Synthèse d'agents de contrôle originaux our l'obtention de copolymères α-fontionnels par le procédé Raft : application à l'élaboration de particules à chevelure contrôlée

Synthesis of new chain transfer agents in order to produce α-functionalized copolymers by the raf process : application to the preparation of particles with controlled hair

• Auteur / Autrice : Maël Bathfield
• Direction : Thierry Delair
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymères et composites
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bioconjugués

Polyaddition

Résumé

Le procédé RAFT (transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation) est une technique de polymérisation radicalaire contrôlée de choix permettant d’obtenir directement des chaînes polymères α-fonctionnelles de longueur contrôlée. La synthèse préalable d’agents de transfert de chaîne (ATC) fonctionnalisés est une étape primordiale dans cette optique. Dans ce travail de thèse, une stratégie simple a été développée pour la synthèse d’ATC fonctionnalisés utilisant des ATC précurseurs originaux appartenant à la famille des dithioesters. Cette nouvelle voie de synthèse a préalablement été validée à l’aide d’un composé modèle avant d’être appliquée à la synthèse de dithioesters portant un ligand biologique tel que la biotine, un phospholipide ou un dérivé carbohydrate. La polymérisation de type RAFT de la N-acryloylmorpholine en présence de chacun de ces nouveaux bio-ATC vérifie tous les critères d’une polymérisation contrôlée. En particulier, les polymères obtenus ont une distribution des masses molaires très étroite (Ip<1,1). De plus, la présence du ligand biologique en extrémité α des chaînes a été confirmée par RMN 1H et par spectrométrie de masse MALDI-ToF. Enfin, cette stratégie de synthèse de polymères α-bio-fonctionnels a été utilisée pour la conception de structures macromoléculaires répondant aux critères requis pour des applications dans le diagnostic biologique : 1- un copolymère réactif de masse molaire élevée précurseur de sondes de détection « super-fluorescentes » a été synthétisé à partir du dithioester-biotine ; 2- Un procédé de polymérisation mixte associant le principe de la polymérisation en dispersion avec celui de la polymérisation de type RAFT a été imaginé. L’utilisation, dans ce procédé, de polymères α-fonctionnels synthétisés à partir du dithioester-sucre a permis l’élaboration de particules fonctionnalisées à chevelure contrôlée potentiellement utilisables pour la capture d’agents pathogènes

α-functionalized polymer of controlled chain length can be designed by the use of the RAFT (Reversible Addition Fragmentation chain Transfer) process, which is a controlled radical polymerization technique. The first requirement for this strategy is to synthesize functionalized chain transfer agents (CTA). In this research work, a simple strategy is presented: original dithioester precursors CTA were designed and used to provide a large variety of functionalized dithioesters. The efficiency of this strategy was previously checked with a model compound, and was then applied to the synthesis of dithioesters bearing biomolecules (bio-CTA) like a biotin, a phospholipid or a carbohydrate derivative. RAFT polymerization of N-acryloylmorpholine mediated by each of these new bio-CTAs is well controlled, the resulting polymer exhibiting narrow molar mass distributions (PDI<1. 1). Moreover, 1H NMR and MALDI-ToF mass spectrometry analyses confirmed the presence of the biological compound at the α-end of the chains. Finally, the same strategy (leading to α-bio-functionalized polymers) was used to elaborate macromolecular structures for applications in biological diagnostic tests: 1- a high molecular weight reactive random copolymer was synthesized from the biotin-dithioester, and may serve as “highly-fluorescent” detection probes; 2 - Functionalized particles with controlled hair were obtained via dispersion polymerization using α-functionalized polymer chains bearing a carbohydrate derivative (potentially able to capture pathogenic agents) as precursor stabilizer