülle an die hydrophoben Metalloxid-Nanopartikeln über Amino- und/oder Carboxylfunktionalitäten.In the case of the hydrophobic metal oxide nanoparticles, the coordinated attachment of the ligand shell to the hydrophobic metal oxide nanoparticles is preferably carried out via amino and / or carboxyl functionalities.
Das organische Lösungsmittel, in dem die Metalloxid-Nanopartikel, enthaltend mindestens ein Metalloxid eines Metalls ausgewählt aus der Eisen-Platin-Gruppe des Periodensystems der Elemente, und eine koordinativ gebundene Ligandenhülle vorgelegt sind, kann aus der Gruppe bestehend aus einer Verbindung auf Etherbasis (CnOCn, 4 ≤ n ≤ 30), einer Kohlenwasserstoffverbindung (CnH2n+2, 10 ≤ n ≤ 25) und einer ungesättigten Kohlenwasserstoffverbindung (CnH2n, 7 ≤ n ≤ 30) ausgewählt sein.The organic solvent, in which the metal oxide nanoparticles containing at least one metal oxide of a metal selected from the iron-platinum group of the Periodic Table of the Elements, and a coordinating ligand shell are initially introduced, can be selected from the group consisting of an ether-based compound (C n OC n , 4 ≤ n ≤ 30), a hydrocarbon compound (C n H 2n + 2 , 10 ≤ n ≤ 25) and an unsaturated hydrocarbon compound (C n H 2n , 7 ≤ n ≤ 30).
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, dass das organische Lösungsmittel eine hohe thermische Stabilität aufweist bzw. hoch siedend (TB ≥ 180°C) ist, um die hohen Reaktionstemperaturen im Bereich von 175 bis 320°C, besonders bevorzugt im Bereich von 220 bis 295°C zu erreichen.According to the invention, it is advantageous that the organic solvent has a high thermal stability or high boiling point (T B ≥ 180 ° C.) to the high reaction temperatures in the range of 175 to 320 ° C, particularly preferably in the range of 220 to 295th To reach ° C.
Bevorzugt ist das organische Lösungsmittel auf Etherbasis ausgewählt und zwar aus der Gruppe bestehend aus Trioctylphosphinoxid (TOPO), Alkylphosphin, Octylether, Benzylether und Phenylether (bspw. Diphenylether), wobei diese Lösungsmittel vorteilhaft zugleich eine gewisse Polarität von ≥ 1,7 (nach Snyder) aufweisen.The organic solvent is preferably selected on the basis of ether, specifically from the group consisting of trioctylphosphine oxide (TOPO), alkylphosphine, octyl ether, benzyl ether and phenyl ether (for example diphenyl ether), these solvents advantageously also having a certain polarity of ≥ 1.7 (according to Snyder). exhibit.
Bevorzugt ist die Kohlenwasserstoffverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hexadecan, Heptadecan und Oktadecan. Die ungesättigte Kohlenwasserstoffverbindung kann aus der Gruppe bestehend aus Okten, Heptadecen und Oktadecen ausgewählt sein.Preferably, the hydrocarbon compound is selected from the group consisting of hexadecane, heptadecane and octadecane. The unsaturated hydrocarbon compound may be selected from the group consisting of octene, heptadecene and octadecene.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das organische Lösungsmittel eine Kohlenwasserstoffverbindung, insbesondere bevorzugt ist Hexan.According to a preferred embodiment of the invention, the organic solvent is a hydrocarbon compound, more preferably hexane.
Die Bezeichnung „aktives C1-6-Alkan“ bezieht sich erfindungsgemäß auf eine gegebenenfalls verzweigte C1-6-Alkylgruppe, die zumindest eine Funktionalität und eine, bevorzugt terminale, Abgangsgruppe aufweist, wobei die Abgangsgruppe in einer nukleophilen Substitutionsreaktion mit einem aktivierten Metalloxid-Nanopartikel ersetzt werden kann. Die Funktionalität ist bevorzugt eine hydrophile Funktionalität (d.h. polare funktionelle Gruppe), die insbesondere ausgewählt ist aus Hydroxy-, Amino- (insbesondere primäre NH2-Gruppen), Carboxyl-, Aldehyd- und Keto-Gruppe. Alternativ ist die Funktionalität eine terminale Alkingruppe (-C≡CR, wobei R Wasserstoff (H) oder C1-3-Alkylgruppe).According to the invention, the term "active C 1-6 -alkane" refers to an optionally branched C 1-6 -alkyl group which has at least one functionality and a, preferably terminal, leaving group, the leaving group undergoing a nucleophilic substitution reaction with an activated metal oxide. Nanoparticles can be replaced. The functionality is preferably a hydrophilic functionality (ie polar functional group), which is in particular selected from hydroxy, amino (in particular primary NH 2 groups), carboxyl, aldehyde and keto group. Alternatively, the functionality is a terminal alkyne group (-C≡CR, where R is hydrogen (H) or C 1-3 alkyl group).
Insbesondere bevorzugt ist die hydrophile Funktionalität eine Amino- oder Carboxyl-Gruppe.Most preferably, the hydrophilic functionality is an amino or carboxyl group.
Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass die hydrophile Funktionalität der Alkylgruppe bei der Zugabe in Form als aktives C1-6-Alkan durch eine dem Fachmann bekannte Schutzgruppe geblockt ist. Das Blockieren der hydrophilen Funktionalität der Alkylgruppe durch eine Schutzgruppe ist insbesondere dann ein dem Fachmann wohlbekanntes Vorgehen, wenn das aktive Alkan eine C3-6-Alkylgruppe aufweist. Die Schutzgruppe wird nach der Umsetzung abgespaltet, so dass die freie (d.h. ungeschützte) hydrophile Funktionalität freigesetzt wird. Dem Fachmann sind die für die Abspaltung der Schutzgruppe benötigten Reaktionsbedingungen bekannt. It can be provided in principle that the hydrophilic functionality of the alkyl group is blocked when added in the form of active C 1-6 alkane by a protective group known in the art. The blocking of the hydrophilic functionality of the alkyl group by a protecting group is particularly well-known to those skilled in the art, when the active alkane has a C 3-6 alkyl group. The protecting group is cleaved off after the reaction so that the free (ie unprotected) hydrophilic functionality is released. The skilled worker is aware of the reaction conditions required for the removal of the protective group.
