TỔNG hợp POLYME PHÂN hủy SINH học

X. TỔNG HỢP POLYME X. TỔNG HỢP POLYME PHÂN HỦY SINH HỌC PHÂN HỦY SINH HỌC X.1:LÝ THUYẾT CHUNG VỀ TỔNG HỢP X.1:LÝ THUYẾT CHUNG VỀ TỔNG HỢP POLYME POLYME Tương tự như polyme truyền thống, polyme phân Tương tự như polyme truyền thống, polyme phân hủy sinh học cũng được tổng hợp dựa trên các hủy sinh học cũng được tổng hợp dựa trên các phản ứng chính là phản ứng chính là Trùng hợp Trùng hợp và và Trùng ngưng Trùng ngưng . . Hiện nay, khi khoa học và công nghệ NANO phát Hiện nay, khi khoa học và công nghệ NANO phát triển, trong tổng hợp vật liệu nano y sinh còn triển, trong tổng hợp vật liệu nano y sinh còn xuất hiện các phương pháp tổng hợp khác như xuất hiện các phương pháp tổng hợp khác như Tự lắp ráp Tự lắp ráp (TLR). (TLR). 1. 1. Tự lắp ráp (TLR) Tự lắp ráp (TLR) : :  TLR là quá trình tự tổ chức của 2 hay nhiều TLR là quá trình tự tổ chức của 2 hay nhiều thành phần thành một khối lớn thông qua các thành phần thành một khối lớn thông qua các liên kết đồng và/hoặc phi đồng hóa trị. TLR phân liên kết đồng và/hoặc phi đồng hóa trị. TLR phân tử là một cách tiếp cận tuyệt vời để chế tạo các tử là một cách tiếp cận tuyệt vời để chế tạo các cấu trúc siêu phân tử. - được tạo thành bởi các cấu trúc siêu phân tử. - được tạo thành bởi các liên kết phi đồng hóa trị yếu- đáng chú ý là liên liên kết phi đồng hóa trị yếu- đáng chú ý là liên kết H, liên kết ion, tương tác kỵ nước, van der kết H, liên kết ion, tương tác kỵ nước, van der Waals và liên kết H qua nước. Mặc dù khi đứng Waals và liên kết H qua nước. Mặc dù khi đứng riêng, các liên kết này tương đối yếu nhưng trong riêng, các liên kết này tương đối yếu nhưng trong tổng thể chung, chúng chi phối quá trình hình tổng thể chung, chúng chi phối quá trình hình thành cấu trúc của tất cả các đại phân tử sinh thành cấu trúc của tất cả các đại phân tử sinh học và ảnh hưởng đến tương tác của chúng với học và ảnh hưởng đến tương tác của chúng với các phân tử khác. các phân tử khác.  Tất cả các phân tử sinh học, bao gồm peptide và Tất cả các phân tử sinh học, bao gồm peptide và protein, tương tác và tự tổ chức thành các cấu protein, tương tác và tự tổ chức thành các cấu trúc xác định, có chức năng. Bằng cách quan sát trúc xác định, có chức năng. Bằng cách quan sát quá trình các cấu trúc siêu phân tử lắp ráp trong quá trình các cấu trúc siêu phân tử lắp ráp trong tự nhiên, chúng ta có thể bắt đầu khai thác sự tự nhiên, chúng ta có thể bắt đầu khai thác sự TLR để tạo ra những vật liệu tổng hợp hoàn toàn TLR để tạo ra những vật liệu tổng hợp hoàn toàn mới. DNA, peptide và protein là các khối cấu mới. DNA, peptide và protein là các khối cấu trúc đa tác dụng để lắp ráp các vật liệu. trúc đa tác dụng để lắp ráp các vật liệu.  Tự nhiên luôn sử dụng chúng như các bộ khung Tự nhiên luôn sử dụng chúng như các bộ khung để tạo ra rất nhiều loại vật liệu khác nhau để tạo ra rất nhiều loại vật liệu khác nhau (collagen, keratin…). (collagen, keratin…).  Phản ứng trùng ngưng Phản ứng trùng ngưng 1.Định nghĩa : Phản ứng trùng ngưng là phản ứng 1.