一種利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法
2023-09-19 13:26:30 2
專利名稱：一種利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法
技術領域：
一種利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法，屬於功能高分子技術領域。
背景技術：
功能高分子在生物醫學領域中的應用，特別是螢光高分子在分析、檢測生物大分子方面的研究已引起國內外科學工作者的密切關注，此研究方向是國際上前沿科學的研究熱點。一些小分子螢光染料如吖啶、菲啶類染料、菁類染料、螢光素和羅丹明類染料、噻嗪和噁嗪類染料等是目前應用較廣的核酸螢光探針，這些簡單的螢光染料對核酸分子的序列不能特異識別，屬於非特異性的小分子探針。為了克服上述不足，科學工作者將螢光基團通過共價鍵連結到單鏈寡聚核酸分子上，這種螢光標記的分子探針只能與鹼基序列互補的核酸分子通過Watson-Crick鹼基配對法則形成雜化復鏈，靶向雜化前後的螢光性能發生重大變化，從而實現了螢光探針特異性識別核酸分子。目前，科學工作者已對標記型螢光探針及其特異性識別DNA/RNA核酸分子的相關研究開展了大量工作。研究結果表明標記型螢光探針檢測核酸分子的缺點在於螢光基團的引入會降低螢光探針與靶向分子雜化雙鏈的熱穩定性，從而會降低螢光探針的檢測精度；這種標記型螢光探針需要將螢光基團通過共價鍵連結到寡聚核酸分子鏈上以實現特異性識別核酸分子，而其中的合成與操作較繁雜。近幾年，螢光聚合物作為螢光探針檢測蛋白質、DNA/RNA等生物大分子的研究工作已倍受人們的青睞，同時也取得了許多重要的成果。螢光聚合物通常是由親油性的聚合物主鏈和含有螢光基團及親水性基團的側鏈組成。這種螢光聚合物可通過靜電作用與生物大分子結合，通過螢光共振能量轉移FRET或電子轉移、分析物誘導螢光高分子聚集態結構變化、分析物誘導螢光高分子構象變化等可導致這種螢光高分子的光學性能改變，進而對生物大分子進行檢測。這種螢光聚合物克服了小分子螢光探針的非特異性識別及標記性螢光探針的製備繁雜等缺點，為生物大分子的檢測開闢了一種新的測試方法。
發明內容
本發明的目的在於提供一種合成方法簡單，在水溶液和有機溶劑中均能溶解，且含有螢光量子產率較高的芘螢光基團的共聚物。一種利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法，其特徵在於用芘甲醇和丙烯醯氯通過酯化反應生成丙烯酸芘甲酯；然後，再將丙烯酸芘甲酯與甲基丙烯酸二甲胺乙酯通過共聚反應生成這種水溶性的螢光共聚物。合成方法簡單易行，所用的聚合材料甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，該聚合材料兼具有溫度和PH響應性，並且有較好的生物相容性 』聚合物的側鏈上引入了螢光量子產率較高的芘螢光基團和親水性的胺基基團，使合成的聚電解質具有螢光性和水溶性。一種利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法，按照下述步驟進行 (1)合成小分子丙烯酸芘甲酯的反應
以芘甲醇、三乙胺、丙烯醯氯為原料，以乾燥的THF為溶劑，在冰水浴逐漸到室溫反應
3觀小時，反應結束後過濾掉不溶沉澱，旋蒸濾液，並向濾液中加入飽和碳酸氫和二氯甲烷進行萃取，飽和碳酸氫鈉以中和副產物丙烯酸，溶液分層，至下層有機溶液呈中性，停止萃取。 分離出有機相，旋蒸，在95%的乙醇中重結晶，得到比較純淨的丙烯酸芘甲酯粉末，合成路線如圖1所示。(2)可聚合單體合成聚合物的反應
本反應物無規共聚反應，將(1)合成的可聚合單體丙烯酸芘甲酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯以及引發劑溶於有機溶劑1，4-二氧六環中，以60°C的溫度加熱反應證，整個反應用 N2保護。反應結束後，在將反應產物滴加到石油醚溶劑中，沉澱三次，由於引發劑和單體在石油醚中溶解，而聚合物在石油醚中沉澱，用這種方法可分離出聚合物，在真空乾燥箱中以 70°C溫度乾燥12h，合成路線如圖2所示。本發明的優點在於將小分子芘甲醇和丙烯醯氯通過酯化反應生成丙烯酸芘甲酯， 再將丙烯酸芘甲酯與甲基丙烯酸二甲胺乙酯通過共聚反應生成最終的含有芘的螢光共聚物。這種共聚物不但具有聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的本身的性質，如溫度響應性，PH響應性和較好生物相容性，還因為側鏈帶有螢光量子產率較高的芘螢光基團，可通過螢光的變化以推測聚合物的狀態，可以使這種聚合物在生物、化學等檢測領域得到很好的應用。