Insbesondere sind aktive Alkane bevorzugt, bei denen die hydrophile Funktionalität im gebundenen Zustand eine ausgeprägte Acidität, d.h. pKs < 5, bevorzugt < 4 (bspw. Carboxylgruppe) oder ausgeprägte Basizität, d.h. pKB < 5, bevorzugt < 4 (bspw. Aminogruppe) aufweist und daher in wässrigen Lösungen durch die Dipol-Dipol-Wechselwirkungen als Lösungsvermittler fungiert, wobei sich aktive Alkane mit einer Carboxylgruppe als besonders geeignete hydrophile Funktionalität herausgestellt haben.In particular, active alkanes are preferred in which the hydrophilic functionality in the bound state has a pronounced acidity, ie pKs <5, preferably <4 (eg carboxyl group) or pronounced basicity, ie pK B <5, preferably <4 (eg amino group) and therefore acts as a solubilizer in aqueous solutions through the dipole-dipole interactions, with active alkanes having a carboxyl group being found to be particularly suitable hydrophilic functionality.
Eine nachträgliche Funktionalisierung der hydrophilen Funktionalität und damit eine Veränderung des Zetapotentials sind in einfacher Weise, bspw. durch Kupplungsreaktionen mit Peptiden, niedermolekularen Polyethern mit einem C3 bis C18-Kohlenstoffgerüst, insbesondere niedermolekulare Polyethylenglykole mit einer mittleren Molekülmasse von 200 bis 400 g/mol, Fettsäuren oder C1-20-Alkylaminen möglich. So ist besonders vorteilhaft bei Verwendung von C1-6-Alkanen, die eine Carboxylgruppe als hydrophile Funktionalität aufweisen, nachträglich eine einfache Oberflächenmodifizierung der Metalloxid-Nanopartikel, bspw. durch Veresterung, Amidierung mit anderen Molekülen möglich.A subsequent functionalization of the hydrophilic functionality and thus a change in the zeta potential are in a simple manner, for example by coupling reactions with peptides, low molecular weight polyethers having a C 3 to C 18 carbon skeleton, especially low molecular weight polyethylene glycols having an average molecular weight of 200 to 400 g / mol , Fatty acids or C 1-20 -alkylamines possible. So is particularly advantageous when using C 1-6 alkanes having a carboxyl group as a hydrophilic functionality, subsequently a simple surface modification of the metal oxide nanoparticles, for example. By esterification, amidation with other molecules possible.
Insbesondere bei der Verwendung von C1-6-Alkanen, insbesondere C3-6-Alkanen, d.h. die einen Propyl-, Butyl-, Pentyl- oder Hexyl-Rest aufweisen, kann vorgesehen sein, dass die Carboxylgruppe in Form als Carbonsäureester geschützt ist und die Freisetzung der Carboxylgruppe (d.h. Überführen in die aktive Form: -COOH) erst nach der kovalenten Anbindung des Alkans an die Metalloxid-Nanopartikel über eine dem Fachmann bekannte Verseifungsreaktion (bspw. basen- oder säurekatalysierte Hydrolysereaktion) des Carbonsäureesters erfolgt.In particular, when using C 1-6 alkanes, in particular C 3-6 alkanes, ie having a propyl, butyl, pentyl or hexyl radical, it can be provided that the carboxyl group is protected in the form of a carboxylic acid ester and the release of the carboxyl group (ie conversion into the active form: -COOH) takes place only after the covalent attachment of the alkane to the metal oxide nanoparticles via a saponification reaction (for example base- or acid-catalysed hydrolysis reaction) of the carboxylic ester known to the person skilled in the art.
Bei der Verwendung von aktiven C1-6-Alkanen, insbesondere C3-6-Alkanen, kann vorgesehen sein, dass die Aminogruppe in Form als Phthalimid, Benzyl- oder Alkoxycarbonyl-Amin geschützt ist und die Freisetzung der Aminogruppe (d.h. Überführen in die freie Form: -NH2) erst nach der kovalenten Anbindung des Alkans an die Metalloxid-Nanopartikel über eine dem Fachmann bekannte Reduktions- bzw. Hydrierungsreaktion (bspw. durch den Zusatz mit NaBH4 oder Hydrazin bzw. eine basen- oder säurekatalysierte Hydrolysereaktion) erfolgt.When using active C 1-6 alkanes, in particular C 3-6 alkanes, it may be provided that the amino group is protected in the form of a phthalimide, benzyl or alkoxycarbonyl-amine and the release of the amino group (ie conversion into the free form: -NH 2 ) takes place only after the covalent attachment of the alkane to the metal oxide nanoparticles via a reduction or hydrogenation reaction known to those skilled in the art (for example by addition with NaBH 4 or hydrazine or a base- or acid-catalyzed hydrolysis reaction) ,
Nach einer alternativ bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das aktive Alkan als Funktionalität eine terminale Alkingruppe auf. Derart oberflächenfunktionalisierte Metalloxid-Nanopartikel eignen sich insbesondere für die Verwendung bei einer 1,3-dipolaren [3+2]-Cycloadditionsreaktionen zwischen der Alkingruppe und einer 1,3-dipolaren organischen Verbindung. Bevorzugt ist die 1,3-dipolare Verbindung ein Azid, Diazoalkan oder Nitron.According to an alternatively preferred embodiment of the present invention, the active alkane has as functionality a terminal alkyne group. Such surface-functionalized metal oxide nanoparticles are particularly suitable for use in a 1,3-dipolar [3 + 2] cycloaddition reaction between the alkyne group and a 1,3-dipolar organic compound. Preferably, the 1,3-dipolar compound is an azide, diazoalkane or nitrone.
Ein heute allgemein als „Click-Reaktion“ bekanntes Beispiel für eine 1,3-dipolare [3+2]-Cycloadditionsreaktion ist die Cu(I)-katalysierte Cycloaddition zwischen terminalen Alkinen und Aziden zur Synthese von 1,4- und 1,5-disubstituierten aromatischen 1,2,3-Triazolen [
Als gute Abgangsgruppe des aktiven C1-6-Alkans haben sich für eine nukleophile Substitutionsreaktion mit einem aktivierten Metalloxid-Nanopartikel Halogenide, insbesondere lodid und Bromid als besonders geeignet herausgestellt.As a good leaving group of the active C 1-6 -alkane for a nucleophilic substitution reaction with an activated metal oxide nanoparticles halides, in particular iodide and bromide have been found to be particularly suitable.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Abgangsgruppe des aktiven C1-6-Alkans ein Alkylsulfonsäureester-Rest (z.B. Mesyl-, Trifylgruppe) oder ein Arylsulfonsäureester-Rest (z.B. Tosyl-, Nosylgruppe) ist. Derartige Reste wirken auf den Alkylrest stark elektronenziehend, weshalb die zugrundeliegende Sulfonsäuregruppe eine leichte Abgangsgruppe darstellt.Alternatively it can be provided that the leaving group of the active C 1-6 -alkane is an alkylsulfonic acid ester residue (eg mesyl, trifyl group) or an arylsulfonic acid residue residue (eg tosyl, nosyl group). Such radicals have a strong electron-withdrawing effect on the alkyl radical, for which reason the underlying sulfonic acid group represents a light leaving group.
