CN101845140A - 一种含a官能团和b官能团的n臂星型聚环氧乙烷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子化学技术领域，具体为一种含A官能基团和B官能基团的N臂星型聚环氧乙烷(PEON)及其制备方法。本发明首先合成同时含1个环氧基团和1个双键基团的小分子化合物M1，在KOH(或二乙醇胺)的存在下使M1上的环氧基团开环得到同时含2(或3)个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M2(或M3)；然后，利用M2(或M3)上的活性羟基基团引发环氧乙烷进行开环聚合得到N臂星型PEON，继续将核心位置的双键基团修饰为A官能基团，或将每条PEO臂末端的羟基基团修饰为B官能基团，得到同时含1个A官能基团和N个B官能基团的N臂星型PEON。本发明方法简便、通用，具有良好的产业化前景。

Description

一种含A官能团和B官能团的N臂星型聚环氧乙烷及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子化学技术领域，具体涉及多臂星型聚环氧乙烷的制备方法。
背景技术
在生物药物载体的研究领域中，聚环氧乙烷(PEO)是最常用的生物相容性聚合物之一，具有安全、无毒的优点。然而，在传统的研究中，往往是将单羟基PEO和双羟基PEO端基的羟基进行修饰转化成高反应活性的官能团，如活泼酯、醛基、酰肼等，且这些线形PEO作为药物载体存在体内循环周期短等诸多问题。因此，对于PEO修饰药物技术的研究趋向于对支化PEO的合成和修饰研究；与相同分子量的线形PEO相比，支化PEO具有流体力学体积较小、在体内的循环期更长、减慢被修饰蛋白质在肾小球中的滤过从而延长药效等特点。
目前，支化PEO的合成主要是通过将含功能端基的线形mPEO通过多次偶联反应偶合到一个多官能团的核上。例如，1995年Monfardini连接将2根mPEO链接到到赖氨酸的两个氨基上得到带两臂的分叉型聚环氧乙烷，然后将赖氨酸的羧基活化成琥珀酰亚胺活化酯，并用于蛋白质修饰研究（BioconjugateChemistry,1995.6,62-69.）。Veronese等人在1996年报道了天冬酰胺酶与线形mPEO（5000）或树枝型mPEO2结合后的比较研究，数据表明在肿瘤患者的治疗中使用mPEO2修饰的天冬酰胺酶十分有利（JournalofControlledRelease,1996.40,199-209.）。黄骏廉等利用依次叠加的偶合方法合成了8臂星型PEO（多臂树杈型功能化聚环氧乙烷制备方法及它在药物中的应用.2002:CN1381512A.）。但是，利用这些偶合方法合成仅含单一功能基团的星型聚合物的缺点在于线路太长、步骤繁琐、价格昂贵且不能大批量生产，在偶合过程中能保证全部接上，目标产物的单分散性指数较大。
基于上述缺点，王国伟等利用含保护羟基的多官能团引发剂直接引发环氧乙烷(EO)进行开环聚合(ROP)，并结合聚合物的后修饰方法制备了仅含单一官能基团的多臂星型聚环氧乙烷（一种含单一活性功能基团的多臂星型聚环氧乙烷及其制备方法.2009:CN200910047609.3）。
但是，在实际的应用中，往往还需要将两种或两种以上的功能基团选择性地引入到多臂聚环氧乙烷。目前的文献中，所合成多臂PEO的每条PEO臂的端基往往含有相同的官能团，这类星型PEO在药物修饰中没有太大用途，因为每个官能团都会和药物的活性点反应，引起偶联反应。例如，研究者们相继合成了以C60封端的三臂PEO（Macromolecules,1998,31,6030-6033.），或以羟基为末端集团的多臂星型PEO（Macromolecules,2000.33,5418-5426.，Polymer,2003.44,5067–5074）。所以，解决这一问题的方法是设计更合理的小分子引发剂，使该引发剂能够选择性地引发环氧乙烷(EO)进行开环聚合(ROP)生成多臂PEO后仍可选择性地进行修饰，而类似的合成方法以及所合成的同时含1个A官能团和N个B官能团的N臂星型聚环氧乙烷（PEON）至今未见文献或专利报道。
同时，这种含有不同功能基团的多臂星型PEO的成功合成也将促进对基于PEO链段的复杂结构聚合物的合成和性能研究。所以，开发新的具有普遍意义的同时含多个不同官能团的多臂星型PEO的方法具有很重要的理论和应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有多种用途的N臂星型聚环氧乙烷（PEON）及其制备方法。
