Dipl.-Chem. Sascha Dietrich

(Metallo-)Dendrimers in Catalysis, Nanoparticle Stabilization and Biological Application

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Kurzfassung in Deutsch

(Metallo-)Dendrimers in Catalysis, Nanoparticle Stabilization
and Biological Application

Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Naturwissenschaften
Dissertation 2011, 165 Seiten

Die vorliegende Dissertationsschrift befasst sich mit der Darstellung, Charakterisierung und Anwendung neuartiger (Metallo-)Dendrimere. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet dabei die terminale Funktionalisierung (Poly)amidoamin-basierender Dendrimere kleiner Generationen.
Durch Standardpeptid-Knüpfungsreaktionen von 1,1´-(Diphenylphosphino)ferrocen-carbonsäure an dendritische (Poly)amidoamine ist eine Serie entsprechend funktionalisierter Metallodendrimere zugänglich. Die metallorganischen, Dendrimer-immobilisierten Engruppen können durch Zugabe von [Pd(3-C3H5)Cl]2 in heterobimetallische Übergangsmetallkomplexe umgewandelt werden und finden Einsatz als katalytisch aktive Systeme in C,C-Kreuzkupplungsreaktionen nach Heck.
Ein weiterer Gegenstand der Arbeit ist die terminale Modifikation von (dendritischen) Ami-nen mit (Sp)-2-(Diphenylphosphino)ferrocen-1-carbonsäure. Nach erfolgter Umsetzung mit [Pd(3-C3H5)Cl]2 werden die erhaltenen planar-chiralen Verbindungen als Katalysatoren in asymmetrischen allylischen Substitutionsreaktionen eingesetzt.
Ferner ist die Darstellung (Oligo)ethylenglykolether-terminierter (Poly)amidoamin-Dendrimere beschrieben. Diese werden als Stabilisatoren zur in-situ Generierung von Gold- sowie Magnetit-Nanopartikeln eingesetzt. Der Einfluss der dendritischen Template auf die Kolloidgrößen und Morphologien sowie die Eigenschaften der gebildeten Hybridmaterialien werden aufgezeigt.
Darüber hinaus befasst sich die Arbeit mit der Verwendung biokompatibler (Oligo)ethylenglykolether-Dendrimere als Wirkstoffträger für Zytostatika bei der Krebsthera-pie. Die im Rahmen von in vitro Untersuchungen erhaltenen Ergebnisse werden präsentiert.

weitere Metadaten

übersetzter Titel
(Deutsch)
(Metallo-)Dendrimere in Katalyse, Nanopartikelstabilisierung und Biologischen Anwendungen
Schlagwörter
(Deutsch)
(Poly)amidoamine, (Metallo-)Dendrimer, Ferrocen, Palladium, Kreuzkupplung, (Oligo)ethylenglykole, Stabilisator, Nanopartikel, Gold, Magnetit, Zytostatika
Schlagwörter
(Englisch)
(Poly)amidoamine, (Metallo-)dendrimer, Ferrocene, Palladium, Cross Coupling, (Oligo)ethylene glycol, Stabilizer, Nanoparticle, Gold, Magnetite, Cytostatica
SWD SchlagwortePalladium, Gold, Ferrocen, Stabilisator, Nanopartikel, Magnetit
DDC Klassifikation546
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
ProfessurAnorganische Chemie
BetreuerProf. Dr. Heinrich Lang
GutachterProf. Dr. Heinrich Lang
Prof. Dr. Michael Mehring
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)07.10.2011
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung06.01.2012
Veröffentlichungsdatum (online)31.01.2012
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-82016
InhaltsverzeichnisTable of Contents

