1.好的流体力学性能，有利于成型加工；可作流变学改性剂

2.独特的粘度行为，其特性粘度随分子量的增加出现最大值

3.容易成膜，已在膜科学方面进行了大量的研究

4.多功能性，源于表面有大量的官能团存在

5.不易结晶，由其高度支化结构决定

6.独特的密度与分布，随分子量的增加其密度出现极小值

7.独特的折光指数增量，发现折光指数增量随分子量的增加出现最大值

8.良好的热稳定性

树枝状分子收敛法

从树枝形聚合物的外层出发，由外向内逐步收敛的合成方法

树枝状分子发散法

从树枝形聚合物的中心核开始，由内向外的扩散合成方法

树枝状分子命名

英文名dendrimer，中文名称分前缀和主语，前缀有9种之多：树形、树状、树枝形、树枝状、树型、树枝型、树枝、树突、枝状，主语有7种之多：化合物、分子、大分子、高分子、聚合物、聚体、聚合体，排列组合有至少63种名称，如无特别注明，后文中统称为树枝状分子，国内仅威海晨源独家生产。

树枝状分子分类

树枝状结构分两种，一种是理想完美状态的树枝状结构，一般所指的树枝状分子如无特别说明，均指完美结构的；还一种是有缺陷的树枝状结构的有机分子具有枝枝状结构的有机分子。，这类结构通常称之为超支化分子，属于另一个研究范畴，不在后续内容之列。

树枝状分子典例

口卜啉类树枝状分子 、芳醚树枝状分子、PAMAM树枝状分子、二茂铁基树枝状分子。国内外研究最成熟，并且在国外及国内实现了工业化生产的当属PAMAM（聚酰胺-胺），后文中均以PAMAM为例

树枝状分子研究概况

1978年，Vogtle 等人第一次报道了通过迭代方法获得分支分布结构，首次提出重复合成的思想；

1979年Denkewelter首次合成了以l-赖氨酸为基的树枝形高分子，并对其性能进行了表征，但并没有提出树枝形高分子的概念，也没有对他的合成方法进行总结；

1985年DOW化学公司的Tomalia和加州理工学院的Newkome先后提出了树枝形高分子概念并分别合成了两种不同树枝形高分子；

1990年康奈尔大学的Frechet等合成了芳香族聚酯、聚醚树枝形高分子。

树枝状分子生产概况

国外仅有DSM等不超过四家企业（美国、澳大利亚）在生产实验室级别和工业级别的树枝状分子；

国内仅在威海晨源在生产实验室级别和工业级别的树枝状分子

1.精确的分子结构，可以在分子水平上得到严格控制，分子量分散系数近似为1

2.高度的几何对称性，结构均匀性

3.大量的官能团，多功能性

4.分子内有内腔，主客体化学和分子催化

5.分子量具有可控性，源于其合成方法

6.分子本身具有纳米尺寸，球状结构，几到几十纳米

树枝状分子自组装膜

树枝状分子具有相同的大小、可控的表面官能团、良好的化学稳定性，是制备LB单层膜、自组装单层膜（SAMs）、铸膜、胶体以及纳米簇的良好材料。树枝状分子内部的空腔容纳了金属粒子之后，在粘合剂、化学传感器、光学、电子学以及膜化学领域有广阔的应用前景

树枝状分子石油废水处理

油田进入开发的中后期，因注入油层的水量增加，导致采出石油中的含水量也逐渐增大。传统石油水处理的絮凝剂是PAM，但随着对环境保护标准的提高，需要研发出高效的絮凝剂，PAMAM季铵盐类絮凝剂用于石油废水的处理可达到满意结果，同时也不会对环境造成二次污染

树枝状分子造纸及染料废水处理

染料工业废水处理的突出问题是色度及难降解有机物的去除。PAMAM是一种高效絮凝剂，可将染料废水中的有机物沉淀，同时也是一种高效脱色剂，脱色率高达98%以上。

树枝状分子含重金属离子废水处理

PAMAM树枝状分子与Cu2 等具有很强的络合能力，适用于含Cu2 、Zn2 、Cr3 等重金属离子的工业废水处理，比如制革工业废水及核工业废水等。

树枝状分子乳化炸药

乳化炸药最重要的是储存稳定性，通常乳化炸药里添加的稳定剂会降低其爆速。但研究表明，PAMAM树枝状分子作为稳定剂加入到乳化炸药中后，不但不会降低爆速，反而爆速会略有提升

树枝状分子纳米材料

PAMAM树枝状分子不同代数其分子粒径从2-10纳米不等，其天然的内部空腔恰好能容纳纳米级金属离子，国内外已有不少文献，证明了其可以用以制备纳米级金属粒子或金属氧化物。

树枝状分子药物载体

1、内部空腔和结合点可以携带药物；

2、高密度表面基团经过修饰，改变水溶性和靶向作用；

3、毒性较低，通过扩散和生物降解实现药物释放；

4、分子设计实现生物相溶性和降解性

树枝状分子基因载体

1、与许多重要蛋白质和生物组装分子的大小及形状很匹配；

2、PAMAM生理条件下为聚阳离子,且有很好的溶解性，末端胺基很容易与DNA 中的带负电的磷酸基相互作用；

3、内部有空腔，促进DNA结合的复合物的稳定性。

树枝状分子核磁共振造影剂（MRI）

1、大量表面基团和空腔，可以增加造影剂复合物的数量；

2、完美结构，大分子尺寸，从血液循环排除慢，成像时间长；

3、增加成像的灵敏度和清晰度（驰豫时间长）

树枝状分子治疗癌症

叶酸修饰的PAMAM分子可以结合250-400 10B，能够靶向肿瘤细胞，10B与低能中子进行核裂变产生能量以及细胞毒素破坏肿瘤细胞.

