Влияние доли и распределения гидроксильных групп в концевых сегментах карбосилановых дендримеров на их конформационное поведение в воде, толуоле и на межфазных границах вода‒толуол и вода‒вакуум

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методом атомистической молекулярной динамики смоделированы одиночные карбосилановые дендримеры с равномерным и Янус-подобным распределением концевых гидроксильных групп в воде, толуоле и на межфазных границах вода‒толуол и вода‒воздух. Проведен анализ степени асимметрии конформаций дендримеров со второй по четвертую генерацию в зависимости от числа модифицированных дендронов в каждой из сред. Показано, что в толуоле гидроксильные группы формируют кластеры за счет водородных связей, которые локализованы в части объема и удалены от центра масс дендримера, за счет чего степень асимметрии в расположении этих групп растет с уменьшением доли модифицированных концевых сегментов. Основное внимание уделено сравнительному анализу конформаций дендримеров четвертой генерации, у которых половина концевых звеньев была модифицирована, при этом они размещены либо равномерно по концевым сегментам, либо сосредоточены на двух дендронах (Янус-дендримеры). Установлено, что наиболее существенное влияние распределения ОН-групп отражается на поведении дендримеров на межфазной границе вода‒толуол.

Об авторах

К. А. Литвин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Физический факультет

119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2

А. О. Курбатов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Физический факультет

119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2

Н. К. Балабаев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Физический факультет; Институт математических проблем биологии РАН – филиал ИПМ им. М.В. Келдыша Российской академии наук

119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2; 142290 Московская обл., Пущино, ул. проф. Виткевича, 1

Е. Ю. Крамаренко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Физический факультет

Email: kram@polly.phys.msu.ru
119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2