本发明提供的N臂星型聚环氧乙烷（PEON），同时含1个A官能基团和N个（N=2或3）B官能基团,其化学结构为：
Figure 269558DEST_PATH_IMAGE001
。
其中，每条PEO臂的聚合度m在18-100之间，A是N臂星型PEON核心位置的官能基团，且A代表下列官能基团之一：
Figure 999748DEST_PATH_IMAGE002
。
B是每条PEO臂端基的官能基团，且B代表下列官能基团之一：
Figure 841802DEST_PATH_IMAGE003
。
本发明提出的同时含1个A官能基团和N个（N=2或3）B官能基团的N臂星型聚环氧乙烷(PEON)的制备方法如下：
首先，合成同时含1个环氧基团和1个双键基团的小分子化合物M1，在氢氧化钾(KOH)的存在下使M1上的环氧基团开环得到同时含2个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M2，或者在二乙醇胺的存在下使M1上的环氧基团开环得到同时含有3个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M3。然后，分别利用小分子化合物M2或M3上的活性羟基和二苯甲基钾（DPMK）为共引发剂引发环氧乙烷(EO)进行开环聚合(ROP)得到N臂星型PEON，继续将每条PEO臂末端的羟基基团修饰为B官能基团；或者在光敏剂安息香双甲醚（BDK）的存在下，使N臂星型PEON核心位置的双键基团与同时含1个巯基基团和1个A官能基团的小分子化合物M4在365nm(300W)的UV光照下发生加成反应，得到同时含1个A官能基团和N个B官能基团的N臂星型PEON。
本发明中，同时含1个环氧基团和1个双键基团的小分子化合物M1的制备过程为：向500mL圆底烧瓶中，依次加入200ml重量浓度为50%氢氧化钠（NaOH）水溶液、3.5-4.5g催化剂四丁基硫酸氢铵(TBAHS)和1.0~2.0mol溴代烯烃
Figure 50061DEST_PATH_IMAGE004
。然后，分五批加入缩水甘油0.25~0.50mol
Figure 864433DEST_PATH_IMAGE005
，室温下继续反应24-48h。反应产物用水稀释，加入氯仿萃取，真空下脱去溶剂后，即得小分子化合物M1。具体合成路线：
Figure 749212DEST_PATH_IMAGE006
。
本发明中，同时含2个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M2的制备过程为：向干燥洁净的500mL三口圆底烧瓶中，依次加入200mL四氢呋喃和54.0-58.0g氢氧化钾(KOH)粉末并加热至60-70℃，然后将化合物0.05~0.25molM1用滴液漏斗缓慢滴加至三口瓶中，滴加完后继续反应24-48h。反应结束后旋去四氢呋喃，并用盐酸溶液将溶液的PH调至6.8-7.2。将水旋干后用二氯甲烷溶解粗产物，离心分离去不溶的盐，将上层清液收集旋干，即得到小分子化合物M2。具体合成路线：
Figure 16245DEST_PATH_IMAGE007
。
本发明中，同时含3个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M3的制备过程为：向干燥洁净的500mL三口圆底烧瓶中，依次加入200ml甲醇和四氢呋喃混合溶剂中(v/v=1/1)和0.10~0.50mol二乙醇胺并加热至60-70℃，将0.05~0.25mol化合物M1用滴液漏斗缓慢滴加至三口烧瓶中，滴加完后继续反应24-48h，反应结束后旋去THF。将水旋干后用二氯甲烷溶解粗产物，分离去下层的二乙醇胺，将上层清液收集旋干，即得到小分子化合物M3。具体合成路线：
Figure 28195DEST_PATH_IMAGE008
。
本发明中，同时含1个巯基基团和1个A官能基团的小分子化合物M4购买后直接使用，其特征化学结构是：
。
本发明中，同时含1个A官能基团和N个（N=2或3）B官能基团的N臂星型聚环氧乙烷(PEON)的制备方法中，环氧乙烷(EO)的开环聚合(ROP)过程为：以二甲基亚砜或四氢呋喃为溶剂，反应温度为40-50℃，反应时间为48-120h。反应体系的投料比例：100ml溶剂/10~50mlEO单体。
本发明中，同时含1个A官能基团和N个（N=2或3）B官能基团的N臂星型聚环氧乙烷(PEON)的制备方法中，每条PEO臂末端的羟基基团修饰为B官能基团的过程为：
（1）每条PEO臂末端的
Figure 752754DEST_PATH_IMAGE010
官能基团可由羟基基团与丙烯腈
Figure 507084DEST_PATH_IMAGE011
反应得到，溶剂为二氧六环，催化剂为氢氧化钾（KOH）粉末，反应温度为0-5℃，反应时间为3-5h。反应体系的投料比例：100ml二氧六环/4.5-5.5gPEON/5~10e.q.端羟基的KOH粉末/10~20e.q.端羟基的丙烯腈。具体合成路线为：
Figure 57145DEST_PATH_IMAGE012
。 
（2）每条PEO臂末端的
Figure 580530DEST_PATH_IMAGE013
官能基团可由上述（1）所生成的
Figure 72691DEST_PATH_IMAGE014
官能基团依次在酸性(重量浓度为37%盐酸)环境和碱性（重量浓度为50%氢氧化钾)水溶液中、室温下水解24-48h制得。反应体系的投料比例：5.0gPEON/50~100ml37%盐酸/50~100ml50%氢氧化钾。具体合成路线：
Figure 314317DEST_PATH_IMAGE016
。
（3）每条PEO臂末端的官能团可由上述（2）所生成的氰基被氢化铝锂在室温下还原24-48h制得。反应体系的投料比例：100ml溶剂/4.5-5.5gPEON/5~10e.q.端氰基的氢化铝锂。具体合成路线为：
Figure 45961DEST_PATH_IMAGE019
。
（4）每条PEO臂末端的
Figure 443444DEST_PATH_IMAGE020
官能团可由羟基与环氧氯丙烷反应得到。以四氢呋喃或甲苯溶剂为溶剂，氢化钠为质子化试剂，反应温度为0-5℃，反应时间为12-24h。反应体系的投料比例：100ml四氢呋喃或甲苯/4.5-5.5gPEON/5~10e.q.端羟基的NaH/10~20e.q.端羟基的环氧氯丙烷。具体合成路线为：
Figure 64229DEST_PATH_IMAGE022
。
（5）每条PEO臂末端的
Figure 562207DEST_PATH_IMAGE023
官能团可由上述（2）所生成的
Figure 396170DEST_PATH_IMAGE024
在碱性(重量浓度为50%氢氧化钾)水溶液中、室温下水解12-36h制得。反应体系的投料比例为：100ml50%氢氧化钾/2.25-2.75gPEON。具体合成路线为：
。
（6）每条PEO臂末端的端
Figure 42364DEST_PATH_IMAGE026
官能团可由羟基在二氧六环-三乙胺体系中，分别与酸酐
Figure 394848DEST_PATH_IMAGE027
在70-80℃反应24-48h制得。反应体系的投料比例为：100ml二氧六环/4.5-5.5gPEON/5~10e.q.端羟基的酸酐/20~40e.q.端羟基的三乙胺。具体合成路线为：
Figure 399713DEST_PATH_IMAGE028
。
本发明中，所述的同时含1个A官能基团和N个（N=2或3）B官能基团的N臂星型聚环氧乙烷(PEON)的制备方法，其中，双键基团和巯基基团之间的加成反应过程为：以安息香双甲醚(BDK)为催化剂，二氯甲烷为溶剂，在365nm(300W)的UV光照下使PEON上的双键基团和小分子化合物M4上的巯基基团、在室温下反应0.5-1.5h。反应体系的投料比例为：100ml二氯甲烷/4.5—5.5gPEON/2~4e.q.端双键的安息香双甲醚/5~10e.q.端羟基的化合物M4。
本发明中，同时含1个A官能基团和N个（N=2或3）B官能基团的N臂星型聚环氧乙烷(PEON)的制备方法，其中，所制备的聚合物都可以通过溶解沉淀的方法进行纯化，且都具有很高的收率。
本发明中，所制备的异端功能化PEO都具有较窄的分子量分布，且结构明确，都可以通过MALDI-TOFMS、SEC和1HNMR手段进行详细表征。
本发明的制备方法简便、通用，具有良好的产业化前景。
具体实施方式
实施例1 每臂末端含羟基基团和核心位置含双键基团的2臂PEO 2 的合成
1.同时含1个环氧基团和1个双键基团的小分子化合物M 1 的制备
向500mL圆底烧瓶中，加入200ml的50%氢氧化钠(NaOH)溶液和4.0g催化剂四丁基硫酸氢铵(TBAHS)，并缓慢地滴入1.6mol溴丙烯
Figure 837647DEST_PATH_IMAGE029
