|  超支化聚合物具有高溶解度、低黏度、高的化 学反应活性等许多线型聚合物所不具有的独特的 物理和化学性质,且与树枝状聚合物相比,其合成 方法简单,易于纯化与分离,这使得超支化聚合物 在聚合物共混、涂料、催化剂、光电材料和药物释 放体系等诸多领域显示出潜在的应用前景 “ . 环糊精(cyclodextrin,CD)是由多个葡萄糖分子以 a一1,4 糖苷键连接而成的锥形中空环状低聚糖, 具有腔外亲水、腔内疏水的特性,正是这种“外亲 水、内疏水”的特殊结构,使得CD具有识别多种 客体分子并与之形成超分子包合物的能力 ~ . 通过各种技术将CD高分子化,既能保持CD原有 的包合、缓释 能力,又兼备良好的机械性能和化 学可调性 ,因此在生物医学工程、环保、分离分 析技术等领域具有广泛的应用前景.
自20世纪9O年代初Kim等 。。制备出超支化 聚苯以来,国内外的研究人员H 采用自缩合乙 烯基聚合、原子转移自由基聚合、质子转移聚合、 离子聚合和开环聚合等聚合方法已合成出超支化 聚丙烯酸类 、聚苯乙烯¨ 、聚醚口 、聚糖h 、聚 甘油 、聚酯 、聚酰胺n 、聚酰亚胺¨ 、芳香族 聚合物_1 、聚有机硅烷 、聚醚酮 和聚醚砜 等多种具有不同结构和功能的超支化聚合物.但 是,以CD为支化点或结构单元的超支化聚合物 尚鲜见报道.在我们最近的工作中 ,以AB 型功能化/3一CD为单体的超支化聚合物被率先合成 出来,但是AB 型 —cD单体的结构仍不十分精 确(X可能为2或3),这使得其聚合物的结构同 样存在一定的不确定性 .因此,为进一步合成 出结构确定的|8 CD大单体并用于超支化聚合, 本文通过对6位单取代硅氢化 一CD (mono 6一 ALA TMDSO一 CD) 进一步功能化改性,得到了 结构明确的AB,型 —CD大单体,从而制备出具 有明确结构的水溶性超支化聚合物.该聚合物兼 有 一CD空腔和超支化空穴两种疏水单元,从而 可构建出一种新型的超分子体系,并有望在药物 控释、基因传输、分子识别与包合和自组装等领域 得到新的应用.
1 实验材料与仪器
按文献[23]方法合成In0130—6一AL 一TMDSO一 一 cD.对甲苯磺酰氯(p-TsC1),分析纯,国药集团化 学试剂有限公司;乙二胺(EDA),分析纯,郑州市 嘉华化工有限公司;甲基丙烯酸缩水甘油酯 (GMA),分析纯,天津市鸿业化工有限公司;二烯 丙基胺,分析纯,山东邹平铭兴化工有限公司;氯 铂酸(Pt质量分数为39),分析纯,陕西开达化工 有限公司;氢化钠,分析纯,河北科宇生物化工有 限公司;其它化学试剂均为分析纯,无需进一步提 纯直接使用.Broker AV一500核磁共振仪,溶剂为DMSO或DMF,四甲基硅烷为内标;德国Vario EL Ⅲ型元素分析仪;岛津Kratos CFRplus型飞行时问 质谱(MALDI—TOF MS)仪;凝胶渗透色谱/多角度 激光光散射(SEC/MALLS)联用检测装置,以DMF/ LiC1为流动相,于40c【=测定分子量、分子量分布及 特性黏数,进样量0.2 mL,溶剂流出速度0.5 mL/rain.
2 AB:型 .CD大单体的结构设计与表征
基于其他研究人员 和本课题组最近的研 究成果 ,先将H—si键引入 一CD母体作为A 官能团,然后对其单2位仲羟基进行磺酰化、胺 化、环氧化改性,最后通过麦克尔加成反应将烯丙 基引入 —CD衍生物作为B官能团,从而得到AB, 型功能化 一CD大单体(见示意图1).图1为AB:
型 一CD大单体的 H—NMR(a)和”C—NMR(b)谱图. 从图(a)中可看出,与mono一6一ALA—TMDSO—mono一2一 EDA—GMA 一CD相比,GMA分子中双键和甲基上 = 6.03,1.88质子峰的消失, =5.65,5.16,3.0l 处二烯丙基胺上质子锋的产生,说明麦克尔加成 反应的发生;图(b)中 =166.5,125.6,18.1处碳 原子峰的消失, =137.6,117.3,57.0,15.4处碳 原子峰的出现,进一步证明了 H—NMR的结论.此 外,由飞行时间质谱测得其实际数均分子量为 1590.2,与理论值1589.8相接近(见图2);C H 0, N4Si。·4H20的元素分析数据(计算值)(%):C 46.36(46.25),H 7.63(7.50),N 3.53(3.37)也进一 步表明了AB,单体结构的正确性.因此,通过以 上表征可以证实AB,型 .CD大单体已被合成.
3 超支化聚( .CD)的结构设计与表征
以AB:型J8.CD单体为原料,在氯铂酸催化 下,通过硅氢加成反应,一步法合成了带有口一CD 链节的超支化聚合物(见示意图2).图33,3b分别 为其 H.NMR和”C—NMR谱图.从图3(a)图中可看 出,与单体的 H.NMR相比,聚合物在 =1.88, 2.28处新出现的峰分别为a和 加成所产生的 次甲基和亚甲基上的质子峰,而“加成所产生的 亚甲基上的质子峰与溶剂峰重叠;从图3(b)图中 可看出,聚合物在 =57.7,51.8的新峰分别为和 加成所产生的亚甲基上的碳原子峰.综合分 析 H—NMR和”c—NMR谱图可知,基于AB 型 — CD大单体的超支化聚合物已被制备.此外,由 SEC/MALLS测试结果(见图4)可得d /d =0.093,M =36690,M /M = 1.887, = 15.8 mL/ g.这种超支化聚合物可溶于水,微溶于THF,不溶 于正己烷等非极性溶剂.
4 结论
通过对 一环糊精上6位伯羟基和2位仲羟基 的多步功能化改性能够得到同时含有Si—H和 - CH~ CH:基团的AB:型J9一环糊精大单体,利用 硅氢加成反应可以合成出一种新型的水溶性超支 化聚合物,其数均分子量、分子量分布和特性黏数 分别为36690、1.887和15.8 mL/g. |