專利名稱：一種雙邊發(fā)散型樹形分子核的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙邊發(fā)散型樹形分子核的合成方法。

背景技術(shù)：
樹形分子(Dendrimer)是最近幾年出現(xiàn)的一類三維的、高度有序的新型大分子。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)性能特征，發(fā)展至今已引起高分子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、和超分子化學(xué)等眾多學(xué)科的興趣與關(guān)注，成為現(xiàn)代高分子科學(xué)體系中的重要內(nèi)容。與傳統(tǒng)的線性聚合物相比，其在結(jié)構(gòu)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(tǒng)的聚合物理論進(jìn)行解釋，因而樹形分子的出現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)的聚合物理論進(jìn)行了補(bǔ)充。
一般而言，樹形分子由三部分構(gòu)成樹形分子核；與樹形分子核徑向連接的內(nèi)層重復(fù)單元；與最外層一代重復(fù)支化單元連接的含末端基團(tuán)的樹形分子表面。樹形分子核是樹形分子代數(shù)增長(zhǎng)的起點(diǎn)(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(yīng)和Michael加成進(jìn)行樹形分子的代數(shù)增長(zhǎng)。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(xué)改性將其表面轉(zhuǎn)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(jìn)展主要分為合成研究進(jìn)展和應(yīng)用研究進(jìn)展，兩者的發(fā)展既是相對(duì)獨(dú)立的，又是相互促進(jìn)的。在樹形分子合成方面，即如何快捷、快速準(zhǔn)確地合成具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的樹形分子，各種合成方法也應(yīng)運(yùn)而生。
PAMAM是目前研究最多應(yīng)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(guān)。以聚乙二醇為核合成PAMAM樹形分子，其支化點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，核單元具有更大的空間結(jié)構(gòu)，由此得到的PAMAM樹形分子與傳統(tǒng)以胺或乙二胺為核的樹形分子相比，該P(yáng)AMAM樹形分子結(jié)構(gòu)更為松散柔順，同時(shí)對(duì)PEG分子量進(jìn)行選擇，可以得到不同核大小的PAMAM柔順型樹形分子。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提出一種雙邊發(fā)散型樹形分子核的合成方法，其支化點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，核單元具有更大空間。
本發(fā)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(fā)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(huán)的反應(yīng)燒瓶中，攪拌下加入堿性催化劑溶液； (2)然后向反應(yīng)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(yīng)2小時(shí)，停止反應(yīng)后，干燥濃縮進(jìn)行柱層析分離即可得到二睛； 反應(yīng)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(gè)體系在通N2保護(hù)下于78-85℃回流反應(yīng)； (3)蒸去溶劑，將反應(yīng)液溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值，加入CH2Cl2萃?。缓喜⒂袡C(jī)相，干燥，所得濾液濃縮后進(jìn)行柱分離即可得到二酯； 反應(yīng)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(yīng)燒瓶中，再加入乙二胺； (2)然后將反應(yīng)體系置入18-40℃下反應(yīng)2-3天，得到粗產(chǎn)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(chǎn)物溶于甲醇，乙醚沉降，真空減壓抽干即可得到二胺。
反應(yīng)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(diào)節(jié)反應(yīng)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(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明從柔性三聚乙二醇出發(fā)，合成了一種雙邊發(fā)散樹形分子的核，基于該核合成的樹形分子其支化點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，核單元具有更大的空間。解決了一般樹形分子支化點(diǎn)離核較近，核單元空間較小而導(dǎo)致其在一些應(yīng)用上的限制，而且本發(fā)明從三聚乙二醇出發(fā)，經(jīng)過兩步反應(yīng)即可得到雙邊發(fā)散樹形分子的核，工藝過程簡(jiǎn)單，后處理簡(jiǎn)便易行。



圖1為實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例1得到的二睛的核磁氫譜圖。3.736為CH2OCH2CH2O，3.777為OCH2CH2CN，兩質(zhì)子峰部分重疊，2.695為OCH2CH2CN；相應(yīng)的特征峰的峰面積比為4∶1； 圖5為實(shí)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(xué)位移為3.622與3.668的質(zhì)子部分疊加；相應(yīng)的特征峰的峰面積比為6∶2∶2∶3； 圖6為實(shí)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(yīng)的特征峰的峰面積比為3∶1∶1∶1∶1；
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能作為對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六環(huán)的反應(yīng)燒瓶中，攪拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反應(yīng)體系中滴加15ml(0.225mol)丙烯腈，室溫下攪拌反應(yīng)2h； (3)反應(yīng)停止，干燥后濃縮進(jìn)行柱層析分離，得到淺黃色的液體4.887g，產(chǎn)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(gè)體系在通N2保護(hù)下于80℃回流反應(yīng)5天； (6)停止反應(yīng)后，蒸去溶劑，溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH值至為9，加入CH2Cl2萃取，合并有機(jī)相，干燥，濾液濃縮后進(jìn)行柱分離得到淡黃色液體1.687g，產(chǎn)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(yīng)停止后，減壓蒸除甲醇及過量的乙二胺，粗產(chǎn)物溶于甲醇，乙醚沉降，洗滌數(shù)次，真空減壓抽干，得到淡黃粘液1.785g，產(chǎn)率98.7％。