。然后，在2h内分五批加入0.40mol缩水甘油，室温下继续反应24h。反应产物用200ml水稀释，加入300ml氯仿萃取，真空下脱去溶剂后即得小分子化合物M1。
Figure 71314DEST_PATH_IMAGE030
2.同时含2个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M 2 的制备
向干燥洁净的500mL三口圆底烧瓶中，加入200mL四氢呋喃和56.0g氢氧化钾(KOH)粉末并加热至60℃，然后将0.20mol步骤（1）所制备的化合物M1用滴液漏斗缓慢滴加至三口瓶中，滴加完后继续反应24h，反应结束后旋去四氢呋喃，并用盐酸溶液将溶液的PH调至7。将水旋干后用二氯甲烷溶解粗产物，离心分离去不溶的盐，将上层清液收集旋干，即得到小分子化合物M2。
Figure 543883DEST_PATH_IMAGE031
3.每臂末端含羟基基团和核心位置含双键基团的2臂PEO 2 的合成
向干燥洁净的300ml安瓿瓶中，将0.50g步骤（2）所制备的引发剂M2、2.3mmol二苯甲基钾(DPMK)、120ml四氢呋喃和22ml环氧乙烷（EO）依次加入，在45℃下反应48h后用5ml无水甲醇终止。溶剂浓缩后，再用大量的无水乙醚沉淀，过滤后真空干燥即得到每臂末端含羟基基团和核心位置含双键的2臂PEO2。Mn(SEC)=4,800g/mol,PDI=1.08。
Figure 719650DEST_PATH_IMAGE032
实施例2 每臂末端含羟基基团和核心位置含羧基基团的2臂PEO 2 的合成
在100ml的圆底烧瓶，将0.50g（0.10mmol双键基团）实施例1(3)中所制备的每臂末端含羟基基团和核心位置含双键基团的2臂PEO2用CH2Cl2溶解，然后加入0.32mmol安息香双甲醚（BDK）和0.80mmol巯基丙酸，将该混合体系在365nm（300W）的UV光照下反应1.0h，合成每臂末端含羟基基团和中间含羧基基团的2臂PEO2。
Figure 644880DEST_PATH_IMAGE033
实施例3 每臂末端含羟基基团和核心位置含磺酸基的2臂PEO 2 的合成
将实施例2中的巯基丙酸用巯基乙磺酸代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含磺酸基的2臂PEO2。
Figure 682238DEST_PATH_IMAGE034
实施例4 每臂末端含羟基基团和核心位置含甘油基的2臂PEO 2 的合成
将实施例2中的巯基丙酸用巯基甘油代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含甘油基的2臂PEO2。
Figure 743735DEST_PATH_IMAGE035
实施例5 每臂末端含羟基基团和核心位置含氨基的2臂PEO 2 的合成
将实施例2中的巯基丙酸用巯基乙胺盐酸盐代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含氨基的2臂PEO2。
Figure 90402DEST_PATH_IMAGE036
实施例6 每臂末端含羟基基团和核心位置含丁二酸的2臂PEO 2 的合成
将实施例2中的巯基丙酸用巯基丁二酸代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含丁二酸的2臂PEO2。
Figure 502929DEST_PATH_IMAGE037
实施例7 每臂末端含羟基基团和核心位置含氨基酸的2臂PEO 2 的合成
将实施例2中的巯基丙酸用巯基丙氨酸盐酸盐代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含氨基酸的2臂PEO2。
Figure 343977DEST_PATH_IMAGE038
实施例8 每臂末端含羟基基团和核心位置含双键的3臂PEO 3 的合成
1.同时含3个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M 3 的制备
向干燥洁净的500mL三口圆底烧瓶中，依次加入200ml甲醇和四氢呋喃混合溶剂中(v/v=1/1)150mL，0.50mol二乙醇胺并加热至60℃，将化合物0.25molM1溶于用滴液漏斗缓慢滴加至三口烧瓶中，滴加完后继续反应24h，反应结束后旋去溶剂。用二氯甲烷溶解粗产物，离心分离下层的二乙醇胺，将上层清液收集旋干，即得到小分子化合物M3。
