CN102167819A - 一种温度响应性水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法 - Google Patents
一种温度响应性水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102167819A CN102167819A CN 201110064577 CN201110064577A CN102167819A CN 102167819 A CN102167819 A CN 102167819A CN 201110064577 CN201110064577 CN 201110064577 CN 201110064577 A CN201110064577 A CN 201110064577A CN 102167819 A CN102167819 A CN 102167819A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acid
- preparation
- polyamino acid
- hours
- compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000004044 response Effects 0.000 title description 2
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 claims abstract description 31
- -1 amino acid compound Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- UCPYLLCMEDAXFR-UHFFFAOYSA-N triphosgene Chemical compound ClC(Cl)(Cl)OC(=O)OC(Cl)(Cl)Cl UCPYLLCMEDAXFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 3
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 18
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229960002989 glutamic acid Drugs 0.000 claims description 15
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 claims description 14
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 6
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 6
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 claims description 5
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 claims description 5
- JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol monomethyl ether Chemical compound COCCOCCOCCO JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NWUTVFAUXDEIQS-UHFFFAOYSA-N [Ni].CC Chemical compound [Ni].CC NWUTVFAUXDEIQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 claims description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 claims description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 abstract 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 abstract 3
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 abstract 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 abstract 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 abstract 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 abstract 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 38
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 24
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 12
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 8
- 238000001142 circular dichroism spectrum Methods 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001644 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 6
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 6