Bibliografische Beschreibung und Referat ii
Selbstständigkeitserklärung iii
Table of Contents vii
List of Abbreviations xi
Präambel xvi
A Introduction 1
1. Dendrimers 1
2. Nanomaterials 4
3. References 7
B State of Knowledge 12
1. Dendrimers 12
1.1. Synthesis and Characterization 12
1.2. Functional Dendrimers 15
2. Characterization Techniques for Dendrimer-Nanomaterial Assemblies 24
3. Motivation 26
4. References 27
C Amidoamine-based Dendrimers with End-grafted Pd-Fe Units: Synthesis, Characterization and Their Use in the Heck Reaction 34
1. Introduction 34
2. Results and Discussion 35
2.1. Synthesis of Amidoamine Dendrimers 35
2.2. Synthesis of Metallo- and Selenium-Phosphine Amidoamine Dendrimers 36
2.3. Catalysis with Heterobimetallic Iron-Palladium Amidoamine Dendrimers 39
3. Conclusions 41
4. Experimental 42
4.1. Materials and Methods 42
4.2. Preparation of 2 43
4.3. Preparation of 9-Fe 43
4.4. Preparation of 5-Fe-Pd 44
4.5. Preparation of 6-Fe-Pd 44
4.6. Preparation of 7-Fe-Pd 45
4.7. Preparation of 8-Fe-Pd 46
4.8. Preparation of 9-Fe-Pd 46
4.9. Preparation of 5-Fe-Se 47
4.10. Preparation of 9-Fe-Se 48
4.11. General Procedure for the Heck-Reaction 48
5. Acknowledgement 49
6. References 49
D A Preparation of Planar-Chiral Multidonor Phosphanyl-Ferrocene Carboxamides and Their Application as Ligands for Palladium-Catalyzed Asymmetric Allylic Alkylation 52
1. Introduction 52
2. Results and Discussion 53
2.1. Syntheses and Characterization 53
2.2. Solid-State Structure of (Sp)–2 55
2.3. Catalytic Tests 57
3. Conclusions 58
4. Experimental 59
4.1. Materials and Methods 59
4.2. Preparation of Simple Amides. A General Procedure 59
4.3. Preparation of 6 61
4.4. Preparation of (Sp,Sp)–4 61
4.5. Preparation of 7 62
4.6. Preparation of (Sp,Sp,Sp)–5 62
4.7. Asymmetric Allylic Alkylation. A General Procedure 63
4.8. X-ray Crystallography 63
5. Acknowledgements 64
6. References 64
E Au Nanoparticles Stabilized by PEGylated Low-Generation PAMAM Dendrimers: Design, Characterization and Properties 68
1. Introduction 68
2. Materials and Methods 69
2.1. Synthesis of Stabilizers 69
2.2. Preparation Procedure for Gold Nanoparticles 70
3. Results and Discussion 70
3.1. Dendritic Stabilizers 70
3.2. Dendritic Stabilized Gold Nanoparticles 72
3.3. Physical and Chemical Characterization 73
4. Conclusion 79
5. Acknowledgement 80
6. Supplementary Material 80
7. References 80
F Design, Characterization and Magnetic Properties of Fe3O4-Nanoparticle Arrays Coated with PEGylated-Dendrimers 86
1. Introduction 86
2. Materials and Methods 88
2.1. Materials and Instruments 88
2.2. Synthesis Procedure for Fe3O4 Nanoparticles 89
3. Results and Discussion 91
3.1. Preparation and Characterization of Dendrimer-Surfaced Fe3O4 Nanoparticles 91
3.2. Magnetic Characterization of Dendrimer-Coated Fe3O4 Nanoparticles 96
4. Conclusion 99
5. Acknowledgement 100
6. References 100
G Dendrimer - Doxorubicin Conjugate for Enhanced Therapeutic Effects for Cancer 103
1. Introduction 103
2. Experimental Section 105
2.1. Materials and Methods 105
2.2. Synthesis of OEGylated Poly(amidoamine) Dendrimer 2 106
2.3. Cell Viability Studies 107
2.4. Doxorubicin Loading and Release 107
2.5. In Vitro Cellular Uptake of Dendrimer-DOX Conjugate 109
3. Results and Discussion 109
3.1. Drug Loading and Release 109
3.2. Surface Potential of the Dendrimer-Drug Assembly 110
3.3. Structural Analysis of Dendrimer-DOX Conjugate 111
3.4. In Vitro DOX Release Profile from Dendrimer-Drug Conjugate 114
3.5. Cell Viability Studies of the Dendrimer-DOX Conjugate 117
3.6. Cellular Uptake by the Dendrimer-DOX Conjugate 118
3.7. Protein Adsorption Studies 119
4. Conclusions 119
5. Acknowledgements 120
6. Supplementary Material 120
7. References 121
H Summary 123
1. Summary 123
2. Zusammenfassung 129
Danksagung 136
I Appendix 137
1. Appendix Chapter C 137
2. Appendix Chapter D 139
3. Appendix Chapter E 140
4. Appendix Chapter F 142
5. Appendix Chapter G 144
Lebenslauf 145
Liste der Publikationen, Vorträge und Posterpräsentationen 147
Publikationen 147
Poster 148
Vorträge 149

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