Figure 525560DEST_PATH_IMAGE039
2.每臂末端含羟基基团和核心位置含双键的3臂PEO 3 的合成
向干燥洁净的300ml安瓿瓶中，将0.50g步骤（1）所制备的引发剂M3、2.0mmol二苯甲基钾(DPMK)、120ml四氢呋喃和22ml环氧乙烷（EO）依次加入，在45℃下反应48h后用5ml无水甲醇终止。溶剂浓缩后，再用大量的无水乙醚沉淀，过滤后真空干燥即得到每臂末端含羟基基团和核心位置含双键的3臂PEO3。Mn(SEC)=8,100g/mol，PDI=1.06。
Figure 777550DEST_PATH_IMAGE040
实施例9 每臂末端含羟基基团和核心位置含羧基的3臂PEO 3 的合成
在100ml的圆底烧瓶，将0.50g（0.062mmol双键基团）实施例8中所制备的每臂末端含羟基基团和核心位置含双键基团的3臂PEO3用CH2Cl2溶解，然后加入0.20mmol安息香双甲醚（BDK）和0.50mmol巯基丙酸，将该混合体系在365nm（300W）的UV光照下反应1.0h，合成每臂末端含羟基基团和中间含羧基基团的3臂PEO3。
Figure 677373DEST_PATH_IMAGE041
实施例10 每臂末端含羟基基团和核心位置含磺酸基的3臂PEO 3 的合成
将实施例9中的巯基丙酸用巯基乙磺酸代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含磺酸基的3臂PEO3。
Figure 56532DEST_PATH_IMAGE042
实施例11 每臂末端含羟基基团和核心位置含甘油基的3臂PEO 3 的合成
将实施例9中的巯基丙酸用巯基甘油代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含甘油基的3臂PEO3。
实施例12 每臂末端含羟基基团和核心位置含氨基的3臂PEO 3 的合成
将实施例9中的巯基丙酸用巯基乙胺盐酸盐代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含氨基的3臂PEO3。
Figure 781092DEST_PATH_IMAGE044
实施例13 每臂末端含羟基基团和核心位置含丁二酸的3臂PEO 3 的合成
将实施例9中的巯基丙酸用巯基丁二酸代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含丁二酸的3臂PEO3。
Figure 168211DEST_PATH_IMAGE045
实施例14 每臂末端含羟基基团和核心位置含氨基酸的3臂PEO 3 的合成
将实施例9中的巯基丙酸用巯基丙氨酸盐酸盐代替，合成每臂末端含羟基基团和核心位置含氨基酸的3臂PEO3。
Figure 175280DEST_PATH_IMAGE046
实施例15 每臂末端含氰基基团和核心位置含双键基团的2臂PEO的合成
在250ml的圆底烧瓶中，将5.0g(2.08mmol羟基基团)实施例1(3)中所制备的每臂末端含羟基基团和核心位置含双键基团的2臂PEO2、二氧六环100ml加入，搅拌使PEO2溶解后，加入1.17g粉末状的氢氧化钾。将体系用冰水浴冷却后，在0.5h内缓慢的滴加1.59ml丙烯腈，0oC下继续反应3h。旋蒸除去二氧六环，产物在二氯甲烷和水体系中萃取两次，油相用无水硫酸镁干燥后、过滤除盐、浓缩，再溶解-沉淀-过滤两次，真空干燥，即得每臂末端含氰基基团和核心位置含双键的2臂PEO2。
实施例16每臂末端含羧基基团和核心位置含双键的2臂PEO 2 的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.50g(0.21mmol氰基基团)实施例15中所制备的每臂末端含氰基基团和核心位置双键的2臂PEO2加入10ml浓HCl(37%)溶解后，室温下搅拌24h；然后加入10ml去离子水稀释，并用80ml二氯甲烷萃取两次；油相浓缩之后的产物中再加入10ml50%氢氧化钾(KOH)。室温下搅拌24h后产物用80ml二氯甲烷萃取两次，油相浓缩之后进行沉淀，即得到每臂末端含羧基基团和核心位置含双键的2臂PEO2。
Figure 925248DEST_PATH_IMAGE048
