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The design of complex macromolecular architectures has driven macromolecular engineering over the past decades. The introduction of supramolecular chemistry into polymer chemistry provides novel opportunities for the generation of macromolecular architecture with specific functions. Cyclodextrins are attractive design elements as they form supramolecular inclusion complexes with hydrophobic guest molecules in aqueous solution affording the possibility to combine a large variety of building blocks to form novel macromolecular architectures. In the present critical review, the design of a broad range of macromolecular architectures driven by cyclodextrin host/guest chemistry is discussed, including supramolecular block copolymers, polymer brushes, star and branched polymers. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The modulation of the cloud point of aqueous poly(N,N-diethylacrylamide) solutions via the formation of supramolecular cyclodextrin complexes with hydrophobic end groups, namely adamantyl, tert-butyl phenyl and azobenzene, synthesized via RAFT polymerization is described. The dependence of the apparent cloud points after cyclodextrin complexation is investigated with respect to the type and quantity of the guest end group, the polymer chain length and the cyclodextrin/end group ratio. Furthermore, the effect is reversed via the addition of guest molecules or via biocompatible enzymatic degradation of the cyclodextrins entire. The modulation of the cloud point of poly(N,N- diethylacrylamide) in aqueous solution via the formation of supramolecular cyclodextrin-based host/guest complexes is presented as well as the reversal of the effect via addition of competing guest molecules or biocompatible enzymatic degradation of the cyclodextrins. © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

A novel triblock macromolecular architecture based on cyclodextrin (CD) complexation is presented. A CD-functionalized biocompatible poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide) (PHPMA) building block (3800 ≤ M n ≤ 10 600 g mol-1; 1.29 ≤ Crossed D sign M ≤ 1.46) and doubly guest-containing poly(N,N-dimethylacrylamide) (PDMAAm) (6400 ≤ Mn ≤ 15 700 g mol-1; 1.06 ≤ Crossed D signM ≤ 1.15) and poly(N,N-diethylacrylamide) (PDEAAm) (5400 ≤ Mn ≤ 12 100 g mol-1; 1.11 ≤ Crossed D signM ≤ 1.33) segments were prepared via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization and subsequently utilized for the formation of a well-defined supramolecular ABA triblock copolymer. The block formation was evidenced via dynamic light scattering (DLS), nuclear Overhauser effect spectroscopy (NOESY), and turbidity measurements. Furthermore, the connection of the blocks was proven to be temperature responsive and - in the case of azobenzene guests - responsive to the irradiation with UV light. The application of these stimuli leads to the disassembly of the triblock copolymer, which was shown to be reversible. In the case of PDEAAm containing triblock copolymers, the temperature-induced aggregation was investigated as well. © 2013 American Chemical Society.

In der vorliegenden Arbeit sollten sowohl neue Polyharnstoffe als auch makrozyklische Harnstoffe bzw. Amidine auf Basis von 2,6-Diaminopyridin im Hinblick auf eine potentielle Anwendung in der supramolekulare Chemie hergestellt und charakterisiert werden. Ab initio-Berechnungen zufolge, sollten die linearen Harnstoffoligomere aufgrund von nichtkovalenten Wechselwirkungen ab dem Tetramer eine helikale Struktur aufweisen. In dieser Arbeit sollten die Harnstoffoligomere über einen stufenweisen Aufbau mit 2,6-Diaminopyridin (2,6-DAPy) bzw. dem Dimermolekül als Ausgangsstoff synthetisiert werden. Die Idee war unter Verwendung des Dimers im ersten Aufbauschritt das lineare Tetramer als Hauptprodukt zu erhalten und die Bildung von zyklischen Trimeren zu unterbinden. Bei der Darstellung der Harnstoffoligomere mit einem Überschuss an 2,6-DAPy und N,N'-Carbonyldiimidazol (CDI) bei 100 °C und bei Raumtemperatur in DMSO wurden Harnstoffgemische aus linearem Dimer (linH-Di), Trimer (linH-Tri), Tetramer (linH-Tetra) und zyklischem Trimer (cyH-Tri1) erhalten. Eine Trennung dieser durch Extraktion oder mittels Säulenchromatographie konnte aufgrund der strukturellen Ähnlichkeiten der Verbindungen nicht durchgeführt werden. Allerdings konnte durch Verwendung von THF das lineare Dimer bei Raumtemperatur rein erhalten werden. Eine Umsetzung des Dimers linH-Di mit CDI in DMSO bei 100 °C führte nicht zu den gewünschten offenkettigen Harnstoffen, sondern zu zyklischen Verbindungen. NMR-Untersuchungen zeigten, dass es sich hierbei um ein Gemisch aus zwei zyklischen Trimeren und einem zyklischen Tetramer handelt. Zwei Hauptgründe sind für die Bildung der Zyklen im Falle des Dimers als Ausgangsstoff verantwortlich: Erstens ist das Dimer in DMSO bei höheren Temperaturen instabil, was durch entsprechende Versuche bei 100 bis 140 °C gezeigt werden konnte. In den NMR-Spektren sind neben dem zyklischen Trimer cyH-Tri1 sowohl lineare Harnstoffe linH-Tri und linH-Tetra als auch das 2,6-Diaminopyrid