- 238000002356 laser light scattering Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 230000005311 nuclear magnetism Effects 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BMVXCPBXGZKUPN-UHFFFAOYSA-N 1-hexanamine Chemical compound CCCCCCN BMVXCPBXGZKUPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 3
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 3
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011557 critical solution Substances 0.000 description 3
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 3
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- WBZKQQHYRPRKNJ-UHFFFAOYSA-L disulfite Chemical compound [O-]S(=O)S([O-])(=O)=O WBZKQQHYRPRKNJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 2
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 2
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 2
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 125000004042 4-aminobutyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])N([H])[H] 0.000 description 1
- XUYPXLNMDZIRQH-LURJTMIESA-N N-acetyl-L-methionine Chemical compound CSCC[C@@H](C(O)=O)NC(C)=O XUYPXLNMDZIRQH-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- 229920000805 Polyaspartic acid Polymers 0.000 description 1
- 108010020346 Polyglutamic Acid Proteins 0.000 description 1
- 108010039918 Polylysine Proteins 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 108010064470 polyaspartate Proteins 0.000 description 1
- 229920002643 polyglutamic acid Polymers 0.000 description 1
- 229920000656 polylysine Polymers 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Polyamides (AREA)
Abstract
本发明提供了一种水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法。所述水溶性非离子型聚氨基酸的结构式如式(I)所示，其中，x为1或2，m为1、2或3，n为30-500之间的数。本发明提供的所述聚氨基酸的制备方法包括如下步骤：(1)谷氨酸或天冬氨酸和聚乙二醇单甲醚在酸性催化剂下进行反应得到侧链带聚乙二醇的氨基酸化合物；(2)所述侧链带聚乙二醇的氨基酸化合物与三光气进行反应得到N-羧基-环内酸酐化合物；(3)所述N-羧基-环内酸酐化合物在引发剂的作用下进行聚合反应即得所述水溶性非离子型聚氨基酸。本发明提供的制备方法的原料来源广泛，成本低廉，合成方法简单易行；本发明提供的水溶性非离子聚氨基酸在控制释放、生物传感器等领域有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有温度响应性的水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法，属于高分子生物材料及其制备领域。
背景技术
聚氨基酸是一种具有良好生物相容性和生物降解性的高分子生物材料，在生物材料领域有着广泛的应用前景。普通的水溶性聚氨基酸(如聚赖氨酸、聚天冬氨酸和聚谷氨酸)为聚电解质，在特定的pH范围内才具有水溶性，而且由于其带电荷，会与体内的生物大分子相互作用而聚集，因而实际应用方面具有局限性。水溶性非离子型聚氨基酸在保留聚氨基酸的生物特性基础上能够克服这些难题，然而所有长链的(大于25个段)非离子聚氨基酸(天然存在的氨基酸)基本上是非水溶性的。目前已经有几个课题组在这方面有很重要的工作，包括1999-2010年在J.Am.Chem.Soc.上发表了关于水溶性聚氨基酸的文章，利用赖氨酸侧链上的氨基和带有NHS基团的短链聚乙二醇和糖类分子缩合，得到了侧链修饰的赖氨酸，然后制成NCA，并用过渡金属催化剂引发聚合，得到了水溶性的非离子聚氨基酸。然而这些聚氨基酸不具有任何对外界环境的刺激响应性。而传统的智能响应性高分子，在生物分离、药物控制释放方面有很大的用途，但是其生物相容性和生物可降解性是一个难题。因此如果通过化学合成的方法将刺激响应官能团与天然氨基酸结合起来，制备具有温度响应性的水溶性非离子型聚氨基酸将是高分子领域的一个突破。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有温度响应性的水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法。
本发明提供的水溶性非离子型聚氨基酸，如式(I)：
其中，x为1或2；m为1、2或3；n为30-500之间的数。
本发明的非离子型聚氨基酸中，n具体可为44-355、44、45、87、103、178、305或355。
本发明提供了上述水溶性非离子型聚氨基酸的制备方法，包括如下步骤：
(1)谷氨酸或天冬氨酸和寡聚乙二醇单甲醚在酸性催化剂下进行反应得到侧链带聚乙二醇的氨基酸化合物；
(2)所述侧链带聚乙二醇的氨基酸化合物与三光气进行反应得到N-羧基-环内酸酐化合物；
(3)所述N-羧基-环内酸酐化合物在引发剂的作用下进行聚合反应即得所述水溶性非离子型聚氨基酸。
上述的制备方法中，步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚可为乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚或三乙二醇单甲醚。
上述的制备方法中，步骤(1)所述酸性催化剂可为浓硫酸、无水氯化氢或三甲基氯硅烷。
上述的制备方法中，步骤(1)中，所述谷氨酸或天冬氨酸与所述聚乙二醇单甲醚的质量份数比可为1∶(4-8)，具体可为1∶4.8、1∶6或1∶8；所述谷氨酸或天冬氨酸与所述酸性催化剂的质量份数比可为1∶(0.5-2)，具体可为1∶1.1；所述反应的温度可为20℃-30℃，具体可为20℃、25℃或30℃；所述反应的时间可为8小时-48小时，具体可为8小时、24小时或48小时。
上述的制备方法中，步骤(2)所述侧链带聚乙二醇的氨基酸化合物与所述三光气的摩尔份数比可为1∶(0.30-0.50)，具体可为1∶0.33、1∶0.40或1∶0.48；步骤(2)所述反应在惰性气体下进行，如氮气或氩气。
上述的制备方法中，步骤(2)所述反应的溶剂可为四氢呋喃、乙酸乙酯或二氯甲烷；步骤(2)所述反应的温度可为35℃-55℃，具体可为35℃、40℃或55℃；步骤(2)所述反应的时间可为4小时-6小时，具体可为4小时、5小时或6小时。
上述的制备方法中，步骤(3)所述引发剂可为伯胺、仲胺、叔胺、六甲基二硅胺或1，5-环辛二烯-1，2-二(二乙基膦基)乙烷-镍(零价)络合物、1，5-环辛二烯-二联吡啶-镍(零价)络合物，所述伯胺、仲胺和叔胺分别可为正己胺、二乙胺和三乙胺；步骤(3)所述聚合反应的溶剂可为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二氧六环。
上述的制备方法中，步骤(3)所述聚合反应中，所述引发剂和所述N-羧基-环内酸酐化合物的摩尔份数比可为1∶(50-200)，具体可为1∶100。
上述的制备方法中，步骤(3)所述聚合反应的温度可为20℃-50℃，具体可为20℃、30℃或50℃；步骤(3)所述聚合反应的时间可为24小时-36小时，具体可为24小时、32小时或36小时。
本发明提供的制备方法的原料来源广泛，可以从现有的商业途径获得，成本低廉，合成方法简单易行；本发明提供的水溶性非离子型聚氨基酸具有水溶性、温度响应性等性质，其温度响应性(即低临界溶解温度)可以通过侧链乙二醇单元的长度以及两种不同侧链乙二醇单元长度的氨基酸无规共聚来调节。本发明提供的水溶性非离子聚氨基酸在控制释放、生物传感器等领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1为式(II)所示聚氨基酸1H NMR谱图。
图2为式(III)所示聚氨基酸1H NMR谱图。
图3为式(IV)所示聚氨基酸1H NMR谱图。
图4为式(III)所示聚氨基酸的透过率随温度变化的曲线图。
图5为式(IV)所示聚氨基酸的透过率随温度变化的曲线图。
图6为式(III)所示聚氨基酸的圆二色谱随温度改变的谱图。
图7为式(IV)所示聚氨基酸的圆二色谱随温度改变的谱图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、式(II)所示聚氨基酸的制备
(1)首先在圆底烧瓶中加入25毫升乙二醇单甲醚，并加入5克谷氨酸，该体系中谷氨酸与三乙二醇单甲醚的质量份数比为1∶4.8，将悬浊液置于冰水浴中，待冷至0℃，慢慢滴入3毫升浓硫酸(其中，谷氨酸与浓硫酸的质量份数比为1∶1.1)；滴完后回至30℃，待30℃下反应8小时。将澄清的溶液倒入三乙胺和异丙醇的混合溶液(体积比为1∶10)中，产生白色沉淀。离心，得到白色固体3.8克，产率为54.5％；核磁氢谱1H NMR(400MHz，D2O)：δ4.30-4.23(t，2H)，3.80-3.73(t，1H)，3.72-3.66(t，2H)，3.40-3.33(s，3H)，2.66-2.49(m，2H)，2.25-2.07(m，2H)；核磁碳谱13C NMR(400MHz，D2O)：δ174.6，173.9，69.9，63.9，58.1，53.9，29.8，25.4；高分辨质谱HRMS-ESI(m/z)[M+H]+Calcd for C8H15NO5，206.1028；found 206.1019.
(2)将步骤(1)得到的白色固体1克和0.48克三光气混合(其中，该白色固体与三光气的摩尔份数比为1∶0.33)，在氮气保护下，加入20毫升四氢呋喃，35℃下反应6个小时，反应结束后，抽干溶剂，得到黄色油状液体，柱层析(乙酸乙酯∶正己烷＝1∶1，v/v)，得到无色油状液体0.84克，产率为78.5％；核磁氢谱1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.29-7.14(br，1H)，4.46-4.36(t，1H)，4.36-4.09(m，2H)，3.70-3.51(t，2H)，3.49-3.34(s，3H)，2.62-2.46(m，2H)，2.39-2.03(m，2H)；核磁碳谱13C NMR(400MHz，CDCl3)：δ172.1，170.0，152，1，70.1，63.8，58.9，57.330.4，27.2；红外光谱FTIR(THF)：2921，1855，1786，1733，1650，1105，924cm-1.
