DE112018005617T5 - Chemische verbindungen mit perfluorarylgruppen, welche eine funktionalisierung nach der synthese ermöglichen können - Google Patents

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Abstract

Es werden Techniken bereitgestellt, welche chemische Verbindungen betreffen, die Perfluorarylgruppen aufweisen, die eine Funktionalisierung nach der Synthese ermöglichen können. Beispielsweise können eine oder mehrere hierin beschriebene Ausführungsformen eine chemische Verbindung aufweisen. Die chemische Verbindung kann eine Molekülhauptkette aufweisen. Die chemische Verbindung kann außerdem eine funktionelle Seitengruppe aufweisen, die an die Molekülhauptkette gebunden ist. Die funktionelle Seitengruppe kann eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweisen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die Ausführungsformen betreffen eine oder mehrere chemische Verbindungen, welche Perfluorarylgruppen aufweisen, und insbesondere eine oder mehrere chemische Verbindungen, welche Perfluorarylgruppen enthalten, die nach der Synthese der einen oder der mehreren chemischen Verbindungen funktionalisiert werden können.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Im Folgenden wird eine Kurzdarstellung gegeben, um für ein grundlegendes Verständnis einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung zu sorgen. Diese Kurzdarstellung soll nicht Schlüsselelemente oder entscheidende Elemente identifizieren oder einen Umfang der speziellen Ausführungsformen oder einen Umfang der Patentansprüche umreißen. Ihr einziger Zweck ist es, als eine Einleitung zu der detaillierteren Beschreibung, die nachstehend gegeben wird, Konzepte in einer vereinfachten Form darzustellen. In einer oder mehreren Ausführungsformen, die hierin beschrieben werden, werden Verfahren und/oder Zusammensetzungen beschrieben, die sich auf chemische Verbindungen mit Perfluorarylgruppen beziehen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine chemische Verbindung beschrieben. Die chemische Verbindung kann eine Molekülhauptkette aufweisen. Die chemische Verbindung kann außerdem eine funktionelle Seitengruppe aufweisen, die an die Molekülhauptkette gebunden ist. Die funktionelle Seitengruppe kann eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweisen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Polymer bereitgestellt. Das Polymer kann eine Molekülhauptkette aufweisen, welche eine Polycarbonatstruktur aufweist. Das Polymer kann außerdem eine funktionelle Seitengruppe aufweisen, die kovalent an die Molekülhauptkette gebunden ist. Die funktionelle Seitengruppe kann eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Polymer bereitgestellt. Das Polymer kann eine Molekülhauptkette aufweisen, welche eine Polyurethanstruktur aufweist. Das Polymer kann außerdem eine funktionelle Seitengruppe aufweisen, die kovalent an die Molekülhauptkette gebunden ist. Die funktionelle Seitengruppe kann eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren kann Funktionalisieren einer chemischen Verbindung durch kovalentes Binden eines Thiols mit Trimethylsilyl-Schutzgruppe an eine funktionelle Seitengruppe der chemischen Verbindung in Gegenwart eines Katalysators aufweisen. Die funktionelle Seitengruppe kann eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren kann Funktionalisieren einer chemischen Verbindung durch kovalentes Binden eines Thiols mit Trimethylsilyl-Schutzgruppe an eine Perfluoraryl-Seitengruppe der chemischen Verbindung aufweisen. Die chemische Verbindung kann eine Molekülhauptkette aufweisen. Außerdem kann die Molekülhauptkette die Perfluoraryl-Seitengruppe an eine elektronenziehende Struktur gebunden aufweisen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Schaubild einer beispielhaften nicht-beschränkenden chemischen Struktur, welche ein oder mehrere Monomere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen charakterisieren kann.
    • 2 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden chemischen Reaktionsschemas, welches ein Erzeugen eines oder mehrerer Monomere gemäß der einen oder den mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann.
    • 3 zeigt ein Schaubild beispielhafter nicht-beschränkender chemischer Strukturen, welche ein oder mehrere Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen charakterisieren können.
    • 4 zeigt ein Schaubild beispielhafter nicht-beschränkender Polymerisationsschemen, welche ein Erzeugen eines oder mehrerer Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen können.
    • 5 zeigt ein Schaubild einer beispielhaften nicht-beschränkenden Tabelle, welche strukturelle Eigenschaften eines oder mehrerer Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen abbilden kann.
    • 6 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Graphen, welcher strukturelle Eigenschaften eines oder mehrerer Polymere gemäß der einen oder den mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen abbilden kann.
    • 7 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Polymerisationsschemas, welches ein Erzeugen eines oder mehrerer Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann.
    • 8 zeigt einen Ablaufplan eines beispielhaften nicht-beschränkenden Verfahrens, welches eine Funktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen nach der Synthese gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann.
    • 9 zeigt ein Schaubild beispielhafter nicht-beschränkender Funktionalisierungsschemen, welche eine Funktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen nach der Synthese gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen können.
    • 10 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Graphen, welcher strukturelle Eigenschaften eines oder mehrerer Polymere gemäß der einen oder den mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen abbilden kann.
    • 11 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Funktionalisierungsschemas, welches eine Funktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen nach der Synthese gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann.
    • 12 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Funktionalisierungsschemas, welches eine Funktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen nach der Synthese gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann.
    • 13 zeigt ein Schaubild beispielhafter nicht-beschränkender chemischer Verbindungen, welche durch Funktionalisierung nach der Synthese gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen erzeugt werden können.
    • 14 zeigt einen Ablaufplan eines beispielhaften nicht-beschränkenden Verfahrens, welches eine Oberflächenfunktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann.
    • 15 zeigt einen Ablaufplan eines beispielhaften nicht-beschränkenden Schemas der Oberflächenfunktionalisierung, welches eine Funktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen nach der Synthese gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende detaillierte Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung und soll die Ausführungsformen und/oder die Anwendung oder Verwendungen der Ausführungsformen nicht beschränken. Ferner ist nicht beabsichtigt, durch irgendwelche ausgedrückten oder implizierten Informationen gebunden zu sein, die in den vorhergehenden Abschnitten Hintergrund oder Kurzdarstellung oder im Abschnitt Detaillierte Beschreibung gegeben werden.
  • Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei durchweg gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche Elemente zu kennzeichnen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezielle Einzelheiten ausgeführt, um für ein gründlicheres Verständnis der einen oder der mehreren Ausführungsformen zu sorgen. Es ist jedoch in verschiedenen Fällen offensichtlich, dass die eine oder die mehreren Ausführungsformen ohne diese speziellen Einzelheiten ausgeführt werden können.
  • Die Modifikation von Polycarbonaten nach der Synthese kann für die Entwicklung funktioneller Materialien für therapeutische Anwendungen wichtig sein. Mit der richtigen Wahl funktioneller Seitengruppen können Polycarbonate einfach zu unzähligen biomedizinischen Anwendungen diversifiziert werden, welche von injizierbaren Hydrogelen zur Gabe von Therapeutika bis zu antimikrobiellen Polymeren mit hoher Wirksamkeit reichen. Leider sind nicht alle funktionellen Gruppen mit dem Verfahren der ringöffnenden Polymerisation kompatibel, das angewendet wird, um Polycarbonate herzustellen. Außerdem kann eine De-novo-Monomersynthese synthetisch mühsam sein, was die Maßstabsvergrößerung zu einem schwierigen Unterfangen macht. Daher sind, um zu ermöglichen, dass eine breitere Vielfalt von funktionellen Gruppen in Polycarbonat-Plattformen eingebaut werden kann, ein oder mehrere Mittel für eine weitere Funktionalisierung von Polycarbonat-Gerüsten angewendet worden. Diese Mittel sind umfangreich zum Einbau weiterer funktioneller Gruppen in synthetisch zusammenwirkender Weise angewendet worden, wodurch ein breitgefächertes Feld von biomedizinischen Anwendungen ermöglicht wird.
  • In einigen Fällen sind jedoch verlängerte Reaktionszeiten, erhöhte Temperaturen oder die Verwendung von stöchiometrischen Mengen einer Base erforderlich, um hohe Funktionalisierungsgrade der Polycarbonat-Hauptkette zu erreichen. Obschon wirksam, weisen diese Bedingungen das Potenzial auf, die Integrität der Hauptkette zu beeinträchtigen und die Molekulargewichtsverteilung zu verbreitern - insbesondere wenn mehr basische Reagenzien verwendet werden. Außerdem bringen einige Fälle der Modifikation von Polycarbonaten nach der Synthese die Anwendung einer Azid-Alkin-Click-Chemie mit sich. Dieser Ansatz ist zwar wirksam, jedoch machen die Verwendung von gefährlichen Azid-Reagenzien und das Problem von Restkupfer, der in der Polymermatrix zurückbleibt, diese Herangehensweise für die Herstellung von Materialien für therapeutische Anwendungen weniger erstrebenswert.
  • Eine Herangehensweise an eine Modifikation nach der Synthese kann die Anwendung einer aromatischen nukleophilen Substitution (SNAr) an einem stark aktivierten Aryl-Elektrophil enthalten. SNAr-Reaktionen weisen den Vorteil auf, in Abhängigkeit von den angewendeten Reaktionsbedingungen mit einer Reihe von funktionellen Gruppen und Nukleophilen kompatibel zu sein. Leider erfordern Standard-Reaktionsbedingungen für SNAr gewöhnlich überschüssige Base, erhöhte Temperatur und verlängerte Reaktionszeiten und es wird ein stöchiometrisches Salz als Nebenprodukt erzeugt, welches eine Entfernung in anschließenden Reinigungsschritten erforderlich machen kann. Daher könnten die typischen Bedingungen für SNAr mit den empfindlicheren Polycarbonat-Hauptketten inkompatibel sein.
  • Verschiedene hierin beschriebene Ausführungsformen können eine oder mehrere Bedingungen betreffen, welche eine katalytische SNAr unter milden Reaktionsbedingungen ermöglichen können. Beispielsweise können eine oder mehrere chemische Verbindungen (z.B. Monomere und/oder Polymere), Schemen und/oder Verfahren, die hierin beschrieben werden, die Verwendung von Perfluorarylen in Kombination mit Thiolen („SuFex-Reaktionen“) betreffen. SuFex-Reaktionen können in zahlreichen verschiedenen Anwendungen genutzt werden, z.B. bei der Peptid-Stapelung und bei der Modifikation von Polymeren nach der Synthese. Um das verbleibende Erfordernis für eine stöchiometrische Base zu überwinden, können die katalytischen Bedingungen für die eine oder die mehreren hierin beschriebenen SuFex-Reaktionen auf der Verwendung von Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen beruhen. Die Modifikation, die durch die eine oder die mehreren hierin beschriebenen SuFex-Reaktionen erreicht wird, kann einen dramatischen Anstieg der Reaktivität bedeuten und kann zu einer Herstellung neuer Kondensationspolymere führen, welche einfach gereinigt werden können, da das Hauptnebenprodukt ein Gas ist. Somit können eine oder mehrere hierin beschriebene Ausführungsformen eine Funktionalisierung von Polycarbonat-Gerüsten nach der Synthese mit minimaler Verschlechterung der Hauptkette aufweisen, wobei ein hohes Maß an Kontrolle über die Polymerfunktionalisierung erhalten wird.
  • 1 zeigt ein Schaubild einer beispielhaften nicht-beschränkenden chemischen Formel 100, welche ein oder mehrere cyclische Monomere charakterisieren kann, die verwendet werden können, um ein oder mehrere Perfluoraryl-Polycarbonate zu erzeugen. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen.
  • Wie in 1 dargestellt, können ein oder mehrere cyclische Monomere, welche durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können, eine oder mehrere Carbonatgruppen aufweisen. Die eine oder die mehreren Carbonatgruppen können kovalent an eine Molekülhauptkette 102 gebunden sein. Das „M“, das in 1 dargestellt ist, kann die Molekülhauptkette 102 repräsentieren. Die Molekülhauptkette 102 kann eine zentrale Kette kovalent gebundener Atome sein, welche die Grundstruktur des einen oder der mehreren cyclischen Monomere bilden, die durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können. In verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen kann das eine oder können die mehreren cyclischen Monomere, die durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können, Seitenketten aufweisen, die durch Binden einer oder mehrerer funktioneller Gruppen an die Molekülhauptkette 102 gebildet werden.
  • Die Molekülhauptkette 102 kann eine Mehrzahl von kovalent gebundenen Atomen aufweisen. Die Mehrzahl von Atomen kann in beliebiger wünschenswerter Formation gebunden sein, umfassend, ohne darauf beschränkt zu sein: Kettenformationen, Ringformationen und/oder eine Kombination davon. Die Molekülhauptkette 102 kann eine oder mehrere chemische Strukturen aufweisen, umfassend, ohne darauf beschränkt zu sein: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Alkenylstrukturen, Aldehydstrukturen, Esterstrukturen, Carboxylstrukturen, Carbonylstrukturen, Aminstrukturen, Amidstrukturen, Phosphidstrukturen, Phosphanstrukturen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Der Fachmann wird erkennen, dass die Anzahl der Atome, die die Molekülhauptkette 102 aufweisen kann, in Abhängigkeit von der gewünschten Funktion des einen oder der mehreren cyclischen Monomere variieren kann.
  • Das eine oder die mehreren cyclischen Monomere, die durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können, können auch eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 aufweisen. Wie in 1 dargestellt, kann das „R“ eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 repräsentieren. Die eine oder die mehreren funktionellen Seitengruppen 104 können kovalent an die Molekülhauptkette 102 gebunden sein. Ferner können die eine oder die mehreren funktionellen Seitengruppen 104 eine oder mehrere Perfluorarylgruppen und/oder eine oder mehrere Methylengruppen aufweisen. Beispielsweise kann eine oder können mehrere Methylengruppen dazu dienen, die eine oder die mehreren Perfluorarylgruppen mit der Molekülhauptkette 102 zu verbinden. Die eine oder die mehreren Perfluorarylgruppen können einen oder mehrere Aryle mit einer variierenden Anzahl an Ringelementen aufweisen, welche von größer oder gleich vier Ringelementen bis kleiner oder gleich 10 Ringelementen reicht. Die eine oder die mehreren funktionellen Seitengruppen 104 können zum Beispiel Perfluorbenzylgruppen sein.
  • 2 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden chemischen Schemas 200 zum Bilden von Verbindungen, welches ein Erzeugen eines oder mehrerer cyclischer Monomere (z.B. des cyclischen Carbonat-Monomers 202) ermöglichen kann, welche durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Obwohl ein oder mehrere bestimmte monomere Reaktionspartner (z.B. der monomere Reaktionspartner 204), Perfluorarylalkohole, Lösungsmittel und/oder Katalysatoren abgebildet sind; werden weitere Ausführungsformen des Schemas 200 zum Bilden von Verbindungen in Betracht gezogen. Beispielsweise kann der Grundmechanismus des Schemas 200 zum Bilden von Verbindungen gemäß den verschiedenen hierin beschriebenen Merkmalen auf andere monomere Reaktionspartner (z.B. ein Carbonat-Monomer), Perfluorarylalkohole, Lösungsmittel und/oder Katalysatoren angewendet werden.
  • Wie in 2 dargestellt, kann das Schema 200 zum Bilden von Verbindungen ein Umsetzen eines oder mehrerer monomerer Reaktionspartner (z.B. des monomeren Reaktionspartners 204) mit einem oder mehreren Perfluorarylalkoholen zum Bilden eines oder mehrerer cyclischer Monomere abbilden, welche durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können (z.B. cyclisches Carbonat-Monomer 202). Der eine oder die mehreren monomeren Reaktionspartner können cyclische Carbonate sein. Außerdem können der eine oder die mehreren monomeren Reaktionspartner eine Perfluorarylgruppe aufweisen, die direkt an eine Molekülhauptkette gebunden ist. Beispielsweise weist der monomere Reaktionspartner 204 eine Perfluorphenylgruppe auf, die direkt an seine Molekülhauptkette gebunden ist. Der eine oder die mehreren Perfluorarylalkohole können eine Perfluorarylgruppe aufweisen, die kovalent an eine oder mehrere Hydroxygruppen gebunden ist. Beispielsweise kann der Perfluorarylalkohol Pentafluorbenzylalkohol sein, wie in 2 dargestellt.
  • Der eine oder die mehreren monomeren Reaktionspartner (z.B. der eine oder die mehreren monomeren Reaktionspartner 204) und der eine oder die mehreren Perfluorarylalkohole (z.B. der eine oder die mehreren Pentafluorbenzylalkohole) können in Gegenwart eines Katalysators in einem Lösungsmittel gelöst werden. Das Lösungsmittel kann ein organisches Lösungsmittel sein, wie z.B. Tetrahydrofuran (THF). Außerdem kann der Katalysator ein Organokatalysator sein, wie z.B. Tetra-n-butylammoniumfluorid (TBAF). Beispielsweise kann der Katalysator in einer Menge in einem Bereich von 5 Molprozent bis 20 Molprozent vorliegen. Außerdem kann die Reaktion des Schemas 200 zum Bilden von Verbindungen durch Rühren des einen oder der mehreren monomeren Reaktionspartner (z.B. des einen oder der mehreren monomeren Reaktionspartner 204), des einen oder der mehreren Perfluorarylalkohole (z.B. des einen oder der mehreren Pentafluorbenzylalkohole), des Lösungsmittels und/oder des Katalysators bei einer Temperatur größer oder gleich 10 Grad Celsius (°C) und kleiner oder gleich 150 °C für eine Zeit in einem Bereich von zwei Minuten bis 48 Stunden ermöglicht werden.
  • Das cyclische Carbonat-Monomer 202 kann zum Beispiel unter den folgenden beispielhaften Bedingungen gemäß dem Schema 200 zum Bilden von Verbindungen gebildet werden. Ein 250-Milliliter(mL)-Rundkolben kann mit einem Magnetrührstäbchen ausgestattet werden und befüllt werden mit: 6,5 Gramm (19,9 Millimol (mmol)) monomerem Reaktionspartner 204, 4,5 Gramm (22,7 mmol) Pentafluorbenzylalkohol und 30 mL THF. Ferner können 2,0 mL (2 mmol und/oder 1 Mol pro Liter (M)) TBAF zugegeben werden. Das Reaktionsgemisch kann 24 Stunden lang bei Raumtemperatur (RT) gerührt werden. Anschließend kann das Lösungsmittel mit Hilfe eines Rotationsverdampfers entfernt werden und der unbearbeitete Rückstand kann durch Säulenchromatographie gereinigt werden, wodurch man das gewünschte Produkt als einen weißen Feststoff erhält. Das cyclische Carbonat-Monomer 202 kann durch Umkristallisieren aus einem Essigester-Hexan-Gemisch weiter gereinigt werden.
  • 3 zeigt ein Schaubild beispielhafter nicht-beschränkender chemischer Formeln, welche Polymere mit Perfluorarylgruppen gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen charakterisieren können. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Die chemische Formel 300 kann ein oder mehrere Polycarbonat-Polymere mit einer oder mehreren Perfluorarylgruppen charakterisieren. Die chemische Formel 302 kann ein oder mehrere Polyurethan-Polymere mit einer oder mehreren Perfluorarylgruppen charakterisieren. Wie in 3 dargestellt, kann „n“ eine ganze Zahl größer oder gleich zwei und kleiner oder gleich eintausend sein. Das eine oder die mehreren Polymere, die durch die chemische Formel 300 und/oder die chemische Formel 302 charakterisiert werden kann, können Homopolymere und/oder Copolymere sein, wie z.B., ohne darauf beschränkt zu sein, alternierende Copolymere, statistische Copolymere, Block-Copolymere (z.B. Diblock-Copolymere und/oder Triblock-Copolymere) und/oder Ähnliches.
  • Wie in 3 dargestellt, kann ein oder können mehrere Polymere, die durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können, eine Mehrzahl von CarbonatGruppen aufweisen, die kovalent an eine Molekülhauptkette 102 (z.B. durch „M“ in 4 repräsentiert) gebunden sind. Ferner kann ein oder können mehrere Polycarbonate, die durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können, eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 (z.B. durch „R“ repräsentiert) aufweisen. Wie in Bezug auf 1 beschrieben, kann die eine oder können die mehreren funktionellen Seitengruppen 104 eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder bei den mehreren funktionellen Seitengruppen 104 um Perfluorbenzylgruppen handeln.
  • Die eine oder die mehreren funktionellen Seitengruppen 104 können durch eine oder mehrere Verbindungsgruppen 306 an die Molekülhauptkette 102 gebunden sein. Die eine oder die mehreren Verbindungsgruppen 306 können Alkyl- und/oder Arylstrukturen aufweisen. Zum Beispiel kann die eine oder können die mehreren Verbindungsgruppen 306, ohne darauf beschränkt zu sein, aufweisen: Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Estergruppen, Ethergruppen, Ketongruppen, Amingruppen, Phosphangruppen, Harnstoffgruppen, Carbonatgruppen, Alkenylgruppen, Hydroxygruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches.
  • Ferner kann ein oder können mehrere Carbonat-Polymere, die durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können, eine oder mehrere funktionelle Gruppen 308 aufweisen, die kovalent an die Molekülhauptkette 102 gebunden sind (z.B. über eine oder mehrere Carbonatgruppen). Wie in 3 dargestellt, kann „R1“ die eine oder die mehreren funktionellen Gruppen 308 repräsentieren. Die eine oder die mehreren funktionellen Gruppen 308 können Alkyl- und/oder Arylstrukturen aufweisen. Beispielsweise kann die eine oder können die mehreren funktionellen Gruppen 308, aufweisen, ohne darauf beschränkt zu sein: Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Estergruppen, Ethergruppen, Ketongruppen, Amingruppen, Phosphangruppen, Harnstoffgruppen, Carbonatgruppen, Alkenylgruppen, Hydroxygruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Zum Beispiel können die funktionellen Gruppen 308 aus mPEG5K, mPEG10K und/oder Benzylalkohol abgeleitet sein.
  • Wie in 3 dargestellt, kann ein oder können mehrere Polymere, die durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können, eine Mehrzahl von Urethangruppen aufweisen. Die Mehrzahl von Urethangruppen kann kovalent an eine Molekülhauptkette 102 (z.B. durch „M“ in 3 repräsentiert) gebunden sein. Ferner kann das eine oder können die mehreren Polyurethan-Polymere, die durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können, eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 (z.B. durch „R“ in 3 repräsentiert) aufweisen. Wie in Bezug auf 1 beschrieben, kann die eine oder können die mehreren funktionellen Seitengruppen 104 eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweisen. Zum Beispiel kann es sich bei der einen oder bei den mehreren funktionellen Seitengruppen 104 um Perfluorbenzylgruppen handeln. Die eine oder die mehreren funktionellen Seitengruppen 104 können an eine oder mehrere Amingruppen der einen oder der mehreren Urethanstrukturen gebunden sein (wie z.B. in 3 dargestellt).
  • 4 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Polymerisationsschemas 400, welches ein Erzeugen eines oder mehrerer Polycarbonat-Polymere (z.B. eines ersten Polycarbonats 402, eines zweiten Polycarbonats 404 und/oder eines dritten Polycarbonats 406), die durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können, gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Wie in 4 dargestellt, kann „n“ eine ganze Zahl größer oder gleich zwei und kleiner oder gleich eintausend sein und „Me“ kann eine Methylgruppe repräsentieren. Obwohl ein oder mehrere bestimmte Reaktionspartner (z.B. das cyclische Carbonat-Monomer 202) abgebildet sind; werden weitere Ausführungsformen des Polymerisationsschemas 400 ebenfalls in Betracht gezogen. Beispielsweise kann der Grundmechanismus des Polymerisationsschemas 400 gemäß den verschiedenen hierin beschriebenen Merkmalen auf andere Reaktionspartner (z.B. Monomere, die durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können) angewendet werden.
  • Das Polymerisationsschema 400 kann ein Erzeugen von Homopolymeren (z.B. des ersten Polycarbonats 402) und/oder Copolymeren (z.B. von Diblockpolymeren wie dem zweiten Polycarbonat 404 und/oder Triblockpolymeren wie dem dritten Polycarbonat 406) ermöglichen. Das Polymerisationsschema 400 weist Polymerisieren eines cyclischen Monomers, das durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden kann (z.B. des cyclischen Carbonat-Monomers 202), mit einem Initiator in Gegenwart eines Katalysators auf, um ein Polycarbonat zu bilden, das durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden kann (z.B. das erste Polycarbonat 402, das zweite Polycarbonat 404 und/oder das dritte Polycarbonat 406). Zum Beispiel kann das Polymerisationsschema 400 eine ringöffnende Polymerisation (ROP) eines oder mehrerer cyclischer Monomere, die durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können (z.B. des cyclischen Carbonat-Monomers 202), mit einem oder mehreren Initiatoren aufweisen, um ein Polymer und/oder Copolymer zu bilden, wobei die funktionelle Gruppe 308 (z.B. durch „R1“ in 4 repräsentiert) aus dem einen oder den mehreren Initiatoren abgeleitet sein kann. Außerdem kann das Polymerisationsschema 400 ein Copolymerisieren des einen oder der mehreren cyclischen Monomere, die durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können (z.B. des cyclischen Carbonat-Monomers 202), mit weiteren cyclischen Monomeren ermöglichen, wie z.B. cyclischen Carbonat-Monomeren, die nicht durch die chemische Formel 100 charakterisiert werden können (z.B. Benzylcarbonat-Monomeren), um ein oder mehrere Copolymere zu bilden (z.B. das Diblock-Copolymer, das zweite Polycarbonat 404).
  • Der eine oder die mehreren Initiatoren können Mikroinitiatoren sein. Ferner kann der eine Initiator ein Blockpolymer oder können die mehreren Initiatoren Blockpolymere sein und einen wasserlöslichen Block aufweisen. Beispielsweise kann der eine oder können die mehreren Initiatoren Polyethylenglykol (PEG) mit verschiedenen Molekulargewichten aufweisen. Beispielsweise kann der eine oder können die mehreren Initiatoren PEG mit einem Molekulargewicht in einem Bereich von 4.800 Gramm pro Mol (g/mol) bis 5.500 g/mol aufweisen (mPEG5K). In einem anderen Beispiel kann der eine oder können die mehreren Initiatoren PEG mit einem Molekulargewicht in einem Bereich von 9.500 g/mol bis 10.500 g/mol aufweisen (mPEG10K). Überdies kann der eine oder können die mehreren Initiatoren eine funktionelle Gruppe, wie z.B. eine Hydroxygruppe, aufweisen, um die Polymerisation zu ermöglichen. Außerdem kann der Katalysator ein Organokatalysator sein, wie z.B., ohne darauf beschränkt zu sein: 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU); Trifluormethansulfonsäure (TfOH); ein Kaliumsalz von TU (TU-A). Beispielsweise kann der Katalysator in einer Menge in einem Bereich von 5 Molprozent bis 20 Molprozent vorliegen.
  • Um die Polymerisation (z.B. die ROP) zu ermöglichen, kann das Polymerisationsschema 400 Lösen des einen oder der mehreren cyclischen Monomere (z.B. des cyclischen Carbonat-Monomers 202), des einen oder der mehreren Initiatoren und/oder des Katalysators in einem Lösungsmittel aufweisen. Das Lösungsmittel kann ein organisches Lösungsmittel sein, wie z.B. 1-(3,5-Bis(trifluormethyl)phenyl)-3-cyclohexyl-2-thioharnstoff (TU). Ferner kann die Polymerisation des Polymerisationsschemas 400 durch Rühren des einen oder der mehreren cyclischen Monomere (z.B. des cyclischen Carbonat-Monomers 202), des einen oder der mehreren Initiatoren, des Katalysators und/oder des Lösungsmittels bei einer Temperatur größer oder gleich 10 Grad Celsius (°C) und kleiner oder gleich 150 °C für eine Zeit in einem Bereich von zwei Minuten bis 48 Stunden ermöglicht werden.
  • Das erste Polycarbonat 402 kann zum Beispiel unter den folgenden beispielhaften Bedingungen gemäß dem Polymerisationsschema 400 gebildet werden. In einer mit Stickstoff gefüllten Handschuhbox kann ein 20-mL-Szintillationsfläschchen, ausgestattet mit einem Magnetrührstäbchen, befüllt werden mit: 500 mg (0,10 mmol) Hydroxy-mPEG5K; 340 mg (1,0 mmol) cyclischem Carbonat-Monomer 202; 18,7 mg (0,05 mmol) TU und 1,0 mL CH2Cl2. Das Reaktionsgemisch kann bei RT gerührt werden, bis alle Feststoffe gelöst sind. Außerdem können 7,5 Mikroliter (µL) (0,05 mmol) DBU zugegeben werden, um die Polymerisation zu initiieren. Nach einem Rühren bei RT für 15 min kann das Fläschchen aus der Handschuhbox entnommen werden und mit einem Überschuss Benzoesäure gelöscht werden. Das Polymer kann zweimal aus 40 mL Diethylether gefällt werden, um das gewünschte Material als einen weißen Feststoff zu erhalten. Außerdem kann das Polymer durch Dialyse gegen Acetonitril/Isopropylalkohol 1:1 weiter gereinigt werden.