Die vollständige Verdrängung der koordinativ gebundenen Ligandenhülle auf der Oberfläche der Metalloxid-Nanopartikel über die Anbindung des kurzkettigen, aktiven C1-6-Alkans, insbesondere eines C1-3-Alkans führt zu einer Minimierung des hydrodynamischen Radius der Metalloxid-Nanopartikel gegenüber den Metalloxid-Nanopartikel, die eine koordinativ gebundenen Ligandenhülle aufweisen. Zudem beträgt der Abstand zwischen der Oberfläche der Metalloxid-Nanopartikel und der hydrophilen Funktionalität durch die Anbindung eines kurzkettigen C1-6-Alkyl-Restes, insbesondere eines C1-3-Alkyl-Restes an die Oberfläche der Nanopartikel lediglich 1 bis 6 CH2-Gruppe, besonders bevorzugt 1 bis 3 CH2-Gruppe. The complete displacement of the coordinatively bound ligand shell on the surface of the metal oxide nanoparticles via the attachment of the short-chain, active C 1-6 alkane, in particular a C 1-3 alkane leads to a minimization of the hydrodynamic radius of the metal oxide nanoparticles over the metal oxide Nanoparticles having a coordinatively bound ligand shell. In addition, the distance between the surface of the metal oxide nanoparticles and the hydrophilic functionality by the attachment of a short-chain C 1-6 alkyl radical, in particular a C 1-3 alkyl radical to the surface of the nanoparticles is only 1 to 6 CH 2 Group, more preferably 1 to 3 CH 2 group.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das aktive C1-6-Alkan ein α,ω-C1-6-Carbonsäurealkylhalogenid, insbesondere ein α,ω-C1-3-Carbonsäurealkylhalogenid ausgewählt aus lodessigsäure (pKs=3,18), Bromessigsäure (pKs=2,90), Iodpropansäure, Brompropansäure. Ganz besonders bevorzugt ist das aktive C1-6-Alkan Iodessigsäure, Bromessigsäure oder Iodpropansäure.According to a preferred embodiment of the present invention, the active C 1-6 -alkane is an α, ω-C 1-6 -carboxylic acid alkyl halide, in particular an α, ω-C 1-3 -carboxylic acid alkyl halide selected from iodoacetic acid (pKs = 3.18) , Bromoacetic acid (pK s = 2.90), iodopropanoic acid, bromopropanoic acid. Most preferably, the active C 1-6 alkane is iodoacetic acid, bromoacetic acid or iodopropanoic acid.
Nach einer alternativ bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das aktive Alkan ein α,ω-C1-6-Carbonsäurealkylsulfonsäureester, insbesondere ein α,ω-C1-3-Carbonsäu-realkylsulfonsäureester.According to an alternative preferred embodiment of the present invention, the active alkane is an α, ω-C 1-6 -Carbonsäurealkylsulfonsäureester, in particular an α, ω-C 1-3 -Carbonsäu-realkylsulfonsäureester.
Vorzugsweise erfolgt die Zugabe des aktiven Alkans zu den aktivierten Metalloxid-Nanopartikeln in einem Verhältnis von 10:1 bis 1:1, gerechnet als Massenäquivalent zum Nanopartikel.The addition of the active alkane to the activated metal oxide nanoparticles is preferably carried out in a ratio of 10: 1 to 1: 1, calculated as mass equivalent to the nanoparticle.
Erfindungsgemäß wird unter der Bezeichnung „organophile Base“ ein Gemisch, enthaltend eine starke Base und ein Phasentransfermittel, verstanden, welches sich mit einem organischen Lösungsmittel homogen oder zumindest kolloidal mischen lässt.According to the invention, the term "organophilic base" is understood to mean a mixture containing a strong base and a phase transfer agent, which can be mixed homogeneously or at least colloidally with an organic solvent.
Bevorzugte starke Basen sind anorganische Basen, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide (bspw. NaOH, KOH, Ca(OH)2), der Gruppe der Alkalimetallcarbonate (bspw. Na2(CO3), K2(CO3)) und den Alkalimetallhydriden (bspw. NaH). Diese starken Basen können als Feststoffe verwendet werden, typischerweise mit einer Massenkonzentration von mindestens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%. Preferred strong bases are inorganic bases, in particular those selected from the group of alkali metal and alkaline earth metal hydroxides (for example NaOH, KOH, Ca (OH) 2 ), the group of alkali metal carbonates (for example Na 2 (CO 3 ), K 2 (CO 3 ). ) and the alkali metal hydrides (eg NaH). These strong bases can be used as solids, typically at a mass concentration of at least 5 wt%, more preferably in the range of 10 to 30 wt%.
Das Phasentransfermittel ist in einer ausreichenden Konzentration vorhanden, um die starke Base in dem organischen Lösungsmittel in ausreichendem Maße zu stabilisieren. Typischerweise wird die Stabilisierung der starken Base durch die Länge der Kohlenwasserstoffkette in dem Phasentransfermittel beeinflusst, wobei diese vom Fachmann ausgewählt werden kann. Bevorzugt wird das Phasentransfermittel in einer Massenkonzentration im Bereich von 0,05 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis. 5 Gew.-% verwendet, obwohl diese mit der Art des verwendeten Phasentransfermittels variieren kann.The phase transfer agent is present in a sufficient concentration to sufficiently stabilize the strong base in the organic solvent. Typically, the stabilization of the strong base is affected by the length of the hydrocarbon chain in the phase transfer agent, which can be selected by those skilled in the art. Preferably, the phase transfer agent is in a mass concentration in the range of 0.05 to 10 wt .-%, preferably 0.1 to. 5% by weight, although this may vary with the type of phase transfer agent used.
Beispiele für geeignete Phasentransfermittel schließen quartäre Oniumsalze ein, d.h. basische quartäre Oniumsalze (d.h. Hydroxide), nicht-basische quartäre Oniumsalze wie quartäre Oniumhalogenide (z.B. Chloride), Hydrogensulfate, Kronenether, vorzugsweise [15]Krone-5, [18]Krone-6, [21]Krone-7 oder eines der Derivate davon und andere, die dem Fachmann bekannt sind.Examples of suitable phase transfer agents include quaternary onium salts, i. basic quaternary onium salts (ie hydroxides), non-basic quaternary onium salts such as quaternary onium halides (eg chlorides), hydrogensulfates, crown ethers, preferably [15] crown-5, [18] crown-6, [21] crown-7 or one of the derivatives and others known to those skilled in the art.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält die organophile Base ein Gemisch aus einem Kronenether, vorzugsweise [15]Krone-5, [18]Krone-6, [21]Krone-7 oder eines der Derivate davon, und ein Alkalimetallcarbonat, vorzugsweise Na2(CO3) oder K2(CO3). Bevorzugt weist die organophile Base den Kronenether und das Alkalimetallcarbonat in einem molaren Verhältnis im Bereich von 10:1 und 1:10, vorzugsweise im Bereich von 1:3 und 3:1 auf.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the organophilic base comprises a mixture of a crown ether, preferably [15] crown-5, [18] crown-6, [21] crown-7 or one of the derivatives thereof, and an alkali metal carbonate, preferably Na 2 (CO 3 ) or K 2 (CO 3 ). The organophilic base preferably has the crown ether and the alkali metal carbonate in a molar ratio in the range of 10: 1 and 1:10, preferably in the range of 1: 3 and 3: 1.
