AB block copolymers with an amorphous polybutadiene block and a polypeptide block were prepared. The method of synthesis consists in the preparation of a polybutadiene block by anionic polymerization followed by a chemical modification of its living end introducing a primary amine group which is able to intiate the polymerization of the N-carboxy anhydride (NCA) of the chosen amino acid. By this way the'block copolymers polybutadiene/poly(y-benzyl L-glutamate) (14a) were prepared, in which the poly(y-benzyl-L-glutamate) block could be transformed into a poly(N 5-hydroxypropyl-~glutamine) block by reaction with 3-amino-1 -propano1 leading to the block copolymers polybutadiene/poly(N5-hydroxypropylglutamine) (14b). By using X-ray diffraction and electron microscopy it could be shown that the block copolymers 14a and 14b exhibit mesophases in different solvents and it was established that the structure of the mesophases is lamellar. Each sheet of the lamellar structure consists of the superposition of two layers: one formed by the polybutadiene chains in a more or less random coil conformation; the other formed by the polypeptide chains in an a-helix conformation, arranged in an hexagonal array and folded.
ZUSAMMENFASSUNG:AB Blockcopolymere mit einem amorphen Polybutadienblock und einem Polypeptidblock wurden dargestellt. Die Synthesemethode besteht in der Herstellung eines Polybutadiens durch anionische Polymerisation und der Umwandlung des Jebenden" Endes in eine primare Aminogruppe, die die Polymerisation des N-Carboxyanhydrides (NCA) der gewahlten Aminosaure initiiert. Auf diese Weise wurden Polybutadien/Poly(y-benzyl-L-glutamat)-Blockcopolymere (14a) dargestellt. In diesen wurde durch Einwirkung von 3-Amino-1-propanol der Poly(y-benzyl-L-glutamat)-Block in einen Poly(N5-hydroxypropyl-L-glutamin)-Block umgewandelt, unter Bildung des Polybutadiene/Poly(N5-hydroxypropyl-L-glutamin)-Blockcopolymeren (14b). Mit Hilfe der Rontgenstreuung und der Elektronenmikroskopie wurde gezeigt, daD die Blockcopolymeren 14a und 14b in Gegenwart eines selektiven Losungsmittels geordnete Strukturen bilden, namlich eine lamellare Struktur. Jede Lamelle besteht aus zwei Schichten: in der einen liegen die Polybutadienketten als mehr oder weniger statistische Knauel vor, in der anderen sind die Polypeptidketten in Form einer @-Helix hexagonal angeordnet und gefaltet.
*) Systematic nomenclature: poly{imino[3-(benzyloxycarbonyl)propylidene]carbony~};cf. " IUPAC, Information Bulletin No. 29, 1972.
A general review of the observed isothermal phase diagram (structure as a function of the concentration) of a number of (A-B)/S systems is given where A-B is a linear blockcopolymer containing the long sequences A and B and S is a preferential solvent for one of the sequences.Special attention is devoted to the third region of the diagram (large concentration of A-B) where periodic and regular (mesomorphic) structures are observed.The effect of the concentration on the structure (cubic, hexagonal and lamellar) and on the values of the structural parameters as they are observed by X-ray diffraction or electron micrography is discussed.It is shown that the type of structure of a given A-B copolymer in a given solvent S is determined mainly by the ratio of the volumes of the phase containing the insoluble sequence and the volume of the phase formed by the solution, a fact which can be considered as a generalization of a law given by G. E. MOLAU.
ZUSAMMENFASSUNG:Es wird ein allgemeiner aberblick iiber die beobachteten isothermen Phasendiagramme (Struktur als Funktion der Konzentration) einer groBen Anzahl von (A-B)/S-Systemen gegeben, wobei A-B ein lineares Blockcopolymeres mit langen Sequenzen der Grundbausteine A und B ist ; S ist ein bevorzugtes Losungsmittel fur eine der beiden Sequenzen.Besondere Aufmerksamkeit wurde dem dritten Gebiet des Phasendiagramms (hohe Konzentrationen von A-B) gewidmet, in dem periodische und regelmaBige (mesomorphe) Strukturen beobachtet werden.Der EinfluB der Konzentration auf die A r t der Struktur (kubisch, hexagonal, lamellenartig) und auf die Strukturparameter, die durch Rontgenkleinwinkelbeugung und Elektronenmikroskopie bestimmt werden, wird erortert.Es wird gezeigt, daB der Strukturtyp eines A-B-Blockcopolymeren in Gegenwart eines bevorzugten Losungsmittels S hauptslchlich durch das Verhlltnis des Volumens der unloslichen Phase zu dem der gequollenen Phase bestimmt wird, eine Tatsache, die als eine Verallgemeinerung eines von G. E. MOLAU gefundenen Gesetzes angesehen werden kann.
Polypeptides exhibit different conformations : coiled chains, helices of various types, parallel and antiparallel b-chains. The conformation adopted by the polypeptide depends upon the side-chain, the solvent, the temperature, and the pH. Furthermore, transitions between different conformations can be induced by changing the temperature as well as the nature and concentration of the solvent. Thus, it was interesting to prepare copolymers with a polypeptide block and a non-polypeptide block (polyvinylic for instance) and to study the structure of the copolymer and the conformation of the polypeptide chains. Among polypeptides, we have chosen water soluble polypeptides (polylysine and poly(g1utamic acid)) in order to prepare copolymers with a hydrophobic polyvinyl block and a hydrophilic polypeptide block. Such copolymers should be able to mimic the behaviour of membrane structural proteins which are generally amphipatic".In this paper we shall briefly sum up the results obtained with block copolymers polystyrene/poly(L-lysine) (SIC) and polybutadiene/poly(L-lysine) (W.
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