实施例17 每臂末端含氨基基团和核心位置含双键的2臂PEO 2 的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.5g(0.21mmol氰基基团)实施例15中所制备的每臂末端含氰基基团和核心位置含双键的2臂PEO2加入20ml干燥的THF溶解后，加入2.1mmol氢化铝锂进行反应24h；然后加入20ml去离子水稀释，并用80ml二氯甲烷萃取两次；油相浓缩之后的产进行沉淀，即得到每臂末端含氨基基团和核心位置含双键的2臂PEO2。
Figure 534083DEST_PATH_IMAGE049
实施例18 每臂末端含羧基基团和核心位置含双键的2臂PEO 2 的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.5g(0.21mmol羟基基团)实施例15中所制备的每臂末端含羟基基团和核心位置含双键的2臂PEO2加入20ml干燥的二氧六环溶解后，再加入8.4mmol三乙胺和2.1mmol丁二酸酐进行反应24h。然后进行沉淀，即得到每臂末端含羧基基团和核心位置含双键的2臂PEO2。
实施例19 每臂末端含环氧基团和核心位置含双键的2臂PEO 2 的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.5g(0.21mmol羟基基团)实施例15中的每臂末端含羟基基团和核心位置含双键的2臂PEO2加入20ml干燥的THF溶解后，加入1.68mmol氢化钠室温下反应半个小时，冷却至0oC后，缓慢加入2.5mmol环氧氯丙烷继续反应24h。然后进行沉淀，即得到每臂末端含环氧基团和核心位置含双键的2臂PEO2。
Figure 593623DEST_PATH_IMAGE051
实施例20 每臂末端含甘油基团和核心位置含双键的2臂PEO 2 的合成
在50ml的圆底烧瓶中，将0.25g(0.11mmol环氧基团)实施例19中的每臂末端含环氧基团和核心位置含双键的2臂PEO2加入10ml50%氢氧化钾回流24h，然后进行沉淀，即得到每臂末端含甘油基团和中间含双键的2臂PEO2。
Figure 561579DEST_PATH_IMAGE052
实施例21 每臂末端含氰基基团和核心位置含双键的3臂PEO 3 的合成
在250ml的圆底烧瓶中，将5.0g(1.85mmol羟基基团)施实例8(2)中所制备的每臂末端含羟基基团和核心位置含双键基团的3臂PEO3、二氧六环100ml加入，搅拌使PEO3溶解后，加入1.04g粉末状的氢氧化钾。将体系用冰水浴冷却后，在0.5h内缓慢的滴加1.4ml丙烯腈，0oC下继续反应3.0h。旋蒸除去二氧六环，产物在二氯甲烷和水体系中萃取两次，油相用无水硫酸镁干燥后、过滤除盐、浓缩，再溶解-沉淀-过滤两次，真空干燥，即得即得每臂末端含氰基基团和核心位置含双键的3臂PEO3。
Figure 470761DEST_PATH_IMAGE053
实施例22 每臂末端含羧基基团和核心位置含双键的3臂PEO 3 的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.50g(0.19mmol氰基基团)实施例21中所制备的每臂末端含氰基基团和核心位置双键的3臂PEO3加入10ml浓HCl(37%)溶解后，室温下搅拌24h；然后加入10ml去离子水稀释，并用80ml二氯甲烷萃取两次；油相浓缩之后的产物中再加入10ml50%氢氧化钾(KOH)。室温下搅拌24h后产物用80ml二氯甲烷萃取两次，油相浓缩之后进行沉淀，即得到每臂末端含羧基基团和核心位置含双键的3臂PEO3。
Figure 182365DEST_PATH_IMAGE054
实施例23 每臂末端含氨基基团和核心位置含双键的3臂PEO 3 的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.5g(0.19mmol氰基基团)实施例21中所制备的每臂末端含氰基基团和核心位置含双键的3臂PEO3加入20ml干燥的THF溶解后，加入1.9mmol氢化铝锂进行反应48h；然后加入20ml去离子水稀释，并用80ml二氯甲烷萃取两次；油相浓缩之后的产进行沉淀，即得到每臂末端含氨基基团和核心位置含双键的3臂PEO3。
Figure 109869DEST_PATH_IMAGE055