Bei der Verwendung von Alkalimetallhydriden als starke Base kann vorgesehen sein, dass das Phasentransfermittel ein gesättigter Kohlenwasserstoff mit der allgemeinen Summenformel CnH2n+2 (5 ≤ n ≤ 20) ist, insbesondere Paraffinöl oder Petrolether (üblicherweise Gemisch von Alkanen wie bspw. Pentan/Hexan) ist.When using alkali metal hydrides as a strong base it can be provided that the phase transfer agent is a saturated hydrocarbon having the general empirical formula C n H 2n + 2 (5 ≦ n ≦ 20), in particular paraffin oil or petroleum ether (usually a mixture of alkanes such as pentane / Hexane) is.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die starke Base und das Phasentransfermittel zur Aktivierung der hydrophoben Metalloxid-Nanopartikeln einzeln, d.h. getrennt voneinander zu den hydrophoben Metalloxid-Nanopartikeln gegeben, wobei sich in situ die organophile Base ausbildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die starke Base und/oder das Phasentransfermittel, vorzugsweise das Phasentransfermittel in einem organischen Lösungsmittel vorgelegt sind.According to a preferred embodiment of the present invention, the strong base and the phase transfer agent are used to activate the hydrophobic metal oxide nanoparticles individually, i. added separately to the hydrophobic metal oxide nanoparticles, which forms the organophilic base in situ. It can be provided that the strong base and / or the phase transfer agent, preferably the phase transfer agent are initially charged in an organic solvent.
Als bevorzugte organische Lösungsmittel haben sich hierbei insbesondere Verbindungen auf Etherbasis (CnOCn, 4 ≤ n ≤ 30), einer gesättigten Kohlenwasserstoffverbindung (CnH2n+2, 7 ≤ n ≤ 30) und einer ungesättigten Kohlenwasserstoffverbindung (CnH2n, 7 ≤ n ≤ 30) erwiesen. Particularly preferred organic solvents here are compounds based on ethers (C n OC n , 4 ≦ n ≦ 30), a saturated hydrocarbon compound (C n H 2n + 2 , 7 ≦ n ≦ 30) and an unsaturated hydrocarbon compound (C n H 2n , 7 ≤ n ≤ 30).
Besonders bevorzugt ist das organische Lösungsmittel eine Verbindung auf Etherbasis, ganz besonders bevorzugt Benzylether oder Phenylether (bspw. Diphenylether). The organic solvent is particularly preferably an ether-based compound, very particularly preferably benzyl ether or phenyl ether (for example diphenyl ether).
Nach einer alternativ bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die starke Base und das Phasentransfermittel zur Aktivierung der hydrophoben Metalloxid-Nanopartikeln gemeinsam in einem organischen Lösungsmittel vorgelegt werden, wobei die organophile Base ex situ vorgelegt wird.According to an alternatively preferred embodiment of the present invention, it can be provided that the strong base and the phase transfer agent for activation of the hydrophobic metal oxide nanoparticles are initially introduced together in an organic solvent, the organophilic base being introduced ex situ.
Gegenstand der Erfindung sind auch oberflächenhydrophilisierte Metalloxid-Nanopartikel hoher kolloidaler Stabilität, enthaltend mindestens ein Metalloxid eines Metalls ausgewählt aus der Eisen-Platingruppe des Periodensystems der Elemente, deren Oberfläche durch C1-6-Alkylgruppen ausgebildet ist, wobei:
- 1. die C1-6-Alkylgruppen über ein Kohlenstoffatom kovalent an den Nanopartikel-eigenen, die Oberflächengitterplätze der Metalloxid-Nanopartikel besetzenden, Sauerstoff gebunden sind, wobei
- 2. die C1-6-Alkylgruppen eine hydrophile Funktionalität aufweisen.
- 1. the C 1-6 alkyl groups are covalently bound via a carbon atom to the nanoparticle-own, the surface lattice sites of the metal oxide nanoparticles, oxygen, wherein
- 2. the C1-6 alkyl groups have a hydrophilic functionality.
Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt.The surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles of the invention are preferably prepared by the process according to the invention.
Der Begriff „kolloide Stabilität“ beschreibt den quasi-stabilen Zustand einer Lösung, die homogen verteilte (d.h. nicht agglomerierte) Partikel mit ungefähr gleicher Größe enthält, wobei ihr weiteres Wachstum durch Agglomeration weitestgehend unterbunden wird.The term "colloidal stability" describes the quasi-stable state of a solution containing homogeneously distributed (i.e., unagglomerated) particles of approximately equal size, with their further growth being largely inhibited by agglomeration.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten Nanopartikel-eigene Sauerstoffatome, dass die Sauerstoffatome während des Nanopartikelwachstums direkt bei der (nass-)chemischen Synthese (d.h. chemischen Umsetzung der Ausgangsstoffe) der Metalloxid-Nanopartikel in das Kristallgitter eingetragen worden sind. Dementsprechend würde man unter Nanopartikel-fremden Sauerstoffatomen, solche verstehen, die nachträglich, d.h. nach der (nass-) chemischen Synthese der Metalloxid-Nanopartikel, insbesondere durch den Zusatz weiterer Chemikalien oder einem nachgeschalteten Prozessschritt (bspw. Ligandenaustausch), in das Kristallgitter eingetragen worden sind.For the purposes of the present invention, nanoparticle-specific oxygen atoms mean that the oxygen atoms have been introduced into the crystal lattice during the nanoparticle growth directly in the (wet) chemical synthesis (i.e., chemical conversion of the starting materials) of the metal oxide nanoparticles. Accordingly, nanoparticle-foreign oxygen atoms would be understood to mean those which were subsequently, i. after the (wet) chemical synthesis of the metal oxide nanoparticles, in particular by the addition of further chemicals or a downstream process step (eg. Ligandaustausch), have been registered in the crystal lattice.