圖1為芘甲醇的合成路線；
圖2為最終產物含芘的水溶性螢光共聚物的合成路線； 圖3為芘甲醇的NMR; 圖4為芘甲醇的DSC;
圖5為最終產物含芘的水溶性螢光共聚物的NMR。
具體實施例方式實例1
50ml的潔淨三頸瓶置於冰塊中，並向其中通入隊，先加入35ml乾燥的THF，再加入0. 3g 的芘甲醇，再滴加0. 23ml乾燥的三乙胺，最後再用滴液漏鬥緩慢地滴加溶於THF中的0. 2ml 丙烯醯氯，是反應逐漸到達室溫，反應觀h。反應結束後過濾掉不溶沉澱，旋蒸濾液，並向濾液中加入飽和碳酸氫和二氯甲烷進行萃取，飽和碳酸氫鈉以中和副產物丙烯酸，溶液分層， 至下層有機溶液呈中性，停止萃取。分離出有機相，旋蒸，然後在95%的乙醇中重結晶，得到比較純淨的丙烯酸芘甲酯粉末。實例2
向50ml的潔淨shlenk瓶中加入40ml乾燥處理後的1，4_dioxane，再向其中鼓吹N2, 然後再分別加入0. 05mmol丙烯酸芘甲酯，20mmol甲基丙烯酸二甲胺乙酯及0. Immol偶氮二異丁氰(AIBN)(重結晶後的)，在60°C的油浴中反應5h，反應結束後，在將反應產物滴加到500ml的石油醚中，沉澱三次，由於引發劑和單體在溶劑中溶解，而聚合物在溶劑中為沉澱，用這種方法可分離出聚合物，在70°C真空乾燥箱中乾燥一晚上，得出最終的乾燥產物。對所得產物做了元素分析和核磁分析。元素分析中測得氮元素含量7. 97%，碳元素含量 57. 17%，氫元素含量9. 16%，計算得出共聚比x:y=l:54。GPC結果表明:Mn=1941, Mw=7309,Mz=15296, Mz/Mw=2. 092786
權利要求
1.一種利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法，按照下述步驟進行(1)合成小分子丙烯酸芘甲酯的反應以芘甲醇、三乙胺、丙烯醯氯為原料，以乾燥的THF為溶劑，在冰水浴逐漸到室溫反應觀小時，反應結束後過濾掉不溶沉澱，旋蒸掉濾液，並向旋蒸後的產物中加入飽和碳酸氫鈉和二氯甲烷溶劑進行萃取，飽和碳酸氫鈉以中和副產物丙烯酸，溶液分層，至下層有機溶液呈中性，停止萃取，分離出有機相，旋蒸，在95%的乙醇中重結晶，得到比較純淨的丙烯酸芘甲酯粉末；(2)可聚合單體合成聚合物的反應本反應物無規共聚反應，將(1)合成的可聚合單體丙烯酸芘甲酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯以及引發劑偶氮二異丁氰(AIBN)溶於有機溶劑1，4_ 二氧六環中，以60°C的溫度加熱反應5h，並且整個反應中用N2保護，反應結束後，再將反應產物滴加到石油醚溶劑中，沉澱三次，由於引發劑和單體在石油醚中溶解，而聚合物在石油醚中沉澱，用這種方法可分離出聚合物，在真空乾燥箱中以70°C溫度乾燥12h。
2.按照權利要求1所述利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法，其特徵在於所用的聚合物材料為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，該聚合材料兼具有溫度和PH響應性，並且有較好的生物相容性。
3.按照權利要求1所述的利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法，其特徵在於 聚合物的側鏈上引入了螢光量子產率較高的芘螢光基團和親水性的胺基基團，使合成的聚電解質具有螢光性和水溶性。
全文摘要
一種利用丙烯酸芘甲酯製備水溶性共聚物的方法，屬於功能高分子技術領域。該螢光共聚物首先由芘甲醇和丙烯醯氯通過酯化反應生成丙烯酸芘甲酯；然後，再將丙烯酸芘甲酯與甲基丙烯酸二甲胺乙酯通過共聚反應生成這種水溶性的螢光共聚物，並對這種共聚物進行了一系列表徵。優點在於這種水溶性的螢光共聚物的合成工藝簡單易行，合成的聚合物的側鏈帶有螢光量子產率較高的芘螢光基團和親水性的胺基基團，並且該聚合物具有溫度，pH等響應性，在生物監測應用方面，操作十分簡單，並在揭示疾病與基因變異等方面具有重要的科學意義和應用價值。
文檔編號C08F220/18GK102558432SQ201110430560
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者楊領葉, 王亞妮, 王國傑, 董傑, 趙敏 申請人:北京科技大學