实施例24 每臂末端含羧基基团和核心位置含双键的3臂PEO的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.5g(0.19mmol羟基基团)实施例21中所制备的每臂末端含羟基基团和核心位置含双键的3臂PEO3加入20ml干燥的二氧六环溶解后，再加7.6mmol三乙胺和1.9mmol丁二酸酐进行反应24h。然后进行沉淀，即得到每臂末端含羧基基团和核心位置含双键的3臂PEO3。
Figure 248727DEST_PATH_IMAGE056
实施例25 每臂末端含环氧基团和中间含双键的3臂PEO的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.5g(0.19mmol羟基基团)实施例21中的每臂末端含羟基基团和核心位置含双键的3臂PEO3加入20ml干燥的THF溶解后，加入1.52mmol氢化钠室温下反应半个小时，冷却至0oC后，缓慢加入2.0mmol环氧氯丙烷继续反应24h。然后进行沉淀，即得到每臂末端含环氧基团和核心位置含双键的3臂PEO3。
Figure 645204DEST_PATH_IMAGE057
实施例26 每臂末端含甘油基团和中间含双键的3臂PEO的合成
在100ml的圆底烧瓶中，将0.25g(0.19mmol环氧基团)实施例21中的每臂末端含环氧基团和核心位置含双键的3臂PEO3加入10ml50%氢氧化钾回流24h然后进行沉淀，即得到每臂末端含甘油基团和中间含双键的3臂PEO3。
Figure 894920DEST_PATH_IMAGE058
。

Claims (9)

1.一种N臂星型聚环氧乙烷，记为PEON，其特征在于同时含1个A官能基团和N个B官能基团，N=2或3，其化学结构是：
Figure 2010102139576100001DEST_PATH_IMAGE001
其中，每条PEO臂的聚合度m在18-100之间，A是N臂星型PEON核心位置的官能基团，且A代表下列官能基团之一：
Figure 942328DEST_PATH_IMAGE002
B是每条PEO臂端基的官能基团，且B代表下列官能基团之一：
Figure 2010102139576100001DEST_PATH_IMAGE003
。
2.如权利要求1所述的N臂星型聚环氧乙烷的制备方法，其特征在于：首先合成同时含1个环氧基团和1个双键基团的小分子化合物M1，在氢氧化钾的存在下使M1上的环氧基团开环得到同时含2个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M2，或者在二乙醇胺的存在下使M1上的环氧基团开环得到同时含有3个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M3；然后，分别利用小分子化合物M2或M3上的活性羟基基团和二苯甲基钾为共引发剂引发环氧乙烷进行开环聚合，得到N臂星型PEON；继续将每条PEO臂末端的羟基基团修饰为B官能基团；或者在光敏剂安息香双甲醚的存在下，使N臂星型PEON核心位置的双键基团与同时含1个巯基基团和1个A官能基团的小分子化合物M4在365nm的UV光照下发生加成反应，得到同时含1个A官能基团和N个B官能基团的N臂星型PEON；
其中，同时含1个环氧基团和1个双键基团的小分子化合物M1的化学结构为：
Figure 830650DEST_PATH_IMAGE004
同时含2个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M2的化学结构为：
Figure 2010102139576100001DEST_PATH_IMAGE005
同时含3个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M3的化学结构为：
Figure 900106DEST_PATH_IMAGE006
同时含1个巯基基团和1个A官能基团的小分子化合物M4的化学结构为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
。
3.根据权利要求2所述的N臂星型聚环氧乙烷的制备方法，其特征为同时含1个环氧基团和1个双键基团的小分子化合物M1的制备过程为：在重量浓度为50%氢氧化钠水溶液中，以四丁基硫酸氢铵为催化剂，使溴代烯烃
Figure 878689DEST_PATH_IMAGE008
和缩水甘油
Figure DEST_PATH_IMAGE009
在室温下反应24-48h制得小分子化合物M1，反应体系的投料比例为：200ml50%NaOH水溶液/3.5-4.5g四丁基硫酸氢铵/1.0~2.0mol溴代烯烃/0.25~0.50mol缩水甘油。