Dem Fachmann ist grundsätzlich bekannt, dass die positiv geladene Metallionen und negativ geladene Oxidionen eines Metalloxid-Nanopartikels in einem definierten Kristallgitter angeordnet sind. So ist das Kristallgitter bei Metalloxid-Nanopartikeln, entsprechend der zugrundeliegenden Kristallmodifikation des jeweiligen Metalloxids, alternierend durch positiv geladene Metallionen und negativ geladene Oxidionen ausgebildet. Bei einem Kristallgitter unterscheidet man sogenannte Kerngitterplätze im Inneren des Nanopartikels, d.h. die Ionen sind im Inneren des Partikels angeordnet und daher vollständig von Nanopartikel-eigenen Sauerstoff- und Metallionen umgeben, und Oberflächengitterplätze, d.h. die Ionen an der Oberfläche des Nanopartikels sind an zumindest einer Position durch Fremdionen (bspw. H) kovalent oder koordinativ abgesättigt.The person skilled in the art is fundamentally aware that the positively charged metal ions and negatively charged oxide ions of a metal oxide nanoparticle are arranged in a defined crystal lattice. Thus, the crystal lattice in metal oxide nanoparticles, according to the underlying crystal modification of the respective metal oxide, alternately formed by positively charged metal ions and negatively charged oxide ions. In a crystal lattice, one distinguishes so-called core lattice sites inside the nanoparticle, i. the ions are located inside the particle and therefore completely surrounded by nanoparticle's own oxygen and metal ions, and surface grid sites, i. The ions on the surface of the nanoparticle are covalently or coordinatively saturated in at least one position by foreign ions (for example H).
Bevorzugt weist die C1-6-Alkylgruppe als Funktionalität eine hydrophile Funktionalität (d.h. polare funktionelle Gruppe), die insbesondere ausgewählt ist aus Hydroxy-, Amino- (insbesondere NH2-Gruppen), Carboxyl-, Aldehyd- und Keto-Gruppe. Alternativ ist die Funktionalität eine terminale Alkingruppe (-C≡CR, wobei R Wasserstoff (H) oder C1-3-Alkylgruppe) auf.Preferably, the C 1-6 alkyl group has as functionality a hydrophilic functionality (ie polar functional group), which is in particular selected from hydroxy, amino (in particular NH 2 groups), carboxyl, aldehyde and keto group. Alternatively, the functionality is a terminal alkyne group (-C≡CR, wherein R is hydrogen (H) or C 1-3 alkyl group) on.
Insbesondere bevorzugt ist die hydrophile Funktionalität eine Amino- oder Carboxyl-Gruppe. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass die hydrophile Funktionalität der Alkylgruppe nach der direkten erfindungsgemäßen Synthese der oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel zunächst durch eine dem Fachmann bekannte Schutzgruppe geblockt ist. Die Schutzgruppe wird nach der erfindungsgemäßen Synthese abgespaltet, so dass die freie (d.h. ungeschützte) hydrophile Funktionalität freigesetzt wird. Dem Fachmann sind die für die Abspaltung der Schutzgruppe benötigten Reaktionsbedingungen bekannt.Most preferably, the hydrophilic functionality is an amino or carboxyl group. It can be provided in principle that the hydrophilic functionality of the alkyl group is blocked by the direct synthesis according to the invention of the surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles initially by a protective group known in the art. The protecting group is cleaved off after the synthesis according to the invention so that the free (i.e., unprotected) hydrophilic functionality is released. The skilled worker is aware of the reaction conditions required for the removal of the protective group.
Bevorzugt sind C1-6-Alkylgruppen deren hydrophile Funktionalität eine ausgeprägte Acidität (bspw. Carboxylgruppe) oder Basizität (bspw. Aminogruppe) aufweist und daher in wässrigen Lösungen durch die Dipol-Dipol-Wechselwirkungen als Lösungsvermittler fungieren, wobei sich C1-6-Alkylgruppen mit einer Carboxylgruppe als besonders geeignete hydrophile Funktionalität herausgestellt haben.Preference is given to C 1-6 -alkyl groups whose hydrophilic functionality has a pronounced acidity (for example carboxyl group) or basicity (for example amino group) and therefore act as solubilizers in aqueous solutions due to the dipole-dipole interactions, where C 1-6 - Alkyl groups with a carboxyl group have been found to be particularly suitable hydrophilic functionality.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die C1-6-Alkylgruppe eine C1-6-Alkylcarbonsäure, insbesondere eine C2-3- Alkylcarbonsäure ausgewählt aus Ethylcarbonsäure, Isopropylcarbonsäure oder n-Propylcarbonsäure. Ganz besonders bevorzugt ist die die C1-6-Alkylgruppe Ethylcarbonsäure. According to a preferred embodiment of the present invention, the C 1-6 -alkyl group is a C 1-6 -alkylcarboxylic acid, in particular a C 2-3 -alkylcarboxylic acid selected from ethylcarboxylic acid, isopropylcarboxylic acid or n-propylcarboxylic acid. Most preferably, the C 1-6 alkyl group is ethylcarboxylic acid.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Anbindung der C1-6-Alkylgruppe an den Nanopartikel-eigenen, die Oberflächengitterplätze der Metalloxid-Nanopartikel besetzenden, Sauerstoff über ein terminales Kohlenstoffatom der C1-6-Alkylgruppe hergestellt.According to a preferred embodiment of the present invention, the attachment of the C 1-6 -alkyl group to the nanoparticle-own, the surface lattice sites of the metal oxide nanoparticles occupying oxygen via a terminal carbon atom of the C 1-6 alkyl group is prepared.
Die Angabe in Massenprozent (Ma.-%) bezeichnet den relativen massenbezogenen Anteil einer spezifischen Komponente an einem Gemisch bezogen auf dessen Gesamtmasse (d.h. 1 mg pro 100 mg = 1 Ma.-%), also das Verhältnis der spezifischen Komponente zur Summe der Massen aller in dem Gemisch enthaltenen Komponenten und der Masse der spezifischen Komponente selbst.The percentages by weight (% by mass) denotes the relative mass-related proportion of a specific component in a mixture based on its total mass (
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel hoher kolloidaler Stabilität für eine nachträgliche Funktionalisierung der hydrophilen Funktionalität. Bevorzugt erfolgt die nachträgliche Funktionalisierung der erfindungsgemäßen oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel durch dem Fachmann bekannte Kupplungsreaktionen mit Peptiden, Oligo- bzw. Polynukleotiden, niedermolekularen Polyethern mit einem C3 bis C18-Kohlenstoffgerüst, insbesondere niedermolekulare Polyethylenglykole mit einer mittleren Molekülmasse von 200 bis 10000 g/mol, aktivierten Fettsäuren oder C1-20-Alkylaminen.The invention also provides the use of the surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles of high colloidal stability according to the invention for subsequent functionalization of the hydrophilic functionality. The subsequent functionalization of the surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles according to the invention is preferably carried out by coupling reactions with peptides, oligo- or polynucleotides known to the person skilled in the art, low molecular weight polyethers having a C 3 to C 18 carbon skeleton, in particular low molecular weight polyethylene glycols having a mean molecular weight of from 200 to 10 000 g / mol, activated fatty acids or C 1-20 -alkylamines.
