Attachment of drugs to polyethylene glycols

Viscosity – Molecular Weight Relationships and Unperturbed Dimensions of Linear Chain Molecules

Electrostriction in electrolyte solutions.

Poly(ethylene glycol) with reactive endgroups. I: Modification of proteins

Adsorption of polymers at the solid-liquid interface: a comparison of the e.p.r. and i.r. techniques

Um den Einflus der Polymerisationstemperatur auf die Molekulformation des Polyacrylnitrils zu untersuchen, werden zwei Praparate bei zwei verschiedenen Temperaturen unter Verwendung eines Redoxsystems hergestellt. Die Molekulargewichte von sieben Fraktionen des bei −30°C hergestellten Polymerisates („T„-Reihe) und von sechs Fraktionen des bei +60°C gewonnenen („S„-Reihe) werden nach dem Ultrazentrifugen-Verfahren von ARCHIBALD bestimmt.



Zwischen der Viskositatszahl in Dimethylformamid (DMF) und dem Molekulargewicht gelten folgende Beziehungen: 






Die Viskositatsgleichung fur die „S„-Reihe stimmt mit der von CLELAND und STOCKMAYER sehr gut uberein.



Die Mesdaten werden mit Hilfe der neuen Viskositatstheorie von STOCKMAYER und FIXMAN analysiert, um die ungestorten Knaueldimensionen der beiden polymerhomologen Reihen miteinander zu vergleichen. Die dieser Theorie entsprechende Form der [η]-M-Beziehung lautet fur die „S„-Reihe: 








Es wird gefunden, das die ungestorte Knaueldimension der „S„-Reihe um etwa 10% kleiner ist als die der „T„-Reihe. Der sterische Faktor σ, der als Verhaltnis der ungestorten Knaueldimension zu der bei freier Drehbarkeit zu erwartenden definiert wird, liegt bei 2,10 fur die „S„-Reihe und bei 2,30 fur die „T„-Reihe. Dieser Tatsache wird entnommen, das der syndiotaktische Anteil des Polyacrylnitrils durch Erniedrigung der Polymerisationstemperatur vergrosert wird.



In order to study the influences of polymerization temperature upon the molecular conformation of polyacrylonitrile, two types of samples are prepared at two different temperatures using a redox system. By employing the ARCHIBALD ultracentrifugal procedure the molecular weight determination is made for seven fractions from a sample polymerized at −30°C. (“T”-series) and for six ones from that obtained a t +60°C. (“S”-series).



Between the intrinsic viscosity in dimethyl formamide (DMF) and the molecular weight the following relations are found: 






The viscosity equation for the “5”-series is in good agreement with that of CLELAND and STOCKMAYER.



These results are analysed with aid of the recent viscosity theory of STOCKCMAYER and FIXMAN to evaluate the unperturbed dimension of these two homologous series. The [η]- M-relation for the “S”-series in the STOCKMAYER-FIXMAN form is: 








The unperturbed dimension of the „S”-series is found to be smaller than that of the “T”-series. The steric factor σ, defined as the ratio of unperturbed dimension to that corresponding to the free rotation, is about 2.10 and 2.30 for the “S”- and “T”-series, respectively. This leads to the conclusion that the syndiotactic part in the chain of polyacrylonitrile will be increased by a lowering of the temperature of polymerization.

Die ungestörte knäueldimension von polyacrylnitril unter berücksichtigung des einflusses der polymerisationstemperatur

Die Ultrazentrifugen-Methode von ARCHIBALD gibt dieselben Information uber hochpolymere Losungen wie die Lichtstreuungsmethode; sie liefert das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes und den zweiten osmotischen Virialkoeffizienten. Diese Methode hat jedoch einen Nachteil, insbesondere bei Untersuchung der Polymeren in guten Losungsmitteln; die Auftragung der Mesdaten nach der Theorie weist oft eine ausgepragte, nach oben gerichtete Krummung auf, wodurch die Extrapolation auf die Konzentration Null schwierig wird. Es wurde daher ein halbempirisches Verfahren vorgeschlagen, um diese Schwierigkeit zu vermeiden7. Wir haben nunmehr das Verfahren durch Messungen an Losungen von Polystyrol und Polymethylmethacrylat in guten Losungsmitteln uberpruft und die erhaltenen Molekulargewichte und zweiten Virialkoeffizienten mit den bisherigen Daten anderer Autoren verglichen.



The ultracentrifugal method of ARCHIBALD gives the same information about polymer solutions as does the light scattering method, namely the weight-average molecular weight and the osmotic second virial coefficient. In this method one finds, however, a weak point that the plot of measured data according to the theory often shows an enhanced upward curvature, particularly in case of polymer in good solvents. Thus it makes the extrapolation to zero concentration less precise. A semi-empirical procedure has been proposed in order to avoid such a difficulty7. In this paper is tested the procedure by measurements on polystyrene and poly(methyl methacrylate) in good solvents. The molecular weights and second virial coefficients thus obtained are discussed by comparing them with those reported by other authors.