Định nghĩa : Phản ứng trùng ngưng là phản ứng xẩy ra giữa các nhóm chức của monome để hình xẩy ra giữa các nhóm chức của monome để hình thành polyme, đồng thời tách ra sản phẩm thấp thành polyme, đồng thời tách ra sản phẩm thấp phân tử phân tử 2.Phản ứng trùng ngưng cân bằng: 2.Phản ứng trùng ngưng cân bằng:  Cũng như phản ứng ngưng tụ thấp phân tử, như Cũng như phản ứng ngưng tụ thấp phân tử, như phản ứng este hoá: phản ứng este hoá: R-COOH + HOR’ RCOOR’ + H2O R-COOH + HOR’ RCOOR’ + H2O  Hằng số cân bằng K: Hằng số cân bằng K:  Hằng số cân bằng phụ thuộc vào bản chất Hằng số cân bằng phụ thuộc vào bản chất nhóm chức, không phụ thuộc vào gốc nên có nhóm chức, không phụ thuộc vào gốc nên có thể tổng quát hoá: thể tổng quát hoá: OHRRCOOH HOHRCOOR CC CC K ' ' ⋅ ⋅ = OHCOOH HOHCOO CC CC K ⋅ ⋅ =  Động học của phản ứng trùng ngưng cũng như Động học của phản ứng trùng ngưng cũng như động học của hợp chất thấp phân tử đơn chức và động học của hợp chất thấp phân tử đơn chức và hằng số cân bằng của trùng ngưng cũng không hằng số cân bằng của trùng ngưng cũng không phụ thuộc vào khối lượng phân tử của polyme. phụ thuộc vào khối lượng phân tử của polyme.  Trong phản ứng cân bằng, để chuyển dịch cân Trong phản ứng cân bằng, để chuyển dịch cân bằng cần phải loại hợp chất thấp phân tử ra khỏi bằng cần phải loại hợp chất thấp phân tử ra khỏi phản ứng. Lượng hợp chất thấp phân tử tách ra, phản ứng. Lượng hợp chất thấp phân tử tách ra, các nhóm chức trong monome và nhóm chức mới các nhóm chức trong monome và nhóm chức mới hình thành cũng như hệ số trùng hợp hay khối hình thành cũng như hệ số trùng hợp hay khối lượng phân tử polyme đều liên quan tới hằng số lượng phân tử polyme đều liên quan tới hằng số cân bằng, cân bằng,  Trong phản ứng trùng ngưng: Trong phản ứng trùng ngưng: nX-R-Y X-(-R-Z-)n-R-Y + (n-1)a nX-R-Y X-(-R-Z-)n-R-Y + (n-1)a  X, Y là nhóm chức ban đầu, X, Y là nhóm chức ban đầu,  Z là nhóm nhức mới hình thành trong Z là nhóm nhức mới hình thành trong polyme, polyme,  a là chất thấp phân tử tách ra. a là chất thấp phân tử tách ra.  Nếu đặt: Nếu đặt:  No = số phân tử của hợp chất hai chức ban No = số phân tử của hợp chất hai chức ban đầu bằng số nhóm chức X và Y đầu bằng số nhóm chức X và Y  N = số phân tử polyme bằng số nhóm chức N = số phân tử polyme bằng số nhóm chức X và Y còn lại lúc kết thúc phản ứng X và Y còn lại lúc kết thúc phản ứng  Na = số phân tử của chất thấp phân tử a ở Na = số phân tử của chất thấp phân tử a ở trạng thái cân bằng trạng thái cân bằng  Nz = (N0 – N) = số liên kết Z tạo thành Nz = (N0 – N) = số liên kết Z tạo thành  f = độ chức trung bình của monome trong f = độ chức trung bình của monome trong hỗn hợp hỗn hợp  Số lượng nhóm chức trong hỗn hợp ban đầu Số lượng nhóm chức trong hỗn hợp ban đầu là f.No. là f.No.  Mỗi phản ứng ngưng tụ sẽ chi phí hai nhóm chức Mỗi phản ứng ngưng tụ sẽ chi phí hai nhóm chức và một phân tử monome nên quá trình trùng và một phân tử monome nên quá trình trùng ngưng sẽ chi phí (N0 – N) phân tử và 2(N0 – N) ngưng sẽ chi phí (N0 – N) phân tử và 2(N0 – N) nhóm chức. nhóm chức.  Độ sâu chuyển hoá x của phản ứng là độ nhóm Độ sâu chuyển hoá x của phản ứng là độ nhóm chức đã phản ứng: chức đã phản ứng: ( ) 000 0 0 0 222 22 N N fffN N fN N fN NN x ⋅−=−= − =  Độ trùng hợp trung bình làĠ, để thu được Độ trùng hợp trung bình làĠ, để thu được N phân tử polyme cần có NĮ phân tử N phân tử polyme cần có NĮ phân tử monome, do đó: monome, do đó: NPN ⋅= − 0 − = P N N 1 0 [...]... chảy của monome và polyme khoảng 200-300 0C, trong dòng khí trơ và khuấy Để thu được polyme tốt hơn, thường cuối phản ứng được tiến hành trong chân không và loại hết chất thấp phân tử ra khỏi khối polyme Phản ứng cho khối lượng phân tử lớn nhưng tính đồng đều về khối lượng phân tử thấp  b) Trùng ngưng trong dung dịch Phản ứng tiến hành trong dung môi có khả năng hoà tan monome, còn polyme có thể tan... tiến hành trong dung môi có khả năng hoà tan monome, còn polyme có thể tan hay không tan Trường hợp polyme tan có khối lượng phân tử cao hơn Phản ứng trùng ngưng trong dung môi cho phép tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn, polyme có khối lượng phân tử thấp hơn trong nóng chảy nhưng tính đồng đều về khối lượng phân tử cao hơn  c) Trùng ngưng trong tướng rắn: Phản ứng trùng ngưng trong tướng rắn thực hiện... cân bằng rút ngắn hơn và thu được polyme có khối lượng phân tử cao hơn  Nhiệt độ: nhiệt độ làm tăng hằng số cân bằng đối với phản ứng thu nhiệt và giảm đối với phản ứng phát nhiệt Khối lượng phân tử thay đổi theo hằng số cân bằng Hiệu ứng nhiệt của phản ứng trùng ngưng thường không lớn, khoảng 8-10 kcal/mol, do đó, nhiệt độ phản ứng ít ảnh hưởng đến khối lượng phân tử polyme, song tăng nhiệt độ đưa... lượng phân tử của polyme cực đại khi giữ được tính đương lượng của monome Sự dư một trong hai cấu tử đều làm giảm khối lượng phân tử, chẳng hạn, trùng ngưng hexametylendiamin với axit adipic khi dư 0.09% một trong hai cấu tử làm giảm khối lượng phân tử đi 10 lần  Phương pháp tiến hành trùng ngưng cân bằng: a) Trùng ngưng nóng chảy: Phản ứng được tiến hành ở trạng thái nóng chảy của monome và polyme. .. ra trên bề mặt hai tướng không hòa tan -KLPT phụ thuộc vào đương lượng monome -Tốc độ phản ứng cao -Khi tăng nhiệt độ, HS và KLPT giảm -Khi có chất nhũ tương, HS và KLPT tăng -Polyme chịu ảnh hưởng của Dung môi  TỔNG HỢP BIOPOLYME Synthesis of ricinoleic acid based monomers Synthesis of non-linear fatty acid terminated poly (sebacic anhydride) Synthesis of salicylic acid based poly (anhydride ester)... hình thành phôi tinh thể có khả năng tự xúc tác cho phản ứng xảy ra rất nhanh Phản ứng áp dụng cho những monome dễ bị phân huỷ nhiệt nên chưa được ứng dụng rộng rãi và chưa được nghiên cứu đầy đủ 2.Trùng ngưng không cân bằng: Có một số phản ứng xẩy ra chậm, nhiệt độ cao hay đa tổ hợp là phản ứng trùng ngưng không cân bằng Các đặc điểm của phản ứng trùng ngưng không cân bằng: -P.U xẩy ra trên bề mặt... ở một mắt xích monome và ký hiệu bằng na và N/No = 1į nên có phương trình K= 1 ⋅ na   1−     P 2 −2 K P = na K P= na −   Độ trùng hợp trung bình Ġ tỷ lệ thuận với căn bậc hai của hằng số cân bằng và tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của độ mol sản phẩm thấp phân tử của phản ứng Từ các phương trình trên có thể rút ra những nhân tố ảnh hưởng của phản ứng trùng ngưng cân bằng:  Nồng độ monome: tốc . X. TỔNG HỢP POLYME X. TỔNG HỢP POLYME PHÂN HỦY SINH HỌC PHÂN HỦY SINH HỌC X.1:LÝ THUYẾT CHUNG VỀ TỔNG HỢP X.1:LÝ THUYẾT CHUNG VỀ TỔNG HỢP POLYME POLYME Tương tự như polyme truyền thống, polyme. polyme phân Tương tự như polyme truyền thống, polyme phân hủy sinh học cũng được tổng hợp dựa trên các hủy sinh học cũng được tổng hợp dựa trên các phản ứng chính là phản ứng chính là Trùng hợp Trùng. tác của chúng với học và ảnh hưởng đến tương tác của chúng với các phân tử khác. các phân tử khác.  Tất cả các phân tử sinh học, bao gồm peptide và Tất cả các phân tử sinh học, bao gồm peptide