Vorteilhaft kann durch die nachträgliche Funktionalisierung der hydrophilen Funktionalität der erfindungsgemäßen oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel das Zetapotential in einfacher Weise modifiziert werden.Advantageously, the zeta potential can be modified in a simple manner by the subsequent functionalization of the hydrophilic functionality of the surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles according to the invention.
Von der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der nachträgliche funktionalisierten oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel, insbesondere funktionalisiert mit Peptiden oder Oligo- bzw. Polynukleotiden, als biologische (Wirkstoff-)Transportsonden bspw. für das sog. Drug delivery oder Gene delivery mitumfasst.The present invention also encompasses the use of the subsequently functionalized surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles, in particular functionalized with peptides or oligo- or polynucleotides, as biological (active ingredient) transport probes, for example for so-called drug delivery or gene delivery.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen oberflächenhydrophilisierten Metalloxid-Nanopartikel als Kontrastmittel für die Magnetresonanzbildgebung (MRI-magnetic resonance imaging).A further subject of the present invention is the use of the surface-hydrophilized metal oxide nanoparticles according to the invention as contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI).
Die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the specification and the claims may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.
Ausführungsbeispieleembodiments
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen anhand folgender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following embodiments, without limiting the invention to these.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind auf verschiedenen Wegen zugänglich. Die im Folgenden beschriebenen Herstellungsverfahren bilden ebenfalls einen Teil der vorliegenden Erfindung.The compounds of the general formula (I) according to the invention can be obtained in various ways. The manufacturing methods described below also form part of the present invention.
Die obigen Formeln und die oben geschilderten Synthesestufen sind in
Zudem zeigt:
-
2 : den hydrodynamischen Durchmesser von Magnetitnanopartikeln mit Essigsäure-Oberflächengruppen in Wasser (DLS-Messung). -
3 : das Zetapotential von Magnetitnanopartikeln mit Essigsäure-Oberflächengruppen in Wasser. -
4 : das Infrarot-Spektrum von eingesetzten hydrophoben Magnetitnanopartikeln sowie oberflächenhydrophilisierte Magnetitnanopartikeln (hergestellt in Beispiel 1). -
5 : das Infrarot-Spektrum der Syntheseprodukte A bis D (von unten nach oben). -
6 : das Infrarot-Spektrum der Syntheseprodukte A, E bis G (von unten nach oben).
-
2 : the hydrodynamic diameter of magnetite nanoparticles with acetic acid surface groups in water (DLS measurement). -
3 : the zeta potential of magnetite nanoparticles with surface acetic acid groups in water. -
4 The infrared spectrum of hydrophobic magnetite nanoparticles used and surface-hydrophilized magnetite nanoparticles (prepared in Example 1). -
5 : the infrared spectrum of the synthesis products A to D (from bottom to top). -
6 : the infrared spectrum of the synthesis products A, E to G (from bottom to top).
Beispiel 1: Oberflächenhydrophilisierung von MagnetitnanopartikelnExample 1: Surface Hydrophilization of Magnetite Nanoparticles
5 mg Fe3O4 hydrophobe Nanopartikel werden in einem 50 ml Kolben vorgelegt und mit 1 ml Hexan suspendiert. Es werden 30 mg K2CO3 zugesetzt. Separat wird Kronenether [18]-Krone-6 äquimolar zum K2CO3 in 15 ml Diphenylether gelöst und zur Nanopartikelsuspension gegeben. Unter starkem Rühren (
Beispiel 2: Messung des ZetapotentialsExample 2: Measurement of the zeta potential
Die Messung des Zetapotentials erfolgt mittels Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments Ltd., UK) mit 4 mW He-Ne Laser. Zur Probenmessung werden 15 Scans a 10 s/Scan bei einer Temperatur von 25°C und einem Messwinkel von 173° in Wasser (Viskosität nach Werkseinstellung) durchgeführt. Durch die Anbindung einer Vielzahl von Carboxylgruppen auf der Partikeloberfläche in Beispiel 1 wird ein negatives Zetapotential (Mittelwert: -41,7 mV,
Beispiel 3: IR-Spektroskopische CharakterisierungExample 3: IR Spectroscopic Characterization
Die IR-spektroskopische Charakterisierung der in Beispiel 1 hergestellten oberflächenhydrophilisierten Magnetitnanopartikeln erfolgt mit einem Nicolet iS5, Thermo Scientific bei einer Auflösung von 2 cm-1. Die erhaltenen ATR-IR Spektren wurden mittels 2 Punkt-Basislinie korrigiert und auf Maximum normiert.The IR spectroscopic characterization of the surface-hydrophilized magnetitnanoparticles prepared in Example 1 is carried out with a Nicolet iS5, Thermo Scientific at a resolution of 2 cm -1 . The obtained ATR-IR spectra were corrected by means of 2 point baseline and normalized to maximum.
Die Carbonsäure-Einheiten der Essigsäurereste sind im IR-Spektrum an den C-O-Streckschwingungen bei 1635 cm-1 (C=0) und der Deformationsschwingung bei 1400 cm-1(C-OH) zu erkennen. Die Bande
Die in diesem Bereich beobachtete geringe Intensität im Spektrum der oberflächenhydrophilisierten Magnetitnanopartikeln kann den CH2-Valenzschwingungen des Säurerestes zugeordnet werden und weist auf eine vollständige Ablösung der hydrophoben Liganden hin, welches durch die Ergebnisse der Elementaranalyse (kein Stickstoff nachweisbar, vgl. Tabelle 1) bestätigt wird.The low intensity in the range of surface-hydrophilized magnetite nanoparticles observed in this range can be attributed to the CH 2 valence vibrations of the acid radical and indicates complete detachment of the hydrophobic ligands, which is confirmed by the results of the elemental analysis (no nitrogen detectable, see Table 1) becomes.
Die Bestimmung der Zusammensetzung der unterschiedlichen Magnetit-Proben (d.h. des CHNS-Gehaltes) erfolgte mittels Elementaranalyse (EURO EA, Elemental Analyzer, Eurovector; HEKAtech GmbH).
Tabelle 1:
Es befinden sich etwa 790 nmol/mg NP hydrophobe C18 Liganden an der Oberfläche, wobei sich diese zu 8 Teilen (Z)-9-Octadecensäure und einem Teil Oleylamin zusammensetzen. Die Funktionalisierung mit lodessigsäure führt zur Anbindung von 1,42 µmol Essigsäuregruppen/mg NP.There are about 790 nmol / mg of NP hydrophobic C18 ligands on the surface, which are composed of 8 parts of (Z) -9-octadecenoic acid and one part of oleylamine. The functionalization with iodoacetic acid leads to the attachment of 1.42 μmol acetic acid groups / mg NP.
