一種兩親性糖苷功能化超支化二茂鐵及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及茂基金屬聚合物材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 超支化聚合物具有三維球狀立體結構，其獨特的物理與化學結構使其具有低黏 度、良好的溶解性和大量可修飾末端官能團等性質。
[0003] 二茂鐵及其衍生物以獨特的分子結構和特殊的電化學、磁、催化和氧化還原性能 而成為新型金屬有機化合物中重要的一種，已經在催化、磁性材料、光學材料、液晶材料以 及生化醫(yī)藥等方面得到廣泛應用。
[0004] 將二茂鐵引入高度支化的聚合物中合成的功能化超支化二茂鐵，將二茂鐵獨特的 氧化還原性、催化性等與超支化聚合物的三維立體結構性能結合起來，已經在生物傳感器、 抗腫瘤、抗菌等方面得到應用。
[0005] 然而在功能化二茂鐵基超支化聚合物的分子構建和性能研究中存在親水性較差， 整體分子生物響應性不佳和細胞毒性等問題，降低了其在生物醫(yī)用材料里的應用潛力。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種兩親性糖苷功能化超支化二茂鐵及其制備 方法，該化合物中構建出糖苷端基修飾的超支化二茂鐵，一方面賦予分子重要形狀特征和 空間特性，增加結構多樣性，另一方面，可以賦予其良好的親水性和生物相容性，能克服已 有技術親水性較差、生物響應性不佳和細胞毒性等缺陷，以便開發(fā)出性能優(yōu)異的茂基金屬 聚合物材料。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種兩親性糖苷功能化超支 化二茂鐵，兩親性糖苷功能化超支化二茂鐵的化學結構式如式3所示：
[0008]
[0009] 上述兩親性糖苷功能化超支化二茂鐵的制備方法，包括如下步驟：
[0010] 步驟(1)，將式1-4所示化合物1，1'_疊氮甲基二茂鐵甲酸甲酯與式2-1所示化合物 G3-HPAE通過酯交換反應，得到式2所示化合物疊氮基超支化二茂鐵，該步化學反應方程式 如下：
[0011]
[0012] 步驟(2)，將式2所示化合物疊氮基超支化二茂鐵與式3-1所示化合物炔丙基β-D-P比喃葡萄糖苷通過Click Chemistry反應，得到最終產物式3所示化合物兩親性糖苷功能化 超支化二茂鐵，該步化學反應方程式如下：
[0013]
[0014] '〇
[0015] 優(yōu)選的，步驟（1)中：將式卜4所示化合物1，Γ_疊氮甲基二茂鐵甲酸甲酯與式2-1 所示化合物G3-HPAE，先在Ν2的氣氛，溫度75~85°C的條件下反應，反應完畢后關閉氮氣，再 抽真空1.5~3h，得到式2所示化合物疊氮基超支化二茂鐵。
[0016]進一步優(yōu)選的，步驟（1)中式1-4所示化合物1，1'_疊氮甲基二茂鐵甲酸甲酯與式 2-1所示化合物G3-HPAE的摩爾比為0.34-0.54:1。
[0017]優(yōu)選的，步驟(2)中：將式2所示化合物疊氮基超支化二茂鐵與式3-1所示化合物炔 丙基β-D-吡喃葡萄糖苷溶解于無水DMF中，在催化劑作用下，黑暗室溫下攪拌22-26h;抽濾， 冷凍干燥得到最終產物式3所示化合物兩親性糖苷功能化超支化二茂鐵。
[0018] 進一步優(yōu)選的，步驟(2)中所述催化劑為CuBr和PMDETA。
[0019] 更進一步優(yōu)選的，步驟(2)中式2所示化合物疊氮基超支化二茂鐵與式3-1所示化 合物炔丙基β-D-吡喃葡萄糖苷的摩爾比為1.1-1.3:1 ;CuBr與式3-1所示化合物炔丙基β-D-吡喃葡萄糖苷的摩爾比為1-1.5:1; PMDETA與式3-1所示化合物炔丙基β-D-吡喃葡萄糖苷的 摩爾比為1-1.5:1。
[0020] 優(yōu)選的，式1-4所示化合物1，Γ-疊氮甲基二茂鐵甲酸甲酯的制備方法包括如下步 驟：
[0021] 步驟a，式1所示化合物1，1'_二茂鐵二甲酸和無水甲醇進行酯化反應，得到式1-1 所示化合物1，Γ -二茂鐵二甲酸二甲酯，該步化學反應方程式如下：
[0022]
[0023]步驟b，式1-1所示化合物1，Γ -二茂鐵二甲酸二甲酯和NaOH反應完畢后，加入酸調 節(jié)pH值到1，得到式1-2所示化合物1，Γ-羧基二茂鐵甲酸甲酯，該步化學反應方程式如下：
[0024]
[0025] 步驟c，式1-2所示化合物1，1'_羧基二茂鐵甲酸甲酯與硼氫化鈉反應，得到式1-3 所示化合物1，Γ -羥甲基二茂鐵甲酸甲酯，該步化學反應方程式如下：
