Задача 19. Дендримеры: древовидные макромолекулы

Задача 19. Дендримеры: древовидные макромолекулы
Дендримеры - сильно разветвленные макромолекулы, обладающие древовидной структурой.
Один из методов получения подобных соединений - реакция присоединения Михаэля, простой
пример которой представлен ниже:
Инертный растворитель
+ уксусная кислота
(C2H5)2NH + H2C=CHCO2Et → (C2H5)2N–CH2CH2CO2Et .
0 °С
Дендример может быть получен в результате следующей последовательности реакций:
1) NH3 обрабатывают большим избытком акрилонитрила (H2C=CH–C≡N) и получают продукт,
содержащий 3 цианогруппы в молекуле.
2) Этот продукт подвергают каталитическому восстановлению водородом и получают продукт с
тремя первичными аминогруппами.
3) Полученный первичный амин снова обрабатывают избытком акрилонитрила.
4) Продукт стадии 3) опять подвергают каталитическому восстановлению водородом с
получением гексаамина. Это - зародыш будущей разветвленной молекулы.
19-1 а. Приведите уравнение реакции стадии 1).
б. Приведите уравнение реакции стадии 2).
в. Приведите структуру продукта, полученного на стадии 3).
г. Приведите структуру продукта гидрирования на стадии 4).
Эта последовательность реакций - обработка акрилонитрилом и последующее восстановление
цианогрупп - может быть повторена несколько раз, что приведет к получению молекулы
сферической формы, на поверхности которой расположены первичные аминогруппы.
19-2. Рассчитайте, сколько концевых первичных аминогрупп будет иметь дендример после пяти
полных циклов (первый цикл включает стадии 1 + 2).
19-3. а. Рассчитайте количество водорода (в молях на один моль NH3), необходимого для пяти
циклов.
б. Рассчитайте число молей акрилонитрила, необходимого для проведения пяти циклов.
в. Дендример увеличивается в диаметре примерно на 10 Å за один цикл. Рассчитайте
объем дендримера после пяти циклов.