Miktoarm polymers, a relatively new and unique class of macromolecules, constitute a topical area of research due to their intriguing properties which can be tailored by varying their polymeric arms. Much emphasis has been placed in the recent past in developing synthetic methodologies to these star polymers, and examining their self-assembly behavior in solution. In this thesis, a simple and highly versatile synthetic methodology to ABC type miktoarm star polymers is developed using a combination of highly efficient Cu(I) catalyzed cycloaddition between an alkyne and azide, and ring opening polymerization. To carry out these reactions in sequence, a molecular building block with three orthogonal functionalities was first designed. The two alkynes on this trifunctional core were deprotected sequentially, and coupled with azide terminated poly(ethylene glycol) (PEG) and polystyrene (PS) respectively, using "click" chemistry. It was then followed by ring-opening polymerization of caprolactone at the third reactive centre of the building block. Using this methodology, a library of miktoarm polymers were prepared and characterized using a variety of techniques including 1H and 13C{1H} NMR and gel permeation chromatography. Aqueous self-assembly of these star polymers was examined using dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM). These miktoarm polymers form spherical micelles which were found to be stable over time, and an inverse relationship between the size of poly(ethylene glycol) and the hydrodynamic diameter of the micelles was observed. The sizes from DLS correlated well to those obtained from TEM which showed the presence of spherical micelles composed of a mixed PS and PCL core, with a PEG corona. The miktoarm polymer (PEG775-PS2700-PCL6900) showed a mixture of micelles and worm-like structures resembling a pearl necklace. The ability of miktoarm polymers to encapsulate small molecules was evaluated using disperse red 1, and / Les polymères de type « miktoarm », une relativement nouvelle et unique classe de macromolecules, constituent un domaine de recherche d'actualité étant donné leur propriétés intrigantes qui peuvent être adaptées en faisant varier leurs bras polymériques. L'emphase a récemment été mis sur le développement de méthodologies synthétiques pour la formation de ces polymères en forme d'étoile, et sur l'étude de leur comportement d'auto-assemblage en solution. Dans cette thèse, une méthodologie simple et hautement versatile pour la formation de polymères en forme d'étoile « miktoarm » de type ABC a été développée en faisant usage d'une combinaison de la très efficace réaction de cycloaddition entre un alcyne et un azide catalysée par le Cu(I), et de la polymérisation par ouverture de cycle. Pour effectuer ces réactions en séquence, un coeur comprenant trois fonctionalités orthogonales a été conçu. Les deux alcynes de ce cur trifonctionnel ont été déprotégés en séquence, et couplés avec un azidure de poly(éthylène glycol) (PEG) et de polystyrène (PS), respectivement, en faisant usage de la chimie « click ». La réaction de polymérisation du caprolactone (CL) par ouverture de cycle a ensuite été effectuée au troisième centre réactif de ce coeur. En faisant usage de cette méthodologie, une librairie de polymères « miktoarm » a été préparée et caractérisée en utilisant une variété de techniques incluant la RMN de 1H et de 13C{1H} ainsi que la chromatographie sur gel perméable. L'auto-assemblage aqueux de ces polymères en forme d'étoile a été examiné en utilisant la diffusion dynamique de la lumière (« DLS ») et la microscopie électronique en transmission (« TEM »). Ces polymères « miktoarm » forment des micelles sphériques qui se sont avérées stables avec le temps, et une relation inverse entre la taille du poly(éthylène glycol) et le diamètre hydrodynamique des micelles a été obs
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.92397 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Khanna, Kunal |
| Contributors | Ashok K Kakkar (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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