實(shí)施例2 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六環(huán)的反應(yīng)燒瓶中，攪拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反應(yīng)體系中滴加25ml(0.38mol)丙烯腈，38℃下攪拌反應(yīng)2h； (3)反應(yīng)停止，干燥后濃縮進(jìn)行柱層析分離，得到淺黃色的液體4.911g，產(chǎn)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(gè)體系在通N2保護(hù)下于80℃左右回流反應(yīng)6天； (6)停止反應(yīng)后，蒸去溶劑，溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH值為9.4，加入CH2Cl2萃取。合并有機(jī)相，干燥，濾液濃縮后進(jìn)行柱分離得到淡黃色液體1.813g，產(chǎn)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(yīng)停止后，減壓蒸除甲醇及過量的乙二胺。粗產(chǎn)物溶于甲醇，乙醚沉降，洗滌數(shù)次，真空減壓抽干，得到淡黃粘液1.749g，產(chǎn)率96.6％。
實(shí)施例3 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六環(huán)的反應(yīng)燒瓶中，攪拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反應(yīng)體系中滴加50ml(0.76mol)丙烯腈，室溫下攪拌反應(yīng)2h； (3)反應(yīng)停止，干燥后濃縮進(jìn)行柱層析分離，得到淺黃色的液體4.813g，產(chǎn)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(gè)體系在通N2保護(hù)下于80℃左右回流反應(yīng)4天； (6)停止反應(yīng)后，蒸去溶劑，溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH值為8.4，加入CH2Cl2萃取。合并有機(jī)相，干燥，濾液濃縮后進(jìn)行柱分離動(dòng)得到淡黃色液體1.586g，產(chǎn)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(yīng)停止后，減壓蒸除甲醇及過量的乙二胺。粗產(chǎn)物溶于甲醇，乙醚沉降，洗滌數(shù)次，真空減壓抽干，得到淡黃粘液1.714g，產(chǎn)率94.7％。
本發(fā)明所列舉的各原料都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及各原料的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種雙邊發(fā)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(huán)的反應(yīng)燒瓶中，攪拌下加入堿性催化劑溶液；
(2)然后向反應(yīng)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(yīng)2小時(shí)，停止反應(yīng)后，干燥濃縮進(jìn)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(gè)體系在通N2保護(hù)下于78-85℃回流反應(yīng)；
(3)蒸去溶劑，將反應(yīng)液溶于水中，用飽和Na2CO3溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值，加入CH2Cl2萃取；合并有機(jī)相，干燥，所得濾液濃縮后進(jìn)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(yīng)燒瓶中，再加入乙二胺；
(2)然后將反應(yīng)體系置入18-40℃下反應(yīng)2-3天，得到粗產(chǎn)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(chǎn)物溶于甲醇，乙醚沉降，真空減壓抽干即可得到二胺。
2.按權(quán)利要求1所述的雙邊發(fā)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(quán)利要求1或2所述的雙邊發(fā)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(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值為8.5-9.5。
4.按權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的雙邊發(fā)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(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的雙邊發(fā)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(fā)明涉及一種雙邊發(fā)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(yīng)；蒸去溶劑，將反應(yīng)液溶于水中，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值，萃?。缓喜⒂袡C(jī)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(yīng)2-3天，得到粗產(chǎn)物，將粗產(chǎn)物溶于甲醇，乙醚沉降，真空減壓抽干即可得到二胺。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明合成了一種雙邊發(fā)散樹形分子的核，基于該核合成的樹形分子其支化點(diǎn)離核更遠(yuǎn)，核單元具有更大的空間。解決了一般樹形分子支化點(diǎn)離核較近，核單元空間較小而導(dǎo)致其在一些應(yīng)用上的限制，而且經(jīng)過兩步反應(yīng)即可，工藝過程簡(jiǎn)單，后處理簡(jiǎn)便易行。
文檔編號(hào)C07C231/00GK101759593SQ20101002897
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者吳江渝, 姜鐵坤, 毛勇, 郭慶中, 李亮, 喻湘華, 鄢國(guó)平 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)