4.根据权利要求2所述的N臂星型聚环氧乙烷的制备方法，其特征为同时含2个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M2的制备过程为：在氢氧化钾粉末的存在下，使小分子化合物M1上的环氧基团在四氢呋喃溶剂中、60-70oC下反应24-48h开环，制得小分子化合物M2；反应体系的投料比例为：200ml四氢呋喃/54.0-58.0gKOH粉末/0.05~0.25molM1。
5.根据权利要求2所述的N臂星型聚环氧乙烷的制备方法，其特征为同时含3个活性羟基基团和1个双键基团的小分子化合物M3的制备过程为：在二乙醇胺的存在下，使小分子化合物M1上的环氧基团在甲醇和四氢呋喃混合溶剂中(v/v=1/1)、60-70oC下反应22-25h开环，制得小分子化合物M3；反应体系的投料比例为：200ml混合溶剂/0.10~0.50mol二乙醇胺/0.05~0.25molM1。
6.根据权利要求2所述的N臂星型聚环氧乙烷的制备方法，其特征为环氧乙烷的开环聚合过程为：以四氢呋喃或二甲基亚砜为溶剂，反应温度为40-50℃，反应时间为48-120h；反应体系的投料比例：100ml溶剂/10~50mlEO单体。
7.根据权利要求2所述的N臂星型聚环氧乙烷的制备方法，其特征为将每条PEO臂末端的羟基基团修饰为B官能基团的过程为：
（1）每条PEO臂末端的官能基团由羟基基团与丙烯腈反应得到，溶剂为二氧六环，催化剂为氢氧化钾粉末，反应温度为0-5℃，反应时间为3-5h；反应体系的投料比例为：100ml二氧六环/4.5-5.5gPEON/5~10e.q.端羟基的KOH粉末/10~20e.q.端羟基的丙烯腈；
（2）每条PEO臂末端的
Figure 998185DEST_PATH_IMAGE012
官能基团由上述（1）所生成的
Figure DEST_PATH_IMAGE013
官能基团依次在酸性环境和碱性水溶液中、室温下水解24-48h制得；反应体系的投料比例：5.0gPEON/50~100ml37%盐酸/50~100ml50%氢氧化钾；
（3）每条PEO臂末端的
Figure 356485DEST_PATH_IMAGE014
官能团由上述（2）所生成的氰基被氢化铝锂在室温下还原24-48h制得；反应体系的投料比例：100ml溶剂/4.5-5.5gPEON/5~10e.q.端氰基的氢化铝锂；
（4）每条PEO臂末端的
Figure DEST_PATH_IMAGE015
官能团由羟基与环氧氯丙烷
Figure 16005DEST_PATH_IMAGE016
反应得到；以四氢呋喃或甲苯溶剂为溶剂，氢化钠为质子化试剂，反应温度为0-5℃，反应时间为12-24h；反应体系的投料比例为：100ml四氢呋喃或甲苯/4.5-5.5gPEON/5~10e.q.端羟基的NaH/10~20e.q.端羟基的环氧氯丙烷；
（5）每条PEO臂末端的
Figure DEST_PATH_IMAGE017
官能团由上述（2）所生成的
Figure 67138DEST_PATH_IMAGE018
在碱性水溶液中、室温下水解12-36h制得；反应体系的投料比例：100ml50%氢氧化钾/2.25-2.75gPEON；
（6）每条PEO臂末端的端
Figure DEST_PATH_IMAGE019
官能团由羟基在二氧六环-三乙胺体系中，分别与酸酐
Figure 680784DEST_PATH_IMAGE020
在75-80℃反应24-48h制得；反应体系的投料比例为：100ml二氧六环/4.5-5.5gPEON/5~10e.q.端羟基的酸酐/20~40e.q.端羟基的三乙胺。
8.根据权利要求2所述的N臂星型聚环氧乙烷的制备方法，其特征是双键基团和巯基基团之间的加成反应过程为：以安息香双甲醚为催化剂，二氯甲烷为溶剂，在365nm的UV光照下使PEON上的双键基团和小分子化合物M4上的巯基基团、在室温下反应0.5-1.5h；反应体系的投料比例为：100ml二氯甲烷/4.5-5.5gPEON/2~4e.q.端双键的安息香双甲醚/5~10e.q.端羟基的化合物M4。
9.根据权利要求2所述的N臂星型聚环氧乙烷的制备方法，其特征是制备的聚合物通过溶解沉淀的方法进行纯化。
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