Dendrimer

Dendrimere (vom griechischen Dendros – der Baum) sind chemische Verbindungen, deren Struktur ausgehend von einem Verzweigungskern gleich einem Baum verästelt ist, wobei man von Dendrimeren dann spricht, wenn diese Verästelungen aus repetitiven Einheiten bestehen, sie somit eine radiale Symmetrie ergeben. Diese müssen also – geht man von einem Kern aus – Verzweigungen beinhalten, da man sonst eine Kette erhält. Es kann eine Verzweigung zu zwei oder auch mehr Verknüpfungsstellen geben. Da Dendrimere aufgrund ihrer klar definierten Struktur monodispers sind, zählen sie zu den Kaskadenpolymeren und unterscheiden sich somit von den anderen Polymeren. Die Verzweigungen werden in Schichten aufgebaut, die Generationen genannt werden. Im Querschnitt betrachtet kann wieder der Vergleich des Baumes, diesmal mit seinen Jahresringen angestellt werden.

Zur Veranschaulichung ein Beispiel

Hat der Initiatorkern z. B. drei reaktive Gruppen und man erhält durch eine Synthesesequenz eine Verzweigung zu zwei neuen reaktiven Gruppen, so erhält man im ersten Schritt (Generation 0) sechs reaktive Gruppen. In der nächsten Generation sind es bereits zwölf etc.

Man beobachtet demnach ein exponentielles Wachstum der endständigen Gruppen. Das führt in wenigen Syntheseschritten zu sehr großen, komplexen Molekülen. Diese können nicht beliebig groß werden, weil die Packung der endständigen Gruppen immer dichter wird. Die makroskopische Struktur nähert sich dabei einer Kugel an.

Auch eine konvergente Dendrimersynthese ist möglich, bei der zunächst die Dendronen (Äste) aufgebaut werden mit anschließender Kupplung an den Kern.

Die Verwendung von Dendrimeren basiert zum einen auf der vielfachen Funktionalisierung der Oberfläche, zum anderen auf der Möglichkeit, die unterschiedliche chemische Umgebung des Innenraums auszunutzen, was quasi zu molekularen Kapseln führt.