End-group ionisation enables the use of poly(N-(2-methacryloyloxy)ethyl pyrrolidone) as an electrosteric stabiliser block for polymerisation-induced self-assembly in aqueous media

A series of near-monodisperse poly(N-2-(methacryloyloxy)ethyl pyrrolidone) (PNMEP) homopolymers was prepared via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) solution polymerisation of NMEP in ethanol at 70 °C using a carboxylic acid-functional RAFT agent. The mean degree of polymerisation (DP) was varied from 19 to 89 and acid titration indicated end-group pK a values of 5.07-5.44. Turbidimetry studies indicated that homopolymer cloud points were significantly higher at pH 7 (anionic carboxylate) than at pH 3 (neutral carboxylic acid). Moreover, this enhanced hydrophilic character enabled PNMEP to be used as a steric stabiliser for aqueous polymerisation-induced self-assembly (PISA) syntheses. Thus, a PNMEP 42 precursor was chain-extended via RAFT aqueous dispersion polymerisation of 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA) at 44 °C. A series of PNMEP 42 -PHPMA x diblock copolymers were synthesised using this protocol, with target PHPMA DPs of 150 to 400. High conversions were achieved and a linear evolution in M n with increasing PHPMA DP was observed. Dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM) studies confirmed a spherical morphology in all cases. The nanoparticles flocculated either below pH 4.5 (owing to protonation) or on addition of 60 mM KCl (as a result of charge screening). Thus the anionic end-groups on the PNMEP stabiliser chains make an important contribution to the overall colloidal stability. Similarly, a PNMEP 53 macro-CTA was chain-extended via RAFT aqueous emulsion polymerisation of 2-ethoxyethyl methacrylate (EEMA) at 44 °C. Again, a neutral solution pH was critical for the synthesis of colloidally stable nanoparticles. High conversions were achieved as the target PEEMA DP was varied between 100 and 600 and a linear evolution in molecular weight with PEEMA DP was confirmed by chloroform GPC studies. DLS experiments indicated a monotonic increase in nanoparticle diameter with PEEMA DP and TEM studies confirmed a spherical morphology in each case. In summary, PNMEP can be used as a water-soluble steric stabiliser for aqueous PISA syntheses provided that it contains an anionic carboxylate end-group to enhance its hydrophilic character

The synthesis of well-defined functional homo- and block copolymers in aqueous media via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, neue Kettenübertragungs Agenzien, basierend auf Dithiobenzoat- und Trithiocarbonatderivaten zu synthetisieren, welche in der "Reversiblen Additions-Fragmentierungs Kettenübertragungs-Polymerisation" (RAFT) eingesetzt werden können. Die neu synthetisierten Verbindungen zeichnen sich durch permanent hydrophile Sulfonatgruppen aus, welche eine pH-unabhängige Löslichkeit in Wasser ermöglichen. Eine dieser Verbindungen trägt ein Fluorophore, wodurch eine asymmetrische doppelte Endgruppenmarkierung sowie die Herstellung von Fluoreszenzmarkierten Polymeren möglich ist. Die Hydrolysestabilität dieser Verbindungen in wässriger Lösung im Vergleich mit dem z. Zeit bekanntesten wasserlöslichen RAFT Agenz (4-Cyano-4-thiobenzoylsulfanylpentansäuredithiobenzoate) wurde unter Anwendung spektroskopischer Methoden (UV-Vis, 1H-NMR) untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass diese neue Verbindungen deutlich bessere Hydrolysestabiltäten im pH-Bereich von 1-8 und bis zu einer Temperatur von 70°C besitzen. Die neuen RAFT-Verbindungen wurden ebenfalls bezgl. Ihrer Eignung in der Polymerisation von wasserlöslichen nichtionischen, anionischen und kationischen Monomeren in wässrigem Medium bei 48°C und 55°C getestet. Unter diesen Bedingungen konnten Vinylverbindungen wie z. B. Styrenderivate. Acrylate und Methacrylate kontrolliert polymerisiert werden: Die Molmasse stieg mit dem Umsatz, die Polydispersitäten waren niedrig und die isolierten Polymere zeigten Grad an Endgruppenfunktionalität. Bei der Polymerisation von Methacrylamiden wurde bei Polymerisationstemperaturen unter 60°C nur eine mäßige Kontrolle gefunden. Es konnte weiterhin die RAFT Polymerisation in Wasser als leistungsstarke Methode zur Herstellung definierter Di- und Triblockcopolymere, einschließlich der Synthese von funktionalen Polymeren mit komplexer Struktur – beispielsweise amphiphiler- und schaltbare (stimuli responsive) Blockcopolymere entwickelt werden. Dies beinhaltet auch Polymere, die einen oder zwei schaltbare hydrophile Polymerblöcke enthalten. Der hydrophile Eigenschaft eines oder mehrer Blöcke kann durch äußere Reize wie pH-Änderung, Temperatur oder Salzgehalt geändert werden. Diese Beispiele demonstrierten die Variabilität des für schaltbare Polyamphiphile notwendigen Designs und zeigten exemplarisch das Konzept für multi-sensitive Systeme

New chain transfer agents for reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerisation in aqueous solution

New chain transfer agents for free radical polymerisation via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) were synthesised that are particularly suited for aqueous solution polymerisation. The new compounds bear dithioester and trithiocarbonate moieties as well as permanently ionic groups to confer solubility in water. Their stability against hydrolysis was studied, and compared with the one of a frequently employed water-soluble RAFT agent, using UV-Vis-spectroscopy and H-1-NMR measurements. An improved resistance to hydrolysis was found for the new RAFT agents compared to the reference one, providing good stabilities in the pH range between 1 and 8, and up to temperatures of 70 degreesC. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved