專利名稱：一種雙邊發散型樹形分子核的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種雙邊發散型樹形分子核的合成方法。
背景技術：
樹形分子(Dendrimer)是最近幾年出現的一類三維的、高度有序的新型大分子。由于其獨特的結構性能特征，發展至今已引起高分子化學、有機化學、和超分子化學等眾多學科的興趣與關注，成為現代高分子科學體系中的重要內容。與傳統的線性聚合物相比，其在結構上有著很大差異，帶來了很多與線性聚合物不同的特性，這些特性都不能用傳統的聚合物理論進行解釋，因而樹形分子的出現對傳統的聚合物理論進行了補充。
一般而言，樹形分子由三部分構成樹形分子核；與樹形分子核徑向連接的內層重復單元；與最外層一代重復支化單元連接的含末端基團的樹形分子表面。樹形分子核是樹形分子代數增長的起點(即樹形分子的0代)，其表面為氨基，可通過交替的酰胺化反應和Michael加成進行樹形分子的代數增長。常見的樹形分子核主要包括兩類一類為表面具有氨基，其直接作為樹形分子核的小分子化合物，如乙二胺、丁二胺；另一類是本身不能直接作為樹形分子核，而需要通過逐步的化學改性將其表面轉化為氨基的小分子化合物，其一般是一些表面為羥基的醇胺或多羥基醇，如三乙醇胺、季戊四醇，聚乙二醇等。
樹形分子的研究進展主要分為合成研究進展和應用研究進展，兩者的發展既是相對獨立的，又是相互促進的。在樹形分子合成方面，即如何快捷、快速準確地合成具有設計結構的樹形分子，各種合成方法也應運而生。
PAMAM是目前研究最多應用最廣的樹形分子之一，其性能與樹形分子的表面電荷密度和柔順性密切相關。以聚乙二醇為核合成PAMAM樹形分子，其支化點離核更遠，核單元具有更大的空間結構，由此得到的PAMAM樹形分子與傳統以胺或乙二胺為核的樹形分子相比，該PAMAM樹形分子結構更為松散柔順，同時對PEG分子量進行選擇，可以得到不同核大小的PAMAM柔順型樹形分子。
發明內容
本發明所要解決的問題是針對上述現有技術提出一種雙邊發散型樹形分子核的合成方法，其支化點離核更遠，核單元具有更大空間。
本發明為解決上述提出的問題所采用的解決方案為一種雙邊發散型樹形分子核的合成方法，包括以下步驟 A)二睛的合成 (1)將三乙二醇溶于盛有二氧六環的反應燒瓶中，攪拌下加入堿性催化劑溶液； (2)然后向反應體系中加入丙烯腈，其中三乙二醇與丙烯腈的摩爾比為三乙二醇∶丙烯腈＝0.01～0.1∶1； (3)置入18-40℃攪拌反應2小時，停止反應后，干燥濃縮進行柱層析分離即可得到二睛； 反應式如下
B)二酯的合成 (1)將步驟A)得到的二睛溶于盛有甲醇的燒瓶中，冰水浴下滴加入酸催化劑； (2)然后整個體系在通N2保護下于78-85℃回流反應； (3)蒸去溶劑，將反應液溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調節反應液pH值，加入CH2Cl2萃取；合并有機相，干燥，所得濾液濃縮后進行柱分離即可得到二酯； 反應式如下
C)二胺(G0)的合成 (1)將步驟B)得到的二酯溶于盛有甲醇的反應燒瓶中，再加入乙二胺； (2)然后將反應體系置入18-40℃下反應2-3天，得到粗產物，其中乙二胺與二酯的摩爾比為乙二胺∶二酯＝10～100∶1； (3)將粗產物溶于甲醇，乙醚沉降，真空減壓抽干即可得到二胺。
反應式如下
按上述方案，所述的乙二胺與二酯的摩爾比為乙二胺∶二酯＝12～24∶1。
按上述方案，步驟B)用飽和Na2CO3溶液調節反應液pH值為8.5-9.5。
按上述方案，所述的堿性催化劑為氫氧化鉀，三乙二醇與氫氧化鉀的摩爾比為三乙二醇∶氫氧化鉀＝4～6∶1。
按上述方案，所述的酸催化劑為濃硫酸，二睛與濃硫酸的摩爾比為二睛∶濃硫酸＝0.5～0.8∶1。
本發明具有以下優點 本發明從柔性三聚乙二醇出發，合成了一種雙邊發散樹形分子的核，基于該核合成的樹形分子其支化點離核更遠，核單元具有更大的空間。解決了一般樹形分子支化點離核較近，核單元空間較小而導致其在一些應用上的限制，而且本發明從三聚乙二醇出發，經過兩步反應即可得到雙邊發散樹形分子的核，工藝過程簡單，后處理簡便易行。
圖1為實施例1得到的二睛的紅外光譜圖。2249.84為-CN，2875.87為-CH2-； 圖2為實施例1得到的二酯的紅外光譜圖。1738.40為-OCO-，2874.35～2952.77為-CH2-，1116.69為-O-； 圖3為實施例1得到的二胺的紅外光譜圖。3350.3為-NH2，1555.96～1657.38為-NHCO-，2873.44～2918.93為-CH2-； 圖4為實施例1得到的二睛的核磁氫譜圖。3.736為CH2OCH2CH2O，3.777為OCH2CH2CN，兩質子峰部分重疊，2.695為OCH2CH2CN；相應的特征峰的峰面積比為4∶1； 圖5為實施例1得到的二酯的核磁氫譜圖。3.622為OCH2CH2OCH2CH2O，3.736為OCH2CH2COO，2.586為OCH2CH2COO，3.668為CH2COOCH3，其中化學位移為3.622與3.668的質子部分疊加；相應的特征峰的峰面積比為6∶2∶2∶3； 圖6為實施例1得到的二胺的核磁氫譜圖。3.49為OCH2CH2OCH2CH2O，3.602為OCH2CH2CONH，2.586為2.359為OCH2CH2CONH，3.109為CONHCH2CH2NH2，2.586為CONHCH2CH2NH2；相應的特征峰的峰面積比為3∶1∶1∶1∶1；
具體實施例方式 下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不能作為對本發明的限定。
實施例1 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六環的反應燒瓶中，攪拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反應體系中滴加15ml(0.225mol)丙烯腈，室溫下攪拌反應2h； (3)反應停止，干燥后濃縮進行柱層析分離，得到淺黃色的液體4.887g，產率95.26％； (4)將步驟3)得到的二睛2.3g(0.009mol)溶于盛有甲醇的燒瓶中，冰水浴下滴加入濃硫酸0.015mol； (5)然后整個體系在通N2保護下于80℃回流反應5天； (6)停止反應后，蒸去溶劑，溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調節pH值至為9，加入CH2Cl2萃取，合并有機相，干燥，濾液濃縮后進行柱分離得到淡黃色液體1.687g，產率58.4％； (7)取得到的二酯1.5g(0.0048mol)溶于甲醇溶液中； (8)將30ml(0.449mol)乙二胺加入其中，室溫下攪拌3天； (9)反應停止后，減壓蒸除甲醇及過量的乙二胺，粗產物溶于甲醇，乙醚沉降，洗滌數次，真空減壓抽干，得到淡黃粘液1.785g，產率98.7％。
實施例2 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六環的反應燒瓶中，攪拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反應體系中滴加25ml(0.38mol)丙烯腈，38℃下攪拌反應2h； (3)反應停止，干燥后濃縮進行柱層析分離，得到淺黃色的液體4.911g，產率96.7％； (4)將步驟3)得到的二睛2.3g(0.009mol)溶于盛有甲醇的燒瓶中，冰水浴下滴加入濃硫酸0.015mol； (5)然后整個體系在通N2保護下于80℃左右回流反應6天； (6)停止反應后，蒸去溶劑，溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調節pH值為9.4，加入CH2Cl2萃取。合并有機相，干燥，濾液濃縮后進行柱分離得到淡黃色液體1.813g，產率62.7％； (7)取得到的二酯1.5g(0.0048mol)溶于甲醇溶液中； (8)將15ml(0.2245mol)乙二胺加入其中，38℃下攪拌3天； (9)反應停止后，減壓蒸除甲醇及過量的乙二胺。粗產物溶于甲醇，乙醚沉降，洗滌數次，真空減壓抽干，得到淡黃粘液1.749g，產率96.6％。
實施例3 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六環的反應燒瓶中，攪拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反應體系中滴加50ml(0.76mol)丙烯腈，室溫下攪拌反應2h； (3)反應停止，干燥后濃縮進行柱層析分離，得到淺黃色的液體4.813g，產率94.7％； (4)將步驟3)得到的二睛2.3g(0.009mol)溶于盛有甲醇的燒瓶中，冰水浴下滴加入濃硫酸0.015mol； (5)然后整個體系在通N2保護下于80℃左右回流反應4天； (6)停止反應后，蒸去溶劑，溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調節pH值為8.4，加入CH2Cl2萃取。合并有機相，干燥，濾液濃縮后進行柱分離動得到淡黃色液體1.586g，產率54. (7)取得到的二酯1.5g(0.0048mol)溶于甲醇溶液中； (8)將5ml(0.076mol)乙二胺加入其中，室溫下攪拌2天； (9)反應停止后，減壓蒸除甲醇及過量的乙二胺。粗產物溶于甲醇，乙醚沉降，洗滌數次，真空減壓抽干，得到淡黃粘液1.714g，產率94.7％。
本發明所列舉的各原料都能實現本發明，以及各原料的上下限取值、區間值都能實現本發明，在此不一一列舉實施例。
權利要求
1.一種雙邊發散型樹形分子核的合成方法，包括以下步驟
A)二睛的合成
(1)將三乙二醇溶于盛有二氧六環的反應燒瓶中，攪拌下加入堿性催化劑溶液；
(2)然后向反應體系中加入丙烯腈，其中三乙二醇與丙烯腈的摩爾比為三乙二醇∶丙烯腈＝0.01～0.1∶1；
(3)置入18-40℃攪拌反應2小時，停止反應后，干燥濃縮進行柱層析分離即可得到二睛；
nB)二酯的合成
(1)將步驟A)得到的二睛溶于盛有甲醇的燒瓶中，冰水浴下滴加入酸催化劑；
(2)然后整個體系在通N2保護下于78-85℃回流反應；
(3)蒸去溶劑，將反應液溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調節反應液pH值，加入CH2Cl2萃取；合并有機相，干燥，所得濾液濃縮后進行柱分離即可得到二酯；
C)二胺(G0)的合成
(1)將步驟B)得到的二酯溶于盛有甲醇的反應燒瓶中，再加入乙二胺；
(2)然后將反應體系置入18-40℃下反應2-3天，得到粗產物，其中乙二胺與二酯的摩爾比為乙二胺∶二酯＝10～100∶1；
(3)將粗產物溶于甲醇，乙醚沉降，真空減壓抽干即可得到二胺。
2.按權利要求1所述的雙邊發散型樹形分子核的合成方法，其特征在于所述的乙二胺與二酯的摩爾比為乙二胺∶二酯＝12～24∶1。
3.按權利要求1或2所述的雙邊發散型樹形分子核的合成方法，其特征在于步驟B)用飽和Na2CO3溶液調節反應液pH值為8.5-9.5。
4.按權利要求1-3任意一項所述的雙邊發散型樹形分子核的合成方法，其特征在于所述的堿性催化劑為氫氧化鉀，三乙二醇與氫氧化鉀的摩爾比為三乙二醇∶氫氧化鉀＝4～6∶1。
5.按權利要求1-3任意一項所述的雙邊發散型樹形分子核的合成方法，其特征在于所述的酸催化劑為濃硫酸，二睛與濃硫酸的摩爾比為二睛∶濃硫酸＝0.5～0.8∶1。
全文摘要
本發明涉及一種雙邊發散型樹形分子核的合成方法，包括以下步驟將三乙二醇加入堿性催化劑溶液；然后加入丙烯腈，得到二睛；將二睛在冰水浴下滴加入酸催化劑，回流反應；蒸去溶劑，將反應液溶于水中，調節反應液pH值，萃取；合并有機相，干燥，濾液濃縮后柱分離得到二酯；二酯中加入乙二胺反應2-3天，得到粗產物，將粗產物溶于甲醇，乙醚沉降，真空減壓抽干即可得到二胺。本發明具有以下優點本發明合成了一種雙邊發散樹形分子的核，基于該核合成的樹形分子其支化點離核更遠，核單元具有更大的空間。解決了一般樹形分子支化點離核較近，核單元空間較小而導致其在一些應用上的限制，而且經過兩步反應即可，工藝過程簡單，后處理簡便易行。
文檔編號C07C231/00GK101759593SQ20101002897
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月13日 優先權日2010年1月13日
發明者吳江渝, 姜鐵坤, 毛勇, 郭慶中, 李亮, 喻湘華, 鄢國平 申請人:武漢工程大學