Anwendung der ultrazentrifugen-methode von archibald bei der untersuchung verdünnter polymerlösungen.. IV. Molekulargewichtsbestimmung von polystyrol und polymethylmethacrylat in butanon†

Durch die Schwimmermethode wurden die scheinbaren spezifischen Volumina von celluloseglykolsaurem Natrium und Methylcellulose im Wasser bestimmt, um das Verhalten des Wassermolekuls um das Makroion aufzuklaren. Der Wert fur Methylcellulose stimmte mit dem nach der Additivitatsregel von COHN et al. berechneten ziemlich gut uberein, wahrend er fur das Polyelektrolytmolekul, d. h. das celluloseglykolsaure Natrium, etwa 10% kleiner war als der berechnete. Es wurde auch festgestellt, das das scheinbare spezifische Volumen des celluloseglykolsauren Natriums mit Zunahme der Zusatzsalzmenge (NaCl) allmahlich zunimmt. Diese Befunde wurden im Vergleich mit dem Fall der Proteine und auch auf Grund der thermodynamischen Theorie fur die Dichte, die bisher von und entwickelt wurde, diskutiert. Durch diese Erorterung fuhrten wir einen neuen Begriff, namlich „das gesamte Covolumen”, zur systematischen Deutung der von der Additivitatsregel abweichenden zusatzlichen Volumina ein, welche als Elektrostriktionsund Endgruppeneffekte, sowie als ausgeschlossenes Volumen im Sinne von CHARLWOOD bekannt sind.



In order to elucidate the behaviour of water molecules around the solute macroions, the apparent specific volumes of carboxymethylcellulose and methylcellulose in water were determined by means of the float method. The value obtained for methylcellulose showed a fairly good agreement with that calculated according to the additivity rule of COHN et al., while the value for the polyelectrolyte, i. e., carboxymethylcellulose, differed about by 10% from that calculated. It was also found that the apparent specific volume of carboxymethylcellulose increases gradually with increasing the amount of extraneous salt (NaCl). These findings were discussed in comparison with the case of proteins as well as in terms of the thermodynamical theory for the density previously developed by us. As the result, a new concept, the total covolume, was introduced to interpret systematically the additional volumes deviating from the additivity rule, which have been known as the effects of electrostriction and end-groups and the excluded volume in the sense of CHARLWOOD.

Das scheinbare spezifische volumen von fadenmolekularen polyelektroyten in lösung

Um den Endgruppeneffekt von Knauelmolekulen aufzuklaren, wurde eine Modellsubstanz hergestellt. Als Ausgangsmaterial verwendeten wir Polyathylenglykole mit verschiedenen Molekulargewichten und veresterten das Hydroxyl an jedem Ende der Kette mit Pyromellithsaure-Anhydrid. Damit besitzt das Polyathylenglykol an jedem Ende einen dreiwertigen, ionisierbaren Rest. Durch Vergleich des STAUDINGERindex der wasrigen Losung der nicht dissoziierten Probe mit demjenigen der dissoziierten (COO− + Na+) wurde ein Expansion sfaktor der Knaueldimension α ausgerechnet.



Andererseits leiteten wir eine Gleichung fur α auf Grund der statistischen Theorie ab, die durch 






ausgedruckt wird. Hierbei ist CK eine nur vom Losungsmittel und der Mestemperatur abhangige Konstante, die sich auf den Volumeneffekt zwischen den Segmenten bezieht, wahrend A eine rein mit der elektrolytischen Eigenschaft der Endgruppe verbundene Konstante ist. Es wurde festgestellt, das die Mesdaten auf Grund der hier entwickelten Theorie sehr gut gedeutet werden konnen und das die Wirkung des Endgruppeneffektes auf die Knaueldimension mit Zunahme des Molekulargewichtes erwartungsgemas ziemlich schnell verschwindet. Auserdem zeigte das Experiment, das die Einfuhrung der Endgruppe die ungestorte Knaueldimension stark beeinflust.



To interpret the terminal group effect of chain polymers, a model substance was prepared. As the starting material commercial samples of polyoxyethylene glycol were used and each terminal group attached to the chain, the hydroxyl group, was esterfied with pyromellitic anhydride. Thus the polyoxyethylene glycol may have one tri-valent ionizable residue at each end of the chain. The expansion factor α of chain dimension for these samples was estimated by comparing intrinsic viscosities of their aqueous solutions at ionized state (COO− + Na+) with those at non-ionized state.



According to the statistical theory, on the other hand, an equation for α was derived, which is given by 






where CK is a constant which depends upon the solvent and temperature only, being related to the excluded volume effect between segments, and A is also a constant described solely by the electrolytic nature of terminal group. It was thus found that the experimental results can be explained in terms of the established theory and that the terminal group effect tends to vanish rather rapidly with increasing the molecular weight of polymer. It was also experimentally found that the unperturbed dimension of chain might be influenced considerably by introducing some terminal groups to chain.

Von H. Inagaki

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Die ungestörte knäueldimension von polyacrylnitril unter berücksichtigung des einflusses der polymerisationstemperatur

Anwendung der ultrazentrifugen-methode von archibald bei der untersuchung verdünnter polymerlösungen.. IV. Molekulargewichtsbestimmung von polystyrol und polymethylmethacrylat in butanon†

Das scheinbare spezifische volumen von fadenmolekularen polyelektroyten in lösung

Endgruppeneffekt des knäuelmoleküls auf lösungseigenschaften. I. Polyäthylenglykol mit ionisierbaren endgruppen