We report the formation of a novel class of supramolecular miktoarm star polymers via cyclodextrin host-guest chemistry. Reversible addition- fragmentation chain transfer polymerization from difunctional guest- or alkyne-containing chain transfer agents and copper(i)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition leads to host- and guest-containing acrylamido polymers, namely poly(N,N-dimethylacrylamide) and poly(N,N-diethylacrylamide). Subsequently, a supramolecular miktoarm star polymer was formed and characterized via dynamic light scattering and rotating frame nuclear Overhauser effect spectroscopy. © 2012 The Royal Society of Chemistry.

The first aqueous reversible addition-fragmentation transfer (RAFT) polymerization of N,N-dimethylacrylamide (DMAAm), N,N-diethylacrylamide (DEAAm), and N-isopropylacrylamide (NIPAAm) utilizing host/guest complexes of cyclodextrin and hydrophobic chain transfer agents (CTAs) at 25 °C is described. Three novel guest-functionalized CTAs, namely 4-(tert-butyl)phenyl 2-(((ethylthio)carbonothioyl)thio)-2-methylpropanoate, bis(4-tert-butyl)benzyl carbonotrithioate, and benzyl (3-((4-(tert-butyl)phenyl)amino)-3-oxopropyl) carbonotrithioate, were synthesized and employed in aqueous RAFT polymerizations. The presented technique allows for the facile preparation of hydrophilic polymers with hydrophobic end groups in aqueous environments. The living/controlled radical polymerization afforded high molecular masses (7500 ≥ Mn ≥ 116 000 g mol-1 for poly(DMAAm), 2500 ≥ Mn ≥ 150 000 g mol-1 for poly(DEAAm), and 4000 ≥ Mn ≥ 50 000 g mol-1 for poly(NIPAAm)) with low PDIs (1.06 ≥ PDI ≥ 1.54 for poly(DMAAm), 1.05 ≥ PDI ≥ 1.39 for poly(DEAAm), and 1.15 ≥ PDI ≥ 1.46 for poly(NIPAAm)). To confirm the living character of the polymerizations, kinetic measurements were undertaken that evidence a linear evolution of molecular weight with conversion. Furthermore, chain extensions were carried out that indicate a very high reinitiation efficiency (poly(DMAAm): from 10 500 to 97 500 g mol-1, PDI = 1.08; poly(DEAAm): from 8500 to 83 000 g mol-1, PDI = 1.13; poly(NIPAAm): from 9000 to 90 000 g mol-1, PDI = 1.11). The resulting polymers were thoroughly characterized via N,N-dimethylacetamide (DMAc) size exclusion chromatography, 1H NMR, and electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS). © 2011 American Chemical Society.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Synthese und Strukturaufklärung von neuartigen, chromophoren Barbituraten, welche als selektive Chemosensoren verwendet werden können. Als Schlüsselverbindungen dienten 5-(4-Nitrophenyl)-barbiturate, deren Enolisierungsfähigkeit systematisch untersucht wurden. Des Weiteren konnten SCHIFFschen Basen, Pyridinium-Barbiturat-Betain-Farbstoffe sowie ein fluoreszenzaktive Naphthalimid synthetisiert werden, in welchen der Barbitursäure-Substituent ebenfalls elektronenschiebende Eigenschaften aufweist. Die individuelle Interaktion der Barbiturate mit der Solvensumgebung wurde mittels Lineare-Solvatations-Energie (LSE)- Beziehungen unter Verwendung der empirischen Lösungsmittelparameter nach KAMLET-TAFT und CATALÁN untersucht. Besonderes Augenmerk lag auf dem Studium der molekularen Erkennung von ausgewählten Chromophoren mit Nukleinbasen und strukturell verwandten Verbindungen. Hierzu gelang es die supramolekularen Bindungsphänomene über Wasserstoffbrücken und die Beeinflussung des chromophoren Systems sowohl im Festkörper als auch in Lösung zu verfolgen.

This dissertation describes the electrochemical synthesis of conducting polypyrrole (PPy), poly(N-methylpyrrole) (PNMPy), poly(3-methylpyrrole) (P3MPy), poly(pyrrole-2,6-dimethyl-β-cyclodextrin) P(Py-β-DMCD), poly(N-methylpyrrole-2,6-dimethyl-β-cyclodextrin) P(NMPy-β-DMCD) and poly(3-methylpyrrole-2,6-dimethyl-β-cyclodextrin) P(3MPy-β-DMCD) films by electrode potential cycling on a gold electrode in aqueous and nonaqueous (acetonitrile) electrolyte solutions containing lithium perchlorate. The resulting products were characterized by cyclic voltammetry, in situ UV-Vis spectroscopy, ex situ FT-IR spectroscopy, in situ surface enhanced Raman scattering (SERS) and in situ resistance measurements. For electrosynthesis of polymers in the presence of cyclodextrin, a (1:1) (mole-mole) compounds (host-guest-complex) of β-DMCD with Py, NMPy and 3MPy, respectively; previously characterized with proton NMR spectroscopy was used as starting material. Different cyclic voltammetric behavior was observed for polymers in aqueous and nonaqueous solutions during electrosynthesis. The results show that in nonaqueous solutions the oxidation potential of Py, NMPy and 3MPy monomers increases in the presence of cyclodextrin. The same results were observed for P(Py-β-DMCD) and P(NMPy-β-DMCD) in aqueous solution. The slight shift of the oxidation peak for polymers in the presence of cyclodextrin (CD) compared to polymers in absence of CD may be a result of the hydrophobic monomer partly or entirely included in the CD hydrophobic interior cavity. In situ resistance measurements of the PPy and PNMPy show that films prepared in acetonitrile solution have less resistance than those synthesized in aqueous solutions. Meanwhile, the results show that the resistance of the polymer increased in the following order PPy < P3MPy < PNMPy and P(Py-β-DMCD) < P(3MPy-β-DMCD) < P(NMPy-β-DMCD). The FT-IR spectroscopy was used to identify the polymers and to find evidence for the presence of the CD in the mate, Diese Dissertation beschreibt die elektrochemische Synthese von leitfähigem Polypyrrol (PPy), Poly-N-Methylpyrrol (PNMPy), Poly(3-Methylpyrrol) (P3MPy), Poly(Pyrrol-2,6-dimethyl-β-cyclodextrin) P(Py-β-DMCD), Poly(N-Methylpyrrol-2,6-dimethyl-β-cyclodextrin) P(NMPy-β-DMCD) und Poly(3-Methylpyrrol-2,6-dimethyl-β-cyclodextrin) P(3MPy-β-DMCD) auf einer Goldelektrode durch Potentialzyklen in wässrigen und nichtwässrigen (Acetonitril) Elektrolytlösungen mit Lithiumperchlorat als Leitsalz. Die erhaltenen Stoffe wurden mit zyklischer Voltammetrie, in situ UV-Vis-Spektroskopie, ex situ FT-IR Spektroskopie, in situ oberflächen verstärkter Ramanspektroskopie (SERS) und in situ Widerstandmessungen charakterisiert. Für die Elektrosynthese der Polymere in Gegenwart von Cyclodextrin wurden 1:1 (Molverhältnis) Verbindungen (Wirt-Gast-Komplex) von β-DMCD mit Py, NMPy und 3MPy resp., charakterisiert mit Proton-NMR-Spektroskopie, als Ausgangsmaterial eingesetzt. Die zyklischen Voltammogramme ergaben unterschiedliches Verhalten der Polymere in wässrigen und nichtwässrigen Lösungen während der Elektrosynthese. Die Ergebnisse zeigen, dass sich in nichtwässrigen Lösungen das Oxidationspotenzial von Py, NMPy und 3MPy-Monomeren bei Anwesenheit von Cyclodextrin erhöht. Dieselben Resultate ergaben sich für P(Py-β-DMCD) und P(NMPy-β-DMCD) in wässriger Lösung. Die leichte Verschiebung des Oxidationspeaks der Polymere bei Anwesenheit von Cyclodextrin (CD) verglichen mit den Polymeren bei Abwesenheit von CD könnte das Resultat der teilweise oder vollständig im hydrophoben Hohlraum der CD eingeschlossenen hydrophoben Monomere sein. In situ Leitfähigkeitsmessungen von PPy und PNMPy zeigen, dass Filme, die in Acetonitrillösungen hergestellt wurden besser leitfähig sind als die Filme, die in wässrigen Lösungen hergestellt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass der Widerstand der Polymere in der folgenden Reihenfolge steigt: PPy < P3MPy < PNMPy and P(Py-β-DMCD) < P(3MPy-β-DMCD) < P(NMPy-β-DMCD). Die FT-IR