[0027] 步驟不化甘物i，r 中垂…戊飫中酸中置風鈉反應，得到式1-4所示化合物1，Γ -疊氮甲基二茂鐵甲酸甲酯，該步化學反應方程式如下：
[0026]
[0028]
[0029] 進一步優(yōu)選的，式1-4所示化合物1，Γ_疊氮甲基二茂鐵甲酸甲酯的制備方法包括 如下步驟：
[0030] 步驟a，在式1所示化合物1，Γ -二茂鐵二甲酸和無水甲醇中，加入三乙胺，控制溫 度在0~5°C之間，加入二氯亞砜，在該溫度下繼續(xù)攪拌反應1~1.5h;再加熱升至40~55°C， 反應4~5h，將反應液自然冷卻，除溶劑、干燥，得到式1-1所示化合物1，Γ-二茂鐵二甲酸二 甲醋；
[0031] 步驟b，將式1-1所示化合物ι，Γ-二茂鐵二甲酸二甲酯溶解到丙酮中，并加入到 CH30H和NaOH的混合液中，室溫下攪拌8~1 lh，加入酸調節(jié)pH值到1，得到式1-2所示化合物 1，1'_羧基二茂鐵甲酸甲酯；
[0032] 步驟c，于式1-2所示化合物1，1'_羧基二茂鐵甲酸甲酯的CH2C12懸浮液中加入草酰 氯，室溫下攪拌1~1.5h，除去溶劑，并溶于二氯甲烷中，加硼氫化鈉，再滴加 CH30H，室溫下 攪拌25-40min，得到式1-3所示化合物1，Γ-羥甲基二茂鐵甲酸甲酯；
[0033] 步驟d，將式1-3所示化合物1，1'_羥甲基二茂鐵甲酸甲酯和疊氮鈉溶解在醋酸中， 加熱至45~55°C反應，反應完畢后，得到式1-4所示化合物1，Γ-疊氮甲基二茂鐵甲酸甲酯。
[0034] 進一步優(yōu)選的，步驟a中1，Γ -二茂鐵二甲酸與二氯亞砜的摩爾比為1: 2~4;步驟b 中CH30H與NaOH的摩爾比為1:8.9-9.2;步驟c中當反應結束時用水淬滅;步驟d中，反應完畢 后，蒸發(fā)溶劑，蒸發(fā)溶劑溫度< 55°C，得到式1-4所示化合物1，Γ -疊氮甲基二茂鐵甲酸甲 酯。
[0035]式2-1所示化合物G3-HPAE的中文名稱為：第三代的超支化聚（胺）酯;PMDETA的中 文名稱為：五甲基二乙稀三胺，英文名為Pentamethyldi ethylene triamine，分子式是 C9H23N3，分子量為 173.299，CAS 登記號為 3030-47-5。
[0036]采用上述技術方案所產生的有益效果在于：
[0037] (1)本發(fā)明利用糖類化合物的易溶性、親生物體性、與機體關系的密切性和抗腫 瘤、抗病毒活性等特性，構建出糖苷端基修飾的超支化二茂鐵，用以克服超支化二茂鐵親水 性差、生物活性不良的缺陷。
[0038] (2)本發(fā)明中構建出糖苷端基修飾的超支化二茂鐵，一方面賦予分子重要形狀特 征和空間特性，增加結構多樣性，另一方面，可以賦予其良好的親水性和生物相容性，能克 服已有技術親水性較差、生物響應性不佳和細胞毒性等缺陷，以便開發(fā)出性能優(yōu)異的茂基 金屬聚合物材料。
[0039] (3)本發(fā)明構建出的糖苷功能化超支化二茂鐵具有良好水溶性與生物響應性，為 其在生物傳感器、抗腫瘤制劑等醫(yī)用材料方面的應用提供實驗基礎，也為新材料的合成和 開發(fā)提供新的技術路線。
[0040] (4)本發(fā)明以1，Γ-二茂鐵二甲酸作為原料，采用點擊化學(Click chemistry)，通 過多步驟反應，反應條件容易實現(xiàn)，避免了有毒催化劑的使用。將二茂鐵引入到G3-HPAE中， 并利用二茂鐵側鏈的反應將葡萄糖苷引入到超支化二茂鐵中，制備出了糖苷功能化的超支 化二茂鐵。該聚合物能很好的兩親性，電化學性及熱穩(wěn)定性。
[0041 ] (5)本發(fā)明制備方法反應條件容易實現(xiàn)，制備條件溫和。
【具體實施方式】
[0042]以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明：
[0043] 實施例1
[0044] 步驟（1)，將1，Γ-二茂鐵二甲酸1.58(5.5_〇1)、無水甲醇35!111依次加入25〇1^三 口圓底燒瓶中，滴加三乙胺2.8ml (20mmol)，溶液顏色加深，采用冰鹽浴降低反應溫度，控制 在0~5°C之間，此時通過恒壓滴液漏斗緩慢滴加二氯亞砜1.5ml(20mmol)，反應劇烈，有大 量白色煙霧生成，滴加完畢后，在該溫度下繼續(xù)攪拌反應lh。去掉冰鹽浴，采用油浴加熱，升 至50°C，反應4.5h，將反應液自然冷卻后，取出三口燒瓶，將反應混合物倒入250mL單口燒瓶 中，安裝到旋轉蒸發(fā)儀上?？刂菩D蒸發(fā)儀溫度從25°C逐漸升溫到45°C，旋轉蒸發(fā)除去甲醇 得粘稠物，然后向其中加入飽和氯化鈉溶液40ml，用90mL乙酸乙酯萃取，合并有機相后倒入 分