Generation-Specific Functionalization of Dendritic Macromolecules by the Passerini Three-Component Reaction = 파세리니 3성분 반응을 이용한 수지상 거대분자의 세대별 기능화

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Dendrimers offer unique opportunities for diverse functionalization, yet most architectures remain restricted to peripheral modification because installing functional groups into interior generations is synthetically challenging. Existing approaches often depend on orthogonal monomers, harsh conditions, or structurally rigid scaffolds, limiting access to chemically distinct generations. Here, we report generation-specific functionalization that enables simultaneous generation growth and functional group installation within a single reaction manifold. Using an AB2 monomer bearing an acetal-protected aldehyde and two carboxylic acids, the Passerini three-component reaction promotes generational expansion while introducing functional groups in a deterministic manner dictated by the isocyanide. Iterative coupling between the monomer and generation-derived aldehydes produced an ABA-type dendron through simple alternation of small isocyanides. This platform was further expanded to an ABC-type dendron by incorporating a bulky, hydrophilic PEG-functionalized isocyanide, demonstrating broad functional group tolerance and topological generality. Across all generations, the dendrons displayed predictable mass amplification, monodisperse molecular profiles, and high structural fidelity, underscoring the robustness of this convergent growth strategy. Overall, this work demonstrates that the Passerini reaction enables a modular in situ functionalization for the construction of generation-specific functionalized dendrons with user-defined functional sequences, providing a useful basis for the development of dendritic macromolecules with tailored architectures and properties.

국문 초록 (Abstract)

덴드리머는 다양한 기능기를 도입할 수 있는 고유한 장점을 지니고 있으나, 내부 세대에 기능기를 도입하는 과정이 합성적으로 까다롭기 때문에 대부분의 구조는 말단 기능화에 국한되어 왔다. 기존의 접근법들은 종종 직교적 단량체, 가혹한 반응 조건, 또는 구조적으로 경직된 골격에 의존하며, 이로 인해 화학적으로 구별되는 세대의 구현에 한계가 존재한다. 본 연구에서는 단일 반응 플랫폼 내에서 덴드론의 세대 성장을 진행함과 동시에 기능기 도입이 가능한 세대별 기능화 전략을 제시한다.
아세탈로 보호된 알데하이드와 두 개의 카복실산을 갖는 AB2형 단량체를 사용하여, 파세리니 3성분 반응을 통해 덴드론의 세대 확장과 기능기 도입을 동시에 유도하였다. 이 과정에서 기능기 도입 양상은 사용된 이소시아나이드에 의해 결정론적으로 제어된다. 단량체와 세대 유래 알데하이드 간의 반복적 결합을 통해, 소형 이소시아나이드를 단순히 교대 적용하는 방식으로 ABA형 덴드론을 합성할 수 있었다. 나아가, 부피가 크고 친수성을 지닌 PEG 기능화 이소시아나이드를 도입함으로써 ABC형 덴드론으로 확장할 수 있었으며, 이를 통해 본 플랫폼이 넓은 기능기 허용성과 위상적 일반성을 지님을 확인하였다. 모든 세대에 걸쳐 합성된 덴드론은 예측 가능한 분자량 증가, 단분산 분자량 분포, 그리고 높은 구조적 완전성을 나타내었으며, 이는 본 수렴적 성장 전략의 우수한 재현성과 안정성을 입증한다. 종합적으로, 본 연구는 파세리니 반응을 기반으로 한 모듈형 현장 기능화 전략이 사용자가 정의한 기능기 서열을 갖는 세대별 기능화 덴드론의 구축을 가능하게 함을 보여주며, 맞춤형 구조와 물성을 지닌 수지상 거대분자 개발을 위한 유용한 기반을 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract i
• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Results and Discussion 4
• Ⅲ. Conclusion 12
• Ⅳ. Experimental Section 13
• References 42
• Abstract (in Korean) 44