Beispiel 4: Syntheseprodukt B: Example 4: Synthesis product B:
5 mg Fe3O4 hydrophile Nanopartikel werden in einem 5 ml Kolben vorgelegt und in 1 ml Wasser suspendiert. Es werden 2 mg EDC (10,4 µmol) sowie 1,5 mg Mono-Boc-Diaminopropan (8,7 pmol) zugesetzt und bei 25°C, 750 rpm für 8 h zur Reaktion gebracht. Im Anschluss werden die Partikel durch Zusatz von 500 µl Acetonitril präzipitiert und mittels eines Magneten an der Gefäßwand abgeschieden. Das Lösungsmittel wird verworfen. Nachfolgend wird der Feststoff in 300 µl Wasser im Ultraschallbad resuspendiert, durch Zugabe von 100 µl Acetonitril präzipitiert und zentrifugiert (
Funktionalisierung mit Mono-Boc-geschütztem Diaminopropan: Syntheseprodukt B
- IR-Banden[cm-1]:
- 3250 (v-OH), 1660 (vas-CO), 1305 (v-C-O (Boc-Schutzgruppe)), 1150, 1060, 850, 784 (p-CH2)
- IR bands [cm -1 ]:
- 3250 (v-OH), 1660 ( as -CO), 1305 (vCO (Boc-protecting group)), 1150, 1060, 850, 784 (p-CH 2 )
Elementaranalyse:
Die weitere Funktionalisierung mit Mono-Boc-Diaminopropan führt zu etwa 200 nmol Bocgeschützter Aminogruppen (Nachweis Amin: 196 nmol, Nachweis Kohlenstoff: 174 nmol), welches einem Anteil von 14% (Kohlenstoff: 12,2%) der möglichen funktionalisierbaren Säuregruppen entspricht.The further functionalization with mono-Boc-diaminopropane leads to about 200 nmol Boc protected amino groups (detection amine: 196 nmol, detection carbon: 174 nmol), which corresponds to a share of 14% (carbon: 12.2%) of the possible functionalizable acid groups.
Beispiel 5: Syntheseprodukt C:Example 5: Synthesis product C:
5 mg Syntheseprodukt B aus Beispiel 4 werden in 1 ml trockenem Acetonitril mittels Ultraschallbad resuspendiert und mit 50 µl Trifluoressigsäure versetzt. Die Suspension wird bei 25°C, 750 rpm für 30 min zur Reaktion gebracht. Nachfolgend werden die Partikel mittels eines Magneten an der Gefäßwand abgeschieden, dass Lösungsmittel verworfen und mit 500 µl Acetonitril versetzt. Im Ultraschallbad werden die Partikel resuspendiert, und erneut mittels eines Magneten abgeschieden. Nach 3-maliger Wiederholung erhält man Syntheseprodukt C.5 mg of synthesis product B from Example 4 are resuspended in 1 ml of dry acetonitrile by means of an ultrasound bath and admixed with 50 μl of trifluoroacetic acid. The suspension is reacted at 25 ° C, 750 rpm for 30 min. Subsequently, the particles are deposited by means of a magnet on the vessel wall, the solvent discarded and treated with 500 ul acetonitrile. In the ultrasonic bath, the particles are resuspended and separated again by means of a magnet. After repeating 3 times, synthesis product C is obtained.
Abspaltung der Boc-Schutzgruppe von B: Syntheseprodukt C
- IR-Banden [cm-1]:
- 3250 (v-OH), 2920 (vas-CH2), 2850 (vs CH2), 1660 (vas-CO), 1423 (δ-C-OH), 1288, 1204 (TFA Rest), 1150 (TFA Rest), 1045, 850, 784 (p-CH2) Elementaranalyse:
- IR bands [cm -1 ]:
- 3250 (v-OH), 2920 (v as -CH 2 ), 2850 (vs CH 2 ), 1660 ( as -CO), 1423 (δ-C-OH), 1288, 1204 (TFA residue), 1150 ( TFA residue), 1045, 850, 784 (p-CH 2 ) Elemental Analysis:
Elementaranalyse:
Die Abspaltung der Boc-Schutzgruppe mit Trifluoressigsäure führt entsprechend der Elementaranalyse zu etwa 150 nmol freien Aminogruppen, welches einem Anteil von 10,5% (Kohlenstoff: 41%) der möglichen funktionalisierbaren Säuregruppen entspricht. The cleavage of the Boc protective group with trifluoroacetic acid leads according to elemental analysis to about 150 nmol free amino groups, which corresponds to a proportion of 10.5% (carbon: 41%) of the possible functionalizable acid groups.
Beispiel 6: Syntheseprodukt D:Example 6: Synthesis product D:
5 mg Syntheseprodukt C wird in 1 ml Wasser resuspendiert und mit 0,5 mg Iminothiolan (3,65 µmol) (Sigma-Aldrich) und 0,1 mg Na2CO3 (Sigma-Aldrich) versetzt. Die Suspension wird bei 25°C, 750 rpm für 12 h zur Reaktion gebracht. Im Anschluss werden die Partikel durch Zusatz von 500 µl Acetonitril präzipitiert und mittels eines Magneten an der Gefäßwand abgeschieden. Das Lösungsmittel wird verworfen. Nachfolgend wird der Feststoff in 300 µl Wasser resuspendiert, durch Zugabe von 100 µl Acetonitril präzipitiert und zentrifugiert (
Kupplung von Iminothiolan an die Aminogruppe von C: Syntheseprodukt D
- IR-Banden [cm-1]:
- 3250 (v-OH), 2920 (vas-CH2), 2850 (vs--CH2), 1660 (vas-CO), 1423 (δ-C-OH), 1288, 1150, 1095, 1045, 784 (p-CH2)
- IR bands [cm -1 ]:
- 3250 (v-OH), 2920 (v as -CH 2 ), 2850 (v s -CH 2 ), 1660 ( as -CO), 1423 (δ-C-OH), 1288, 1150, 1095, 1045 , 784 (p -CH 2 )
Elementaranalyse:
Ein Umsatz mit Iminothiolan führt entsprechend der Elementaranalyse zu 117 nmol/mg NP Thiolgruppen bzw. einer Reaktionsausbeute von 78% der möglichen freien Aminogruppen. A conversion with iminothiolane leads according to the elemental analysis to 117 nmol / mg NP thiol groups or a reaction yield of 78% of the possible free amino groups.