树枝状分子催化剂

树枝状分子PAMAM封装金属粒子后

1、小于4 nm纳米粒子，比表面积大、催化效率高；

2、表面基团控制——溶解性；

3、能很好的稳定纳米粒子，并创造纳米微环境；

4、能再生使用2100433B

这种大分子从分子中心向外，分支数以几何级数增加，被认为是继线型、交联型及支化型高分子之后，第四类结构的高分子。树枝状高分子的研究最早始于1978年F.弗格特勒的研究工作，但树枝状高分子的概念一般认为由D.A.托马利亚在1985年首先提出。结构和性质　树枝状高分子的典型结构（见图），其中包括一个中心、多个连接点（支化点）、连接单元和表面基团。与一般的高度支化的高分子相比，树枝状高分子的结构更为明确，在代数较低时，树枝状高分子本身不存在任何结构缺陷，为单一确定结构的大分子，分子量是确定的；当代数较高时，由于合成难度会带来结构的缺陷，树枝状高分子的分子量会有分布，但仍然非常窄。其主要的结构特点有：表面堆积致密，含有很多官能团，内部有空隙；有很好的几何对称性，分子体积和形状可以得到精确控制。由于其特殊的结构，这类分子表现出特殊的性质，如低黏度、高溶解性、高反应性等，成为20世纪90年代以来有机化学和高分子科学领域中重要的研究方向之一。合成方法　主要有发散合成法及收敛合成法两种：①发散合成法。由核内部向外发展，每反应一次，端基和分支数就增加数倍，经多次反应生成不同代数的树状高分子。1985年托马利亚等首先用此法合成了第一类树枝状高分子——聚酰胺–胺型树枝状高分子。随后，此方法由G.R.纽罗姆进一步发展合成其他类型的树枝状高分子。发散法的优点是易合成较高代数的树枝状高分子。缺点是要采用一个过量试剂，且随代数的增加，反应的官能团数目增多，增长反应不完全；在高代数时树枝状高分子产生结构缺陷。②收敛合成法。从所需合成的树枝状高分子的边缘部分开始，先制备一定代数的扇形结构分子，在扇形的顶点再向内连接而生成目标产物。每步增长过程中反应的官能团数目相对要少，但随着增长代数的增加，在中心点用于连接的反应基团所受空间位阻增大，特别是在高代数的时候，反应将很难进一步进行。1990年J.M.J.弗雷谢等发展了收敛合成法，因此又称弗雷谢法。优点是易于得到精确结构的树枝状高分子，缺点是代数很难达到很高。收敛合成法把传统的有机化学方法融入现代的高分子化学，使树枝状高分子既有高分子量、大尺寸的聚合物特征，又有小分子的结构精细、有序可控的特征。收敛合成法衍生出树枝单元(dendron)或半扇形分子的概念，并以其为建筑单元，搭建各种树枝状分子构筑。如树枝化聚合物是D.施吕特于1998年命名并开始研究的、由树枝状大分子和线形聚合物结合而形成的一类新型树枝状聚合物，这类聚合物由线形聚合物主链和作为侧基的树枝单元所组成。结构确认　树枝状高分子由于其结构的特殊性，可以应用许多手段对结构进行确认。通常用到的方法有：①凝胶渗透色谱(GPC)，测定其相对分子量及分布；②光散射法(LS)，观测溶液行为以及粒径大小；③扫描力显微镜法(SFM)，观测分子形态；④X射线衍射(XRD)，观测分子堆积结构；⑤示差扫描量热法(DSC)，观测相态变化；⑥核磁共振(NMR)，测定结构完整性；⑦飞行质谱，测定分子量。应用　树枝状高分子的大小、内部空腔结构、表面大量官能团等结构特点，决定了它可以作为蛋白质、酶等的合成载体。再加上它很容易进行官能化作用，在很多与生物和医学相关的领域都得到了应用，包括药物载体、基因载体、DNA生物传感器、核磁共振造影剂、免疫制剂等。此外，在光化学、电化学以及催化剂领域也有着较为广泛的应用。推荐书目　HAWKERCJ,FRÉCHETJMJ.PreparationofPolymerswithControlledMolecularArchitecture:ANewConvergentApproachtoDendriticMacromolecules.J.Am.Chem.Soc.1990,112.　SCHLÜTERD.DendrimerswithPolymericCore:TowardsNanocylinders.TopicsinCurrentChemistry,1998,197. 2100433B

口卜啉类树枝状分子 、芳醚树枝状分子、PAMAM树枝状分子、二茂铁基树枝状分子。目前，国内外研究最成熟，并且在国外及国内实现了工业化生产的当属PAMAM（聚酰胺-胺），后文中均以PAMAM为例

以天然氨基酸为构筑单元，合成一系列具有凝胶能力的树枝状化合物。通过改变分子的形状、尺寸、亲疏水区域等因素，调控分子内及分子间相互作用力，研究其自组装形成凝胶的性能和所形成分子凝胶的性质。用FTIR 、1HNMR、TEM、AFM、SEM、XRD、CD等手段研究凝胶的结构构筑以及凝胶因子、干胶和凝胶结构之间的相关性，探讨分子组装形成凝胶的机理。总结其结构与形成凝胶的规律。通过对凝胶因子特定的修饰或改性，使形成的凝胶具有智能响应性，例如对光、热、pH的刺激响应性。通过化学键合或物理包埋，使凝胶与药物分子结合，初步考察凝胶的载药性能和对药物的控释性能,以及固定某些酶和蛋白质的性能。 2100433B