  • 5 zeigt ein Schaubild einer beispielhaften nicht-beschränkenden Tabelle 500, welche Polymerisationsbedingungen für verschiedene Polymerisationen gemäß dem Polymerisationsschema 400 und/oder strukturelle Eigenschaften für verschiedene Polycarbonate (die z.B. durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können) abbilden kann, die als ein Ergebnis der Polymerisationsbedingungen gebildet werden können. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen.
  • Die erste Spalte 502 der Tabelle 500 kann die Polycarbonat-Probe zeigen, die untersucht wird. Die zweite Spalte 504 der Tabelle 500 kann den Initiator zeigen, der bei der betreffenden Polymerisation verwendet wird. Die dritte Spalte 506 der Tabelle 500 kann den Katalysator zeigen, der bei der betreffenden Polymerisation verwendet wird. Die vierte Spalte 508 der Tabelle 500 kann ein Verhältnis ([I]:[M]) von Initiator ([I]) zu cyclischem Monomer ([M]) zeigen. Bezüglich der sechsten und/oder siebten Polycarbonat-Probe kann die vierte Spalte 508 ein Verhältnis ([I]:[M1]:[M2]) von Initiator ([I]) zu einem ersten cyclischen Monomer ([M1]) (z.B. dem cyclischen Carbonat-Monomer 202) und zu einem zweiten cyclischen Monomer ([M2]) (z.B. 5-Methyl-5-benzyloxycarbonyl-1,3-dioxan-2-on) zeigen. Die fünfte Spalte 510 der Tabelle 500 kann die Dauer der betreffenden Polymerisation zeigen. Die sechste Spalte 512 der Tabelle 500 kann den Prozentsatz der cyclischen Monomere zeigen, die in Polycarbonate umgewandelt wurden. Der Umwandlungs-Prozentsatz der sechsten Spalte 512 kann durch kernmagnetische Resonanz an Protonen (1H NMR) bestimmt werden. Die siebte Spalte 514 der Tabelle 500 kann einen Polymerisationsgrad (Dp) für die betreffende Polymerisation zeigen. Die achte Spalte 516 der Tabelle 500 kann ein Zahlenmittel-Molekulargewicht (Mn) in g/mol der betreffenden Polycarbonat-Probe gemäß einer Analyse durch kernmagnetische Resonanz (NMR) zeigen. Die neunte Spalte 518 der Tabelle 500 kann Mn in g/mol der betreffenden Polycarbonat-Probe gemäß einer Analyse durch Gelpermeationschromatographie (GPC) zeigen. Die zehnte Spalte 520 der Tabelle 500 kann eine Molekulargewichtsverteilung/Dispersität (D) der betreffenden Polycarbonat-Probe zeigen. Wie aus der Tabelle 500 ersichtlich, kann eine Analyse von Mn gegen den Umwandlungsprozentsatz des cyclischen Monomers (z.B. des cyclischen Carbonat-Monomers 202) ein hohes Maß an Steuerung der Polymerisation und der resultierenden Molekulargewichte anzeigen, die durch das Polymerisationsschema 400 ermöglicht werden.
  • 6 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Graphen 600, welcher verschiedene strukturelle Eigenschaften von Polycarbonat-Proben abbilden kann, die in der Tabelle 500 dargestellt sind. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. In dem Graphen 600 kann die Umwandlung des cyclischen Monomers (z.B. des cyclischen Carbonat-Monomers 202) gegen Mn und einen Polydispersitätsindex (PDI) aufgetragen sein. Der Graph 600 kann eine Polymerisation betreffen, die gemäß dem Polymerisationsschema 400 durchgeführt wird, wobei Benzylalkohol als Initiator verwendet werden kann, TU als Lösungsmittel verwendet werden kann und 5 Mol-% DBU als Katalysator verwendet werden können.
  • 7 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Polymerisationsschemas 700, welches ein Erzeugen eines oder mehrerer Polyurethan-Polymere (z.B. des ersten Polyurethans 702) ermöglichen kann, die durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Obwohl ein oder mehrere bestimmte Reaktionspartner (z.B. der Urethan-Reaktionspartner 704) und/oder Isocyanate dargestellt sind; werden weitere Ausführungsformen des Polymerisationsschemas 700 ebenfalls in Betracht gezogen. Beispielsweise kann der Grundmechanismus des Polymerisationsschemas 700 gemäß den verschiedenen hierin beschriebenen Merkmalen auf andere Reaktionspartner (z.B. Urethan-Monomere, welche eine funktionelle Seitengruppe 104 aufweisen) und/oder Isocyanate angewendet werden. Wie in 7 dargestellt, kann „n“ eine ganze Zahl größer oder gleich zwei und kleiner oder gleich eintausend sein.
  • Das Polymerisationsschema 700 kann Polymerisieren eines oder mehrerer Urethan-Monomere, welche eine funktionelle Seitengruppe 104 aufweisen (z.B. des Urethan-Reaktionspartners 704), mit einem oder mehreren Isocyanaten (z.B. dem ersten Isocyanat 706) aufweisen, um ein oder mehrere Polyurethan-Polymere zu bilden, die durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können (z.B. das erste Polyurethan 702). Das eine oder die mehreren Polyurethan-Polymere, die durch das Polymerisationsschema 700 erzeugt werden, können Copolymere (z.B. alternierende Copolymere, statistische Copolymere und/oder Block-Copolymere) sein. Das eine oder die mehreren Isocyanate (z.B. das erste Isocyanat 706) können Alkyl- und/oder Arylstrukturen aufweisen. Ferner kann es sich bei dem einen oder den mehreren Isocyanaten um Diisocyanate handeln. Durch die Polymerisation des einen oder der mehreren Urethan-Monomere (z.B. des Urethan-Reaktionspartners 704) mit dem einen oder den mehreren Isocyanaten (z.B. dem ersten Isocyanat 706) kann ein Polyurethan-Polymer (z.B. das erste Polyurethan 702) gebildet werden, welches eine oder mehrere Carbamat-Gruppen aufweist (wie z.B. in 7 dargestellt).
  • Die Polymerisation des Polymerisationsschemas 700 kann durch Lösen des einen oder der mehreren Urethan-Monomere (z.B. des Urethan-Reaktionspartners 704), des einen oder der mehreren Isocyanate (z.B. des ersten Isocyanats 706) und/oder eines Katalysators in einem Lösungsmittel, um ein Gemisch zu bilden, ermöglicht werden. Der Katalysator kann ein Organokatalysator sein, wie z.B. DBU (z.B. ein Katalysatorsystem, welches einen Molprozentsatz an DBU größer oder gleich ein Prozent und kleiner oder gleich fünfundzwanzig Prozent aufweist). Das Lösungsmittel kann ein organisches Lösungsmittel sein, wie z.B. TU, Dichlormethan, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Außerdem kann das Gemisch bei einer Temperatur größer oder gleich 10 °C und kleiner oder gleich 150 °C (z.B. bei Raumtemperatur (RT)) für eine Zeit länger oder gleich 5 Minuten und kürzer oder gleich 48 Stunden (z.B. für 18 Stunden) gerührt werden. Beispielsweise kann das Polymerisationsschema 700 ein Erzeugen des ersten Polyurethans 702 mit einem Zahlenmittel-Molekulargewicht (Mn) von 60.413 g/mol, einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht (Mw) von 92.430 g/mol und einem Polydispersitätsindex (PDI) von 1,52 ermöglichen.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Urethan-Reaktionspartner 704, der gemäß dem Polymerisationsschema 700 verwendet werden kann, unter den folgenden beispielhaften Bedingungen und/oder ähnlichen Bedingungen hergestellt werden. Ein 250-mL-Rundkolben, ausgestattet mit einem Magnetrührstäbchen, kann befüllt werden mit: 1,45 mL (15 mmol) Diethanolamin; 2,9 Gramm (21 mmol) Kaliumcarbonat und 40 mL Acetonitril. Ferner können 2,26 mL (15 mmol) Pentafluorbenzylbromid zugegeben werden und das Reaktionsgemisch kann 36 Stunden lang bei RT gerührt werden. Das Reaktionsgemisch kann filtriert und mit Hilfe eines Rotationsverdampfers konzentriert werden. Der unbearbeitete Rückstand kann durch einen Silicagel-Kern filtriert werden, wobei mit 10 % Aceton in Hexan ausgewaschen wird.
  • Das erste Polyurethan 702 kann unter den folgenden beispielhaften Bedingungen und/oder ähnlichen Bedingungen gemäß dem Polymerisationsschema 700 gebildet werden. In einer mit Stickstoff gefüllten Handschuhbox kann ein 20-mL-Szintillationsfläschchen befüllt werden mit: 285 Milligramm (mg) (1,0 mmol) eines oder mehrerer Urethan-Monomere, welche eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 aufweisen (z.B. des Urethan-Reaktionspartners 704); 209 Mikroliter (µL) (1,0 mmol) Isopherondiisocyanat und 1 mL Dichlormethan. Außerdem können 3 µL (0,02 mmol) DBU zugegeben werden und das Reaktionsgemisch kann 18 Stunden lang bei RT gerührt werden. Anschließend kann das Reaktionsgemisch aus der Handschuhbox entnommen werden und das Polymer kann zweimal aus Hexanen gefällt werden, wodurch man einen gräulich-weißen Feststoff erhält. Dieses Material kann durch Dialyse gegen Acetonitril/Isopropylalkohol 1:1 weiter gereinigt werden, wodurch man eine hellgelbe Dünnschicht erhält.
  • 8 zeigt einen Ablaufplan eines beispielhaften nicht-beschränkenden Verfahrens 800, welches eine Funktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen nach der Synthese gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Beispielsweise kann das Verfahren 800 angewendet werden, um Monomere zu funktionalisieren, welche eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 aufweisen können. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren 800 angewendet werden, um Polycarbonate zu funktionalisieren, welche durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können. In einem weiteren Beispiel kann das Verfahren 800 angewendet werden, um Polyurethane zu funktionalisieren, welche durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können.