Beispiel 7: Syntheseprodukt E:Example 7: Synthesis product E:
5 mg Fe3O4 hydrophile Nanopartikel werden in einem 5 ml Kolben vorgelegt und in 1 ml Wasser suspendiert. Es werden 2 mg EDC (10,4 pmol) sowie 3,4 mg (10,6 pmol) Boc-Tota (IrisBiotech) zugesetzt und bei 25°C, 750 rpm für 8 h zur Reaktion gebracht. Im Anschluss werden die Partikel durch Zusatz von 500 µl Acetonitril präzipitiert und mittels eines Magneten an der Gefäßwand abgeschieden. Das Lösungsmittel wird verworfen. Nachfolgend wird der Feststoff in 300 µl Wasser im Ultraschallbad resuspendiert, durch Zugabe von 100 µl Acetonitril präzipitiert und zentrifugiert (
Funktionalisierung von A mit Boc-Tota (IRIS-Biotech): Syntheseprodukt E
- IR-Banden [cm-1]:
- 3250 (v-OH), 1660 (vas-CO), 1305 (v-C-O (Boc-Schutzgruppe)), 1060, 850, 784 (p-CH2)
- IR bands [cm -1 ]:
- 3250 (v-OH), 1660 ( as -CO), 1305 (vCO (Boc-protecting group)), 1060, 850, 784 (p-CH 2 )
Elementaranalyse:
Die weitere Funktionalisierung mit Mono-Boc-Diaminopropan führt entsprechend der Elementaranalyse zu etwa 177 nmol Boc-geschützter Aminogruppen, welches einem Anteil von 12,5% (Stickstoff: 7%) der möglichen funktionalisierbaren Säuregruppen entspricht. The further functionalization with mono-Boc-diaminopropane leads according to elemental analysis to about 177 nmol Boc-protected amino groups, which corresponds to a proportion of 12.5% (nitrogen: 7%) of the possible functionalizable acid groups.
Beispiel 8: Syntheseprodukt FExample 8: Synthesis product F
5 mg Syntheseprodukt E wird in 1 ml trockenem Acetonitril mittels Ultraschallbad resuspendiert und mit 50 µl Trifluoressigsäure versetzt. Die Suspension wird bei 25°C, 750 rpm für 30 min zur Reaktion gebracht. Nachfolgend werden die Partikel mittels eines Magneten an der Gefäßwand abgeschieden, dass Lösungsmittel verworfen und mit 500 µl Acetonitril versetzt. Im Ultraschallbad werden die Partikel resuspendiert, und erneut mittels eines Magneten abgeschieden. Nach 3-maliger Wiederholung erhält man Syntheseprodukt F.5 mg of synthesis product E is resuspended in 1 ml of dry acetonitrile by means of an ultrasound bath, and 50 μl of trifluoroacetic acid are added. The suspension is reacted at 25 ° C, 750 rpm for 30 min. Subsequently, the particles are deposited by means of a magnet on the vessel wall, the solvent discarded and treated with 500 ul acetonitrile. In the ultrasonic bath, the particles are resuspended and separated again by means of a magnet. After repeating 3 times, synthesis product F. is obtained.
Abspaltung der Boc-Schutzgruppe von E: Svntheseprodukt F
- IR-Banden [cm-1]:
- 3250 (v-OH), 1660 (vas-CO), 1405 (δ-C-OH), 1290, 1204, 1160 (δ-NH2), 1045, 784 (p-CH2)
- IR bands [cm -1 ]:
- 3250 (v-OH), 1660 ( as -CO), 1405 (δ-C-OH), 1290, 1204, 1160 (δ -NH 2 ), 1045, 784 (p-CH 2 )
Elementaranalyse:
Die Abspaltung der Boc-Scutzgruppe mit Trifluoressigsäure führt entsprechend der Elementaranalyse zu etwa 194 nmol freien Aminogruppen, welches einem Anteil von 13,7% (Stickstoff: 5,3%) der möglichen funktionalisierbaren Säuregruppen entspricht.The cleavage of the Boc Scutzgruppe with trifluoroacetic leads according to the elemental analysis to about 194 nmol free amino groups, which corresponds to a share of 13.7% (nitrogen: 5.3%) of the possible functionalizable acid groups.
Beispiel 9: Syntheseprodukt G:Example 9: Synthesis product G:
5 mg Syntheseprodukt F wird in 1 ml Wasser resuspendiert und mit 0,5 mg Iminothiolan (3,65 µmol) (Sigma-Aldrich) und 0,1 mg Na2CO3 (Sigma-Aldrich) versetzt. Die Suspension wird bei 25°C, 750 rpm für 12 h zur Reaktion gebracht. Im Anschluss werden die Partikel durch Zusatz von 500 µl Acetonitril präzipitiert und mittels eines Magneten an der Gefäßwand abgeschieden. Das Lösungsmittel wird verworfen. Nachfolgend wird der Feststoff in 300 µl Wasser resuspendiert, durch Zugabe von 100 µl Acetonitril präzipitiert und zentrifugiert (
Kupplung Iminothiolan an die Aminogruppe von F: Syntheseprodukt G
- IR-Banden [cm-1]:
- 3250 (v-OH), 2960, 2920(vas-CH2), 2850 (vs-CH2), 1660 (vas-CO), 1428 (δ-C-OH), 1045, 784 (p-CH2)
- IR bands [cm -1 ]:
- 3250 (v-OH), 2960, 2920 (v as -CH 2 ), 2850 (v s -CH 2 ), 1660 ( as -CO), 1428 (δ-C-OH), 1045, 784 (p-). CH 2 )
Elementaranalyse:
Beispiel 10: Syntheseprodukt H: Example 10: Synthesis product H:
10 mg Fe3O4 hydrophobe Nanopartikel werden in einem 50 ml Kolben vorgelegt und mit 1,5 ml Hexan suspendiert. Es werden 60 mg K2CO3 zugesetzt. Separat wird Kronenether
Syntheseprodukt H:
Beispiel 11: Syntheseprodukt I:Example 11: Synthesis product I:
12 mg Fe3O4 hydrophobe Nanopartikel werden in einem 50 ml Kolben vorgelegt und mit 1,5 ml Hexan suspendiert. Es werden 70 mg K2CO3 zugesetzt. Separat wird Kronenether
Syntheseprodukt I:
Beispiel 12: Syntheseprodukt K:Example 12: Synthesis product K:
5 mg Syntheseprodukt I wird in 30 ml Ethanol resuspendiert und unter Stickstoffatmosphäre bis zum Rückfluss erhitzt. Nach tropfenweiser Zugabe von 6 Massenäquivalenten Hydrazinhydrat verbleibt das Reaktionsgemisch über Nacht unter Rückfluss. Im Anschluss erfolgt die Abkühlung auf Raumtemperatur und die Zugabe von Chlorwasserstoffsäure. Die Suspension wird mittels Zentrifugation (
Kupplung Iminothiolan an die Aminogruppe von I: Syntheseprodukt K
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