Список литературы

  1. Buhleier E., Wehner W., Vögtle F. // Synthesis. 1978. P. 155.
  2. Tomalia D.A., Baker H., Dewald J., Hall M., Kallos G., Martin S., Roeck J., Ryder J., Smith P. // Polym. J. 1985. V. 17. P. 117.
  3. Newkome G.R., Yao Z.-Q., Baker G.R., Gupta V.K. // J. Org. Chem. 1985. V. 50. № 11. P. 2003.
  4. Музафаров А.М., Ребров Е.А., Папков В.С. // Успехи химии. 1991. Т. 60. № 7. C. 1596.
  5. Dendrimers and Other Dendritic Polymers / Eds J.M.J. Frechet, D.A. Tomalia, Eds London: Wiley, 2002.
  6. Abbasi E., Aval S.F., Akbarzadeh A., Milani M., Nasrabadi H.T., Joo S.W., Hanifehpour Y., Nejati-Koshki K., Pashaei-Asl R. // Nanoscale Res. Lett. 2014. V. 9. P. 247.
  7. Pedziwiatr-Werbicka E., Milowska K., Dzmitruk V., Ionov M., Shcharbin D., Bryszewska M. // Eur. Polym. J. 2019. V. 119. P. 61.
  8. Qiao Z., Shi X. // Prog. Polym. Sci. 2015. V. 44. P. 1.
  9. Choudhury H., Pandey M., Mohgan R., Jong J.S.J., David R.N., Ngan W.Y., Chin T.L., Ting S., Kesharwani P., Gorain B. // Biomater. Adv. 2022. V. 141. P. 213118.
  10. Arora V., Abourehab M.A.S., Modi G., Kesharwani P. // Eur. Polym. J. 2022. V. 180. P. 111635.
  11. Shaikh A., Kesharwani P., Gajbhiye V. // J. Control. Release. 2022. V. 346. P. 328.
  12. Devadas B., Periasamy A.P., Bouzek K. // Coord. Chem. ReV. 2021. V. 444. P. 214062.
  13. Caminade A.-M., Laurent R. // Coord. Chem. ReV. 2019. V. 389. P. 59.
  14. Fernandes T., Daniel-da-Silva A.L., Trindade T. // Coord. Chem. ReV. 2022. V. 460. P. 214483.
  15. Thakare S., Shaikh A., Bodas D., Gajbhiye V. // Coll. Surf. B. 2022. V. 209. P. 112174.
  16. Riegert D., Bareille L., Laurent R., Majoral J.-P., Caminade A.-M., Chaumonnot A. // Eur. J. Inorg. Chem. 2016. V. 19. P. 3103.
  17. Ghann W., Kang H., Uddin J., Gonawala S.J., Mahatabuddin S., Ali M.M. // J. Nanomed. Nanotechnol. 2018. V. 9. P. 496.
  18. Novozhilova N.A., Malakhova Yu.N., Buzin M.I., Buzin A.I., Tatarinova E.A., Vasilenko N.G., Muzafarov A.M. // Russ. Chem. Bull. 2013. V. 62. P. 2514.
  19. Percec V., Wilson D.A., Leowanawat P., Wilson C.J., Hughes A.D., Kaucher M.S., Hammer D.A., Levine D.H., Kim A.J., Bates F.S. // Science. 2010. V. 328. P. 1009.
  20. Percec V., Leowanawat P., Sun H.J., Kulikov O., Nusbaum C.D., Tran T.M., Bertin A., Wilson D.A., Peterca M., Zhang S., Kamat N.P., Vargo K., Moock D., Johnston E.D., Hammer D.A., Pochan D.J., Chen Y., Chabre Y.M., Shiao T.C., Bergeron-Brlek M., André S., Roy R., Gabius H.J., Heiney P.A. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 24. P. 9055.
  21. Caminade A.-M., Laurent R., Delavaux-Nicot B., Majoral J.-P. // New J. Chem. 2012. V. 36. P. 217.
  22. Casagrande C., Fabre P., Raphaël E., Veyssié M. // Europhys. Lett. 1989. V. 9. № 3. P. 251.
  23. Najafi F., Salami-Kalajahi M., Roghani-Mamaqani H. // J. Mol. Liq. 2022. V. 347. P. 118396.
  24. Nazemi A., Gillies E.R. // Chem. Commun. 2014. V. 50. P. 11122.
  25. Leshchiner I., Boiko N., Kumar J., Richardson R.M., Muzafarov A., Shibaev V. // Coll. Polym. Sci. 2013. V. 291. № 4. P. 927.
  26. Nawaz S., Carbone P. // J. Phys. Chem. B. 2011. V. 115. № 42. P. 12019.
  27. Muzafarov A.M., Gorbatsevich O.B., Rebrov E.A., Ignat’eva G.M., Chenskaya T.B., Myakushev V.D., Bulkin A.F., Papkov V.S. // Polymer Science А. 1993. V. 35. P. 1575.
  28. Muzafarov A.M., Vasilenko N.G., Tatarinova E.A., Ignat’eva G.M., Myakushev V.D., Obrezkova M.A., Meshkov I.B., Voronina N.V., Novozhilov O.V. // Polymer Science C. 2011. V. 53. P. 48.
  29. Muzafarov A.M., Bystrova A.V., Vasilenko N.G. // Russ. Chem. ReV. 2013. V. 82. № 7. P. 635.
  30. Vasil’ev V.G., Kramarenko E.Yu., Tatarinova E.A., Milenin S.A., Kalinina A.A., Papkov V.S., Muzafarov A.M. // Polymers. 2018. V. 146. P. 1.
  31. Kurbatov A.O., Balabaev N.K., Litvin K.A., Kramarenko E.Y. // Polymers. 2023. V. 15. № 20. P. 4040.
  32. Kurbatov A.O., Balabaev N.K., Mazo M.A., Kramarenko E.Yu. // Polymers. 2021. V. 13. № 4. P. 552.
  33. Litvin K.A., Kurbatov A.O., Balabaev N.K., Kramarenko E.Yu. // Polymer Science A. 2024. V. 66. № 4. P. 447.
  34. Weiner S.J., Kollman P.A., Case D.A., Chandra Singh U., Ghio C., Alagona G., Profeta S., Weiner P. // J. Am. Chem. Soc. 1984. V. 106. P. 765.
  35. Wang J., Wolf R.M., Caldwell J.W., Kollman P.A., Case D.A. // J. Comput. Chem.2004. V. 25. P. 1157.
  36. Darden T., York D., Pedersen L. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 10089.
  37. Hill J.R., Sauer J.J. // Phys. Chem. 1995. V. 99. P. 9536.
  38. Wu Y., Tepper H.L., Voth G.A. // J. Chem. Phys. 2006. V. 124. № 2. P. 024503.
  39. Balabaev N.K., Mazo M.A., Kramarenko E.Y. // Macromolecules. 2017. V. 50. P. 432.
  40. Hess B., Kutzner C., Van Der Spoel D. // J. Chem. Theory Comput. 2008. V. 4. № 3. P. 435.
  41. Abraham M.J., Murtola T., Schulz R., Páll S., Smith J.C., Hess B., Lindah E. // SoftwareX. 2015. V. 1‒2. P. 19.
  42. Tackling Exascale Software Challenges in Molecular Dynamics Simulations with GROMACS // Solving Software Challenges for Exascale. EASC 2014. Lecture Notes in Computer Science / S. Markidis, E. Laure, Eds Cham: Springer, 2015. V. 8759.
  43. Bussi G., Donadio D., Parrinello M. // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. № 1. P. 014101.
  44. Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., Van Gunsteren W.F., Dinola A., Haak J.R. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. P. 3684.
  45. Parrinello M., Rahman A. // J. Appl. Phys. 1981. V. 52. P. 7182.
  46. Kurbatov A.O., Balabaev N.K., Mazo M.A., Kramarenko E.Y. // Soft Matter. 2020. V. 16. P. 3792.
  47. Kurbatov A.O., Balabaev N.K., Mazo M.A., Kramarenko E.Y. // J. Chem. Phys. 2018. V. 148. P. 014902.
  48. Sheiko S.S., Muzafarov A.M., Winkler R.G., Getmanova E.V., Eckert G., Reineker P. // Langmuir. 1997. V. 13. № 15. P. 4172.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025