  • Bei 802 kann das Verfahren 800 Lösen einer chemischen Verbindung (die z.B. durch die chemische Formel 300 und/oder 302 charakterisiert werden kann) und eines oder mehrerer Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen in einem Lösungsmittel zum Bilden eines Gemisches aufweisen. Die chemische Verbindung kann ein oder mehrere Monomere und ein oder mehrere Polymere (die durch die chemische Formel 300 und/oder 302 charakterisiert werden können) aufweisen, welche eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 (z.B. Perfluorbenzyl-Gruppen) aufweisen können. Beispielsweise kann die chemische Verbindung das erste Polycarbonat 402, das zweite Polycarbonat 404, das dritte Polycarbonat 406, das erste Polyurethan 702, eine Kombination davon und/oder Ähnliches aufweisen. Die eine oder die mehreren funktionellen Seitengruppen 104, welche die chemische Verbindung aufweist, können als ein Mittel zum Ermöglichen einer Funktionalisierung über das Verfahren 800 dienen.
  • Das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen können eine funktionelle Gruppe aufweisen, welche aufweisen kann: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Amingruppen, Amidgruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Ketongruppen, Hydroxygruppen, Alkenylgruppen, Aldehydgruppen, Alkengruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Beispielsweise kann es sich bei dem einen oder den mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen um Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen handeln. Das Lösungsmittel kann ein organisches Lösungsmittel sein. Beispielhafte Lösungsmittel können umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: Dimethylformamid (DMF), N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), eine Kombination davon und/oder Ähnliches.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Gemisch bei 802 frei von Katalysator sein. Wenn jedoch das Gemisch frei von Katalysator ist, kann die Funktionalisierung, die durch das Verfahren 800 erreicht wird, von dem Syntheseverfahren der chemischen Verbindung abhängen. Wenn zum Beispiel die chemische Verbindung durch eine säurekatalysierte ROP hergestellt wird (z.B. die erste Polycarbonat-Probe, die in der Tabelle 500 dargestellt ist), kann durch das Verfahren 800 wenig Umwandlung der funktionellen Seitengruppen 104 der chemischen Verbindung erreicht werden. In einem anderen Beispiel, wobei die chemische Verbindung über basenkatalysierte Polymerisationsbedingungen hergestellt wird (z.B. die zweite Polycarbonat-Probe, die in der Tabelle 500 dargestellt ist), kann durch das Verfahren 800 eine hohe Reaktivität zwischen der chemischen Verbindung und dem einen oder den mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen erreicht werden, wodurch hohe Umwandlungsprozentsätze erhalten werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann dem Gemisch 802 ein Katalysator zugegeben werden, um die Funktionalisierung über das Verfahren 800 zu ermöglichen. Der Katalysator kann ein basisches Salz sein, wie z.B., ohne darauf beschränkt zu sein, Salze auf DBU-Basis und/oder Kaliumbenzoat-Salze.
  • Bei 804 kann das Verfahren 800 Rühren des Gemisches bei einer Temperatur größer oder gleich 10 °C und kleiner oder gleich 150 °C für eine Zeit länger oder gleich 2 Minuten und kürzer oder gleich 48 Stunden aufweisen. Beispielsweise kann das Verfahren 800 bei 804 Rühren des Gemisches bei RT für fünf Minuten aufweisen.
  • Bei 806 kann das Verfahren 800 Funktionalisieren der chemischen Verbindung durch kovalentes Binden des einen oder der mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen an eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 der chemischen Verbindung in Gegenwart eines Katalysators aufweisen. Die chemische Verbindung kann zum Beispiel durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden. In einem anderen Beispiel kann die chemische Verbindung (z.B. ein Polymer oder ein Monomer aufweisend) durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden. In einem weiteren Beispiel kann die chemische Verbindung eine Molekülhauptkette aufweisen, die an eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 gebunden ist, wobei die Molekülhauptkette aufweisen kann: eine oder mehrere Carbonatstrukturen, eine oder mehrere Urethanstrukturen, eine oder mehrere Amidstrukturen, eine oder mehrere Esterstrukturen, eine oder mehrere Etherstrukturen, eine oder mehrere Acrylatstrukturen und/oder eine oder mehrere Styrolstrukturen. Der Katalysator kann aus einer Zugabe zu dem Gemisch 802 und/oder aus einer Synthesereaktion stammen, durch welche die chemische Verbindung erzeugt wurde. Durch die Funktionalisierung bei 806 können monosubstituierte Produkte und/oder polysubstituierte Produkte erzeugt werden. Wie hierin verwendet, kann sich „monosubstituiert“ auf die Substitution eines einzelnen Fluorids einer betreffenden funktionellen Seitengruppe 104 beziehen. Zum Beispiel können monosubstituierte Produkte, die bei 806 erzeugt werden, eine funktionelle Seitengruppe 104 aufweisen, die kovalent an ein einzelnes Thiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppe gebunden ist. Wie hierin verwendet, kann sich „polysubstituiert“ auf die Substitution mehrerer Fluoride einer betreffenden funktionellen Seitengruppe 104 beziehen. Zum Beispiel können polysubstituierte Produkte, die bei 806 erzeugt werden, eine funktionelle Seitengruppe 104 aufweisen, die kovalent an eine Mehrzahl von Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen gebunden ist. Außerdem kann sich „bisubstituiert“, wie hierin verwendet, auf die Substitution von zwei Fluoriden einer betreffenden funktionellen Seitengruppe 104 beziehen. Ferner kann sich „trisubstituiert“, wie hierin verwendet, auf die Substitution von drei Fluoriden einer betreffenden funktionellen Seitengruppe 104 beziehen.
  • Wie in der nachfolgend aufgeführten Tabelle 1 dargestellt, kann die Katalysatormenge in dem Gemisch bei 802 (die z.B. aus einer Zugabe von Katalysator und/oder aus Restkatalysator aus einer Synthesereaktion stammt) die Funktionalisierung bei 806 beeinflussen. Beispielsweise kann die Tabelle 2 eine chemische Verbindung betreffen, die über eine säurekatalysierte ROP hergestellt wird (z.B. die erste Polycarbonat-Probe, die in der Tabelle 500 dargestellt ist), wobei DBU und/oder ein Benzoat-Katalysator dem Gemisch bei 802 in verschiedenen Molprozentsätzen (Mol-%) zugegeben werden. Wie oben beschrieben, würde ohne die Zugabe von DBU und/oder Benzoat-Katalysatoren die chemische Verbindung, die durch Tabelle 1 ausgewertet wird, wenig bis gar keine Funktionalisierung bei 806 zeigen. Jedoch kann die chemische Verbindung schon mit einer geringen Menge an DBU und/oder eines Benzoat-Katalysators (z.B. 0,5 Mol-%) bei 806 wirksam funktionalisiert werden.
  • Außerdem kann die Katalysatormenge in dem Gemisch bei 802 (die z.B. aus einer Zugabe von Katalysator und/oder aus Restkatalysator aus einer Synthesereaktion stammt) die Anzahl an monosubstituierten Produkten und/oder polysubstituierten Produkten beeinflussen, die durch die Funktionalisierung bei 806 erzeugt werden. In der Tabelle 1 kann „I“ monosubstituierte Produkte repräsentieren und/oder „II“ kann polysubstituierte Produkte repräsentieren. Tabelle 1
    Eintrag Katalysator Mol-% Verhältnis I:II
    1 DBU 54 0,55
    2 DBU·PhCO2H 100 0,82
    3 DBU·PhCO2H 18 1,1
    4 DBU·PhCO2H 10 2
    5 DBU·PhCO2H 5 2,5
    6 DBU·PhCO2H 2,5 10
    7 DBU·PhCO2H 1 Nur I
    8 DBU·PhCO2H 0,5 Nur I
  • Das Verhältnis monosubstituierter Produkte zu polysubstituierten Produkten, wie in Tabelle 1 dargestellt, kann durch kernmagnetische Resonanz an Fluor (F-NMR) bestimmt werden. Außerdem kann DBU·PhCO2H ein Salz von DBU und Benzoesäure repräsentieren. Wie in der Tabelle 1 dargestellt, kann durch ein erhöhtes Vorkommen von Katalysator direkt die Anzahl der Substitutionen (z.B. die Anzahl polysubstituierter Produkte) erhöht werden, die durch die Funktionalisierung bei 806 erreicht werden.
  • 9 zeigt ein Schaubild beispielhafter nicht-beschränkender Funktionalisierungsschemen, welche eine Funktionalisierung einer oder mehrerer Polycarbonate (die z.B. durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können) gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen (z.B. das Verfahren 800) ermöglichen können. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Obwohl ein oder mehrere bestimmte Reaktionspartner (z.B. das erste Polycarbonat 402) abgebildet sind; werden weitere Ausführungsformen der Funktionalisierungsschemen, die in 9 dargestellt sind, ebenfalls in Betracht gezogen. Beispielsweise können die Grundmechanismen der Funktionalisierungsschemen, die in 9 dargestellt sind, gemäß den verschiedenen hierin beschriebenen Merkmalen auf andere Reaktionspartner (z.B. andere Polycarbonate, die durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können) angewendet werden. Wie in 9 dargestellt, kann „n“ eine ganze Zahl größer oder gleich zwei und kleiner oder gleich eintausend sein.
  • In jedem der Funktionalisierungsschemen der 9 können ein oder mehrere Polycarbonate, die durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden können, ein oder mehrere Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen und/oder ein Katalysator in einem Lösungsmittel gelöst werden, um ein Gemisch zu bilden. Der Katalysator kann ein Organokatalysator sein und ein basisches Salz aufweisen, wie z.B. ein Salz auf DBU-Basis. Das Lösungsmittel kann organisch und/oder polar sein. Beispielhafte Lösungsmittel umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, DMF, NMP, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Um die Funktionalisierung zu ermöglichen, kann das Gemisch bei einer Temperatur größer oder gleich 10 °C und kleiner oder gleich 150 °C (z.B. RT) für eine Zeit länger oder gleich 2 Minuten und kürzer oder gleich 48 Stunden (z.B. 5 Minuten) gerührt werden.
  • Das erste Funktionalisierungsschema 900 kann eine Funktionalisierung eines Polycarbonats, das durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden kann (z.B. des ersten Polycarbonats 402) mit einem oder mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen (in 9 durch „TMSS“ repräsentiert) zeigen, welche eine oder mehrere zweite funktionelle Gruppen 902 (in 9 z.B. durch „R2“ repräsentiert) aufweisen können, um ein monosubstituiertes Produkt (z.B. das vierte Polycarbonat 904) zu bilden. Die zweite funktionelle Gruppe 902 kann aufweisen: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Amingruppen, Amidgruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Ketongruppen, Hydroxygruppen, Alkenylgruppen, Aldehydgruppen, Alkengruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder den mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 um Undecan handeln, wodurch das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen sein können.
  • Das zweite Funktionalisierungsschema 906 kann eine Funktionalisierung eines Polycarbonats, das durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden kann (z.B. des ersten Polycarbonats 402) mit einem oder mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen (in 9 durch „TMSS“ repräsentiert) zeigen, welche eine oder mehrere zweite funktionelle Gruppen 902 (in 9 z.B. durch „R2“ repräsentiert) aufweisen können, um ein bisubstituiertes Produkt (z.B. das fünfte Polycarbonat 908) zu bilden. Die zweite funktionelle Gruppe 902 kann aufweisen: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Amingruppen, Amidgruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Ketongruppen, Hydroxygruppen, Alkenylgruppen, Aldehydgruppen, Alkengruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder den mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 um Undecan handeln, wodurch das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen sein können.
  • Das dritte Funktionalisierungsschema 910 kann eine Funktionalisierung eines Polycarbonats, das durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden kann (z.B. des ersten Polycarbonats 402) mit einem oder mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen (in 9 durch „TMSS“ repräsentiert) zeigen, welche eine oder mehrere zweite funktionelle Gruppen 902 (in 9 z.B. durch „R2“ repräsentiert) aufweisen können, um ein anders bisubstituiertes Produkt (z.B. das sechste Polycarbonat 912) zu bilden. Die zweite funktionelle Gruppe 902 kann aufweisen: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Amingruppen, Amidgruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Ketongruppen, Hydroxygruppen, Alkenylgruppen, Aldehydgruppen, Alkengruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder den mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 um Undecan handeln, wodurch das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen sein können.
  • Das vierte Funktionalisierungsschema 914 kann eine Funktionalisierung eines Polycarbonats, das durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden kann (z.B. des ersten Polycarbonats 402) mit einem oder mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen (in 9 durch „TMSS“ repräsentiert) zeigen, welche eine oder mehrere zweite funktionelle Gruppen 902 (in 9 z.B. durch „R2“ repräsentiert) aufweisen können, um ein trisubstituiertes Produkt (z.B. das siebte Polycarbonat 916) zu bilden. Die zweite funktionelle Gruppe 902 kann aufweisen: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Amingruppen, Amidgruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Ketongruppen, Hydroxygruppen, Alkenylgruppen, Aldehydgruppen, Alkengruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder den mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 um Undecan handeln, wodurch das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen sein können.
  • Ein funktionalisiertes Polycarbonat kann zum Beispiel unter den folgenden beispielhaften Bedingungen und/oder ähnlichen Bedingungen gemäß den Funktionalisierungsschemen, die in 9 dargestellt sind, und/oder dem Verfahren 800 funktionalisiert werden. In einer mit Stickstoff gefüllten Handschuhbox kann ein 8-mL-Fläschchen, das mit einem Magnetrührstäbchen ausgestattet ist, befüllt werden mit: 25 mg (0,024 mmol) des ersten Polycarbonats 402; 0,25 mL NMP und/oder 5 µL einer 13,2-mg/mL-Vorratslösung von DBU·PhCO2H in NMP und 1 Mol-% Katalysatorzugabe je Perfluoraryl-Einheit. Das Reaktionsgemisch kann gerührt werden, bis die Feststoffe gelöst sind. Es können 17 mg (0,062 mmol) Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen zugegeben werden und das Reaktionsgemisch kann 5 min lang bei RT gerührt werden. Das Fläschchen kann aus der Handschuhbox entnommen werden und ein aliquoter Teil des Reaktionsgemisches wurde durch F-NMR analysiert, um die Umwandlung zu bestimmen. Die Probe wurde wiedergewonnen und das Rohmaterial wurde durch Dialyse gereinigt (Acetonitril/Isopropylalkohol 1:1).
  • 10 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Graphen 1000, welcher strukturelle Eigenschaften verschiedener Polycarbonate abbilden kann, die gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen (z.B. gemäß dem Verfahren 800 und/oder einem oder mehreren der Funktionalisierungsschemen, die in 9 dargestellt sind) funktionalisiert wurden. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Der Graph 1000 kann ein F-NMR-Spektrum für das erste Polycarbonat 402 zeigen.
  • 11 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Funktionalisierungsschemas 1100, welches eine Funktionalisierung eines oder mehrerer Polyurethane (die z.B. durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können) gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen (z.B. gemäß dem Verfahren 800) ermöglichen kann. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Obwohl ein oder mehrere bestimmte Reaktionspartner (z.B. das erste Polyurethan 702) abgebildet sind; werden weitere Ausführungsformen des Funktionalisierungsschemas 1100 ebenfalls in Betracht gezogen. Beispielsweise können die Grundmechanismen des Funktionalisierungsschemas 1100 gemäß den verschiedenen hierin beschriebenen Merkmalen auf andere Reaktionspartner (z.B. andere Polyurethane, die durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können) angewendet werden. Wie in 11 dargestellt, kann „n“ eine ganze Zahl größer oder gleich zwei und kleiner oder gleich eintausend sein.
  • Das Funktionalisierungsschema 1100 kann eine Funktionalisierung eines oder mehrerer Polyurethane, die durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können (z.B. das erste Polyurethan 702), mit einem oder mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen (in 11 durch „TMSS“ repräsentiert) zeigen, welche eine oder mehrere zweite funktionelle Gruppen 902 (in 11 z.B. durch „R2“ repräsentiert) aufweisen können, um ein funktionalisiertes Polyurethan-Polymer (z.B. das zweite Polyurethan 1102) zu bilden. Ähnlich wie bei der Funktionalisierung eines oder mehrerer Polycarbonate, welche eine Struktur aufweisen, die durch die chemische Formel 300 charakterisiert werden kann, können monosubstituierte Produkte (z.B. das vierte Polycarbonat 904) und/oder polysubstituierte Produkte (z.B. das fünfte Polycarbonat 908, das sechste Polycarbonat 912 und/oder das siebte Polycarbonat 916) erzeugt werden; durch das Funktionalisierungsschema 1100 können monosubstituierte Polyurethane (z.B. das zweite Polyurethan 1102) und/oder polysubstituierte Polyurethane (nicht dargestellt) erzeugt werden.
  • Die eine oder die mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 können aufweisen: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Amingruppen, Amidgruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Ketongruppen, Hydroxygruppen, Alkenylgruppen, Aldehydgruppen, Alkengruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder den mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 um Undecan handeln, wodurch das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen sein können.
  • Um die Funktionalisierung zu ermöglichen, können das eine oder die mehreren Polyurethane, die durch die chemische Formel 302 charakterisiert werden können, das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen und/oder ein Katalysator in einem Lösungsmittel gelöst werden, um ein Gemisch zu bilden. Der Katalysator kann ein Organokatalysator sein und ein basisches Salz aufweisen, wie z.B. ein Salz auf DBU-Basis und/oder Natriumdodecanoat. Das Lösungsmittel kann organisch und/oder polar sein. Beispielhafte Lösungsmittel umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, DMF, NMP, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Um die Funktionalisierung zu ermöglichen, kann das Gemisch bei einer Temperatur größer oder gleich 10 °C und kleiner oder gleich 150 °C (z.B. RT) für eine Zeit länger oder gleich 2 Minuten und kürzer oder gleich 48 Stunden (z.B. 5 Minuten) gerührt werden.
  • Das zweite Polyurethan 1002 kann unter den folgenden beispielhaften Bedingungen gemäß dem Funktionalisierungsschema 1100 und dem Verfahren 800 erzeugt werden. Auf einem Labortisch kann ein 8-mL-Fläschchen, ausgestattet mit einem Magnetrührstäbchen, befüllt werden mit: 50 mg (0,120 mmol) des ersten Polyurethans 702 Perfluorbenzylgruppen); 5,4 mg Natriumdodecanoat (20 Mol-% Katalysatorzugabe je Perfluorbenzylgruppe) und 0,050 mL DMF. Das Reaktionsgemisch kann gerührt werden, bis alle Feststoffe gelöst sind. Außerdem können 40 mg (0,144 mmol) Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen, 1,2 Äquivalente je Perfluorbenzyleinheit, zugegeben werden und das Reaktionsgemisch kann 5 min lang bei RT gerührt werden. Eine aliquote Menge kann entnommen und durch F-NMR analysiert werden, um die Umwandlung zu bestimmen (z.B. >95 %). Der Rest des Reaktionsgemisches kann durch Dialyse gereinigt werden (z.B. 20 % Wasser in MeOH für 24 Stunden, wobei das Lösungsmittel zweimal gewechselt wird).
  • 12 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Funktionalisierungsschemas 1200, welches eine Funktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen (welche z.B. eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 aufweisen können), die ein Polymer und/oder ein Monomer sein können, gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen (z.B. dem Verfahren 800) ermöglichen kann. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Obwohl ein oder mehrere bestimmte Reaktionspartner (z.B. der monomere Reaktionspartner 1202) abgebildet sind; werden weitere Ausführungsformen des Funktionalisierungsschemas 1200 ebenfalls in Betracht gezogen. Beispielsweise können die Grundmechanismen des Funktionalisierungsschemas 1200 gemäß den verschiedenen hierin beschriebenen Merkmalen auf andere Reaktionspartner (z.B. andere Monomere, die eine funktionelle Seitengruppe 104 aufweisen) angewendet werden. Reaktionspartner, die gemäß dem Funktionalisierungsschema 1200 funktionalisiert werden können, können Monomere und/oder Polymere umfassen, welche eine Molekülhauptkette aufweisen können, die an eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 gebunden sind, wobei die Molekülhauptkette aufweisen kann: eine oder mehrere Carbonatstrukturen, eine oder mehrere Urethanstrukturen, eine oder mehrere Amidstrukturen, eine oder mehrere Esterstrukturen, eine oder mehrere Etherstrukturen, eine oder mehrere Acrylatstrukturen und/oder eine oder mehrere Styrolstrukturen.
  • Das Funktionalisierungsschema 1200 kann eine Funktionalisierung eines oder mehrerer Monomere, welche eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 aufweisen können (z.B. des monomeren Reaktionspartners 1202), mit einem oder mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen (in 12 durch „TMSS“ repräsentiert) zeigen, welche eine oder mehrere zweite funktionelle Gruppen 902 (in 12 z.B. durch „R2“ repräsentiert) aufweisen können, um ein funktionalisiertes Monomer (z.B. das erste funktionalisierte Monomer 1204) zu bilden. Durch das Funktionalisierungsschema 1200 können monosubstituierte funktionalisierte Monomere (z.B. das erste funktionalisierte Monomer 1204) und/oder polysubstituierte funktionalisierte Monomere erzeugt werden.
  • Die eine oder die mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 können aufweisen: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Amingruppen, Amidgruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Ketongruppen, Hydroxygruppen, Alkenylgruppen, Aldehydgruppen, Alkengruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder den mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 um Undecan handeln, wodurch das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen sein können.
  • Um die Funktionalisierung zu ermöglichen, können das eine oder die mehreren monomeren Reaktionspartner, die eine oder mehrere funktionelle Seitengruppen 104 aufweisen können (z.B. der monomere Reaktionspartner 1202), das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen und/oder ein Katalysator in einem Lösungsmittel gelöst werden, um ein Gemisch zu bilden. Das Lösungsmittel kann organisch und/oder polar sein. Beispielhafte Lösungsmittel umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, DMF, NMP, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Um die Funktionalisierung zu ermöglichen, kann das Gemisch bei einer Temperatur größer oder gleich 10 °C und kleiner oder gleich 150 °C (z.B. RT) für eine Zeit länger oder gleich 2 Minuten und kürzer oder gleich 48 Stunden (z.B. 5 Minuten) gerührt werden.
  • Die nachstehende Tabelle 2 betrifft die Funktionalisierung des monomeren Reaktionspartners 1202 gemäß dem Funktionalisierungsschema 1200 mit verschiedenen Katalysatoren. Table 2
    Eintrag Katalysator Mol-% Umwandlung (%)
    1 Keiner - 6
    2 DBU·PhCO2H 20 >95
    3 Kaliumacetat 20 >95
    4 Natriumtrifluormethansulfonat 20 9
    5 Natriumtrifluoressigsäure 20 12
    6 Lithium-2-ethylhexanoat 20 >95
    Außerdem führten Experimente, bei denen Pyridinium-p-toluolsulfonat als ein Katalysator verwendet wurde, zu keiner Umwandlung. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Katalysatoren der Tabelle 2 auch mit dem Verfahren 800, den Funktionalisierungsschemen der 9 und/oder dem Funktionalisierungsschema 1200 anwendbar.
  • 13 zeigt ein Schaubild beispielhafter nicht-beschränkender funktionalisierter Polycarbonate, welche gemäß dem Verfahren 800 und/oder den in 9 dargestellten Funktionalisierungsschemen erzeugt werden können. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Beispielsweise kann das achte Polycarbonat 1302 eine Ausführungsform des vierten Polycarbonats 904 sein. Auch kann das neunte Polycarbonat 1304 gemäß dem Verfahren 800 und/oder den in 9 dargestellten Funktionalisierungsschemen aus dem zweiten Polycarbonat 404 erzeugt werden. Außerdem kann das zehnte Polycarbonat 1306 gemäß dem Verfahren 800 und/oder den in 9 dargestellten Funktionalisierungsschemen aus dem dritten Polycarbonat 406 erzeugt werden. Somit ist aus den Beispielen, die in 13 dargestellt sind, ersichtlich, dass die hierin beschriebene Funktionalisierung (z.B. in Bezug auf das Verfahren 800, die Funktionalisierungsschemen der 9 und/oder das Funktionalisierungsschema 1100) an Polymeren (z.B. Homopolymeren) und/oder Copolymeren (z.B. alternierenden Copolymeren, statistischen Copolymeren und/oder Block-Copolymeren) durchgeführt werden kann.
  • 14 zeigt einen Ablaufplan eines beispielhaften nicht-beschränkenden Verfahrens 1400, welches eine Oberflächenfunktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen kann. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 1400 angewendet werden, um Perfluoraryl-beschichtete Oberflächen zu funktionalisieren.
  • Bei 1402 kann das Verfahren 1400 In-Kontakt-Bringen einer chemischen Verbindung mit einem oder mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen aufweisen, um eine Zusammensetzung zu bilden. Die chemische Verbindung kann ein oder mehrere Monomere und/oder ein oder mehrere Polymere (z.B. Homopolymere, alternierende Copolymere, statistische Copolymere und/oder Block-Copolymere) aufweisen. Beispielsweise kann die chemische Verbindung auf einer Oberfläche eines Gegenstands angeordnet sein und das In-Kontakt-Bringen kann Verteilen (z.B. Sprühen und/oder Beschichten) der mit der chemischen Verbindung bedeckten Oberfläche mit dem einen oder den mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen aufweisen.
  • Bei 1404 kann das Verfahren 1400 Behandeln der Zusammensetzung aufweisen, um eine Funktionalisierung der Verbindung zu ermöglichen. Das Behandeln kann eine oder mehrere Wärmebehandlungen und eine oder mehrere chemische Behandlungen aufweisen. Beispielsweise kann die Zusammensetzung auf eine Härtungstemperatur (z.B. eine Temperatur größer oder gleich 150 °C und kleiner oder gleich 300 °C) erwärmt werden.
  • Bei 1406 kann das Verfahren 1400 Funktionalisieren der chemischen Verbindung durch kovalentes Binden des einen oder der mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen an eine Perfluoraryl-Seitengruppe der chemischen Verbindung aufweisen. Die chemische Verbindung kann eine Molekülhauptkette aufweisen, welche eine oder mehrere Perfluoraryl-Seitengruppen aufweist, die kovalent an die eine oder die mehreren elektronenziehenden Strukturen gebunden sind. Die eine oder die mehreren Perfluoraryl-Seitengruppen können zum Beispiel Perfluorphenyl-Seitengruppen sein. Durch das Funktionalisieren bei 1406 können monosubstituierte Produkte und/oder polysubstituierte Produkte erzeugt werden. Die geringe Oberflächenenergie von Fluor kann eine bevorzugte Orientierung der einen oder der mehreren Perfluorarylgruppen von einer Oberfläche weg ermöglichen, was die chemische Verbindung besser zugänglich für eine Substitution durch Nukleophile macht.
  • Anders als bei den funktionellen Seitengruppen 104, welche chemische Verbindungen aufweisen können, die durch die chemische Formel 100, 300 und/oder 302 charakterisiert werden können, welche eine Perfluorarylgruppe über eine Methylengruppe an eine Molekülhauptkette und/oder eine Verbindungsgruppe 306 binden, kann die chemische Verbindung des Verfahrens 1400 eine oder mehrere Perfluoraryl-Seitengruppen aufweisen, die direkt ohne eine oder mehrere Methylengruppen dazwischen an eine Molekülhauptkette gebunden sind. Außerdem können die eine oder die mehreren Perfluoraryl-Seitengruppen direkt an eine oder mehrere elektronenziehende Strukturen gebunden sein. Beispielhafte elektronenziehende Strukturen können, ohne darauf beschränkt zu sein, Amidstrukturen und/oder Sulfonamidstrukturen umfassen. Somit können die eine oder die mehreren Perfluoraryl-Seitengruppen einen Elektronenmangel aufweisen.
  • Bei 1408 kann das Verfahren 1400 gegebenenfalls Entfernen von Nebenprodukten der Funktionalisierung bei 1406 aufweisen. Zum Beispiel kann die Oberfläche abgespült und/oder auf andere Weise gewaschen werden, um Salz-Nebenprodukte zu entfernen, wodurch eine funktionalisierte Oberfläche erhalten wird, die frei von Verunreinigungen ist.
  • 15 zeigt ein Schaubild eines beispielhaften nicht-beschränkenden Funktionalisierungsschemas 1500, welches eine Funktionalisierung einer oder mehrerer chemischer Verbindungen gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen (z.B. dem Verfahren 1400) ermöglichen kann. Zur Verkürzung wird eine sich wiederholende Beschreibung gleicher Elemente, die in anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden, weggelassen. Obwohl ein oder mehrere bestimmte Reaktionspartner (z.B. der Reaktionspartner 1502) abgebildet sind; werden weitere Ausführungsformen des Funktionalisierungsschemas 1500 ebenfalls in Betracht gezogen. Beispielsweise können die Grundmechanismen des Funktionalisierungsschemas 1500 gemäß den verschiedenen hierin beschriebenen Merkmalen auf andere Reaktionspartner (z.B. andere chemische Verbindungen, welche eine Perfluoraryl-Seitengruppe aufweisen, die an eine elektronenziehende Struktur gebunden ist) angewendet werden.
  • Das Funktionalisierungsschema 1500 kann ein Erzeugen eines oder mehrerer funktionalisierter chemischer Verbindungen gemäß dem Verfahren 1400 ermöglichen. Beispielsweise kann die Funktionalisierung Funktionalisieren einer oder mehrerer Perfluorarylgruppen einer oder mehrerer chemischer Verbindungen mit einem oder mehreren Thiolen mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen (in 12 durch „TMSS“ repräsentiert) aufweisen. Die eine oder die mehreren Perfluorarylgruppen (z.B. Perfluorphenylgruppen) können direkt an eine oder mehrere elektronenziehende Strukturen gebunden sein (z.B. eine Amidgruppe und/oder eine Sulfonamidgruppe aufweisend), wodurch die eine oder die mehreren Perfluorarylgruppen einen Elektronenmangel erhalten. Das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen können eine oder mehrere zweite funktionelle Gruppen 902 (in 15 z.B. durch „R2“ repräsentiert) aufweisen. Die zweite funktionelle Gruppe 902 kann aufweisen: Alkylstrukturen, Arylstrukturen, Carboxylgruppen, Carbonylgruppen, Amingruppen, Amidgruppen, Ethergruppen, Estergruppen, Ketongruppen, Hydroxygruppen, Alkenylgruppen, Aldehydgruppen, Alkengruppen, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder den mehreren zweiten funktionellen Gruppen 902 um Undecan handeln, wodurch das eine oder die mehreren Thiole mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen Dodecanthiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppen sein können.
  • Die Funktionalisierung, die durch das Funktionalisierungsschema 1500 abgebildet wird, kann katalysatorfrei sein. Außerdem können durch die Funktionalisierung monosubstituierte funktionalisierte chemische Verbindungen (z.B. die erste funktionalisierte Verbindung 1504) und/oder polysubstituierte funktionalisierte chemische Verbindungen (z.B. die zweite funktionalisierte Verbindung 1506) erzeugt werden. Überdies kann die durch das Funktionalisierungsschema 1500 abgebildete Funktionalisierung: durch ein Lösungsmittel (z.B. NMP) ermöglicht werden; bei einer Temperatur größer gleich 10 °C und kleiner gleich 150 °C durchgeführt werden (z.B. bei RT) und eine Reaktionsdauer länger oder gleich 2 Minuten und kürzer oder gleich 48 Stunden aufweisen (z.B. 18 Stunden).
  • Außerdem soll der Begriff „oder“ statt eines exklusiven „oder“ ein umfassendes „oder“ bedeuten. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, soll „X verwendet A oder B“ alle der natürlich umfassten Permutationen bedeuten. Das heißt, wenn X A verwendet; X B verwendet oder X sowohl A als auch B verwendet, dann ist „X verwendet A oder B“ in allen vorstehenden Fällen erfüllt. Außerdem sollten die Artikel „ein“ und „eine“, wie in der Beschreibung und den anhängenden Zeichnungen verwendet, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie „ein oder mehrere“ bedeuten, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, dass eine Singularform gemeint ist. Wie hierin verwendet, werden die Begriffe „Beispiel“ und/oder „beispielhaft“ so verwendet, dass sie als ein Beispiel, ein Fall oder eine Veranschaulichung dienend bedeuten. Um Zweifel zu vermeiden, der hierin offenbarte Gegenstand wird durch solche Beispiele nicht beschränkt. Außerdem ist jede Erscheinungsform oder Ausgestaltung, die hierin als „ein Beispiel“ und/oder „beispielhaft“ beschrieben wird, nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Erscheinungsformen oder Ausgestaltungen auszulegen und sie soll äquivalente beispielhafte Strukturen und Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, nicht ausschließen.
  • Die vorstehende Beschreibung umfasst lediglich Beispiele für Systeme, Zusammensetzungen und Verfahren. Es ist natürlich nicht möglich, zum Zweck der Beschreibung der Offenbarung jede denkbare Kombination von Reagenzien, Produkten, Lösungsmitteln und/oder Gegenständen zu beschreiben, aber der Fachmann kann erkennen, dass viele weitere Kombinationen und Permutationen der vorliegenden Offenbarung möglich sind. Ferner sollen in dem Maße, wie die Begriffe „umfasst“, „weist auf“, „besitzt“ und dergleichen in der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen, den Anhängen und den Zeichnungen verwendet werden, solche Begriffe ähnlich umfassend sein wie der Begriff „aufweisend“, so wie „aufweisend“ (comprising) ausgelegt wird, wenn es als Überleitungswort (transitional word) in einem Anspruch benutzt wird. Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen dienen der Veranschaulichung, sollen aber nicht erschöpfend oder auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein. Dem Fachmann werden viele Modifikationen und Variationen ersichtlich sein, ohne vom Umfang der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Grundsätze der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder die technische Verbesserung gegenüber marktüblichen Technologien bestmöglich zu erläutern oder um anderen Fachleuten zu ermöglichen, die hierin offenbarten Ausführungsformen zu verstehen.

Claims (25)

  1. Chemische Verbindung, aufweisend: eine Molekülhauptkette; und eine funktionelle Seitengruppe, die an die Molekülhauptkette gebunden ist, wobei die funktionelle Seitengruppe eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweist.
  2. Chemische Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Molekülhauptkette eine Struktur aufweist, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Carbonatstruktur, einer Urethanstruktur, einer Amidstruktur, einer Esterstruktur, einer Etherstruktur, einer Acrylatstruktur und einer Styrolstruktur.
  3. Chemische Verbindung nach Anspruch 2, wobei die funktionelle Seitengruppe eine Perfluorbenzylgruppe ist.
  4. Chemische Verbindung nach Anspruch 3, wobei die Molekülhauptkette ferner eine zweite Struktur aufweisen kann, ausgewählt aus einer zweiten Gruppe, bestehend aus einer Alkylstruktur und einer Arylstruktur.
  5. Chemische Verbindung nach Anspruch 4, wobei die chemische Verbindung aus einer dritten Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Monomer und einem Polymer.
  6. Polymer, aufweisend: eine Molekülhauptkette, die eine Polycarbonatstruktur aufweist; und eine funktionelle Seitengruppe, die kovalent an die Molekülhauptkette gebunden ist, wobei die funktionelle Seitengruppe eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweist.
  7. Polymer nach Anspruch 6, wobei das Polymer aus einer Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem Homopolymer, einem Triblock-Copolymer und einem Diblock-Copolymer.
  8. Polymer nach Anspruch 7, wobei das Polymer ferner eine funktionelle Gruppe aufweist, die kovalent an die Molekülhauptkette gebunden ist, und wobei die funktionelle Gruppe aus einer anderen Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer Alkylgruppe und einer Arylgruppe.
  9. Polymer nach Anspruch 8, wobei die funktionelle Seitengruppe über eine Verbindungsgruppe kovalent an die Molekülhauptkette gebunden ist.
  10. Polymer nach Anspruch 9, wobei die funktionelle Seitengruppe eine Perfluorbenzylgruppe ist.
  11. Polymer, aufweisend: eine Molekülhauptkette, die eine Polyurethanstruktur aufweist; und eine funktionelle Seitengruppe, die kovalent an die Molekülhauptkette gebunden ist, wobei die funktionelle Seitengruppe eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweist.
  12. Polymer nach Anspruch 11, wobei die Molekülhauptkette ferner eine Carbamatgruppe aufweist.
  13. Polymer nach Anspruch 12, wobei die funktionelle Seitengruppe kovalent an eine Aminogruppe der Polyurethanstruktur gebunden ist.
  14. Polymer nach Anspruch 13, wobei die funktionelle Seitengruppe eine Perfluorbenzylgruppe ist.
  15. Polymer nach Anspruch 14, wobei die Carbamatgruppe von einem Isocyanat abgeleitet ist.
  16. Verfahren, aufweisend: Funktionalisieren einer chemischen Verbindung durch kovalentes Binden eines Thiols mit Trimethylsilyl-Schutzgruppe an eine funktionelle Seitengruppe der chemischen Verbindung in Gegenwart eines Katalysators, wobei die funktionelle Seitengruppe eine Perfluorarylgruppe und eine Methylengruppe aufweist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, ferner aufweisend: Lösen der chemischen Verbindung, des Thiols mit Trimethylsilyl-Schutzgruppe und des Katalysators in einem Lösungsmittel, um eine Lösung zu bilden.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner aufweisend: Rühren der Lösung bei einer Temperatur größer oder gleich 10 Grad Celsius (°C) und kleiner oder gleich 150 °C für eine Zeit länger oder gleich 2 Minuten und kürzer oder gleich 48 Stunden.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Katalysator ein basisches Salz ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die funktionelle Seitengruppe eine Perfluorbenzylgruppe ist, wobei die chemische Verbindung eine Molekülhauptkette aufweist und wobei die Molekülhauptkette eine Struktur aufweist, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Polycarbonatstruktur und einer Polyurethanstruktur.
  21. Verfahren, aufweisend: Funktionalisieren einer chemischen Verbindung durch kovalentes Binden eines Thiols mit Trimethylsilyl-Schutzgruppe an eine Perfluoraryl-Seitengruppe der chemischen Verbindung, wobei die chemische Verbindung eine Molekülhauptkette aufweist und die Molekülhauptkette die Perfluoraryl-Seitengruppe an eine elektronenziehende Struktur gebunden aufweist.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die elektronenziehende Struktur aus einer Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer Amidstruktur und einer Sulfonamidstruktur.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, ferner aufweisend: In-Kontakt-Bringen der chemischen Verbindung mit dem Thiol mit Trimethylsilyl-Schutzgruppe, um eine Zusammensetzung zu bilden.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, ferner aufweisend: Wärmebehandeln der Zusammensetzung, um die Funktionalisierung zu ermöglichen.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Perfluoraryl-Seitengruppe eine Perfluorphenylgruppe ist.
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