(3)该步骤的聚合反应是在手套箱中或者氮气或氩气保护的反应瓶中进行的：将步骤(2)得到的无色油状液体溶于二甲基甲酰胺中，配成100毫克/毫升的溶液并取2毫升，然后迅速加入含有六甲基二硅胺的四氢呋喃溶液(20毫克/毫升)0.12毫升(该体系中，六甲基二硅胺与步骤(2)得到的无色油状液体的摩尔份数比为1∶100)，在20℃下反应36小时。将反应完成后的溶液加入到大量乙醚中，离心法得到白色固体，透析3天。透析完后冻干得到白色蓬松固体，即为式(III)所示聚氨基酸。核磁氢谱(如图1所示)1H NMR(400MHz，CDCl3/CF3CO2D(v∶v＝1∶1))：δ4.85-4.65(br，1H)，4.53-4.34(br，2H)，4.01-3.86(br，2H)，3.69-3.57(br，3H)，2.79-2.57(br，2H)，2.39-2.02(br，2H).凝胶渗透色谱/激光光散射测得数均分子量为57000g/mol，分子量分布为1.17，数均聚合度为305。
实施例2、式(III)所示聚氨基酸的制备
(1)首先在圆底烧瓶中加入30毫升二乙二醇单甲醚，并加入5克谷氨酸，该体系中谷氨酸与二乙二醇单甲醚的质量份数比为1∶6，将悬浊液置于冰水浴中，待冷至0℃，慢慢滴入3毫升浓硫酸(其中，谷氨酸与浓硫酸的质量份数比为1∶1.1)，滴完后回至20℃，待20℃下反应48小时。将澄清的溶液倒入三乙胺和异丙醇的混合溶液(体积比为1∶10)中，产生白色沉淀。离心，得到白色固体4.2克，产率为51.5％；核磁氢谱1H NMR(400MHz，D2O)：δ4.31-4.22(t，2H)，3.82-3.72(m，3H)，3.72-3.64(m，2H)，3.63-3.56(m，2H)，3.39-3.32(s，3H)，2.66-2.49(m，2H)，2.25-2.07(m，2H)；核磁碳谱13C NMR(400MHz，D2O)：δ174.6，173.9，70.9，69.5，68.4，64.1，58.1，53.9，29.8，25.4；高分辨质谱HRMS-ESI(m/z)[M+H]+Calcd C10H19NO6，250.1291；found 250.1291.
(2)将步骤(1)得到的白色固体1克和0.48克三光气混合(其中，该白色固体与三光气的摩尔份数比为1∶0.40)，在氮气保护下，加入20毫升乙酸乙酯，55℃下反应4个小时，反应结束后，抽干溶剂，得到黄色油状液体，柱层析(乙酸乙酯∶正己烷＝1∶1，v/v)，得到无色油状液体0.71克，产率为75.2％；核磁氢谱1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.30-7.17(br，1H)，4.48-4.36(t，1H)，4.35-4.13(m，2H)，3.76-3.65(m，2H)，3.65-3.56(m，2H)，3.56-3.46(m，2H)，3.39-3.25(s，3H)，2.62-3.39(m，2H)，2.34-2.01(m，2H)；核磁碳谱13C NMR(400MHz，CDCl3)：δ172.1，170.1，152.1，71.7，70.2，68.7，63.7，58.9，57.0，29.9，26.9；红外光谱FTIR(THF)：2921，1854，1786，1735，1690，1451，1107，922cm-1.
(3)该步骤的聚合反应是在手套箱中或者氮气或氩气保护的反应瓶中进行的：将步骤(2)得到的无色油状液体溶于二甲基乙酰胺中，配成100毫克/毫升的溶液并取2毫升，迅速加入含有1，5-环辛二烯-1，2-二(二乙基膦基)乙烷-镍(零价)络合物的四氢呋喃溶液(20毫克/毫升)0.10毫升(该体系中，1，5-环辛二烯-1，2-二(二乙基膦基)乙烷-镍(零价)络合物与步骤(2)得到的无色油状液体的摩尔份数比为1∶100)，在50℃下反应24小时。反应结束后将溶液加入到大量乙醚中，离心法得到白色固体，透析3天。透析完后冻干得到白色蓬松固体。即为式(IV)所示聚氨基酸。核磁氢谱(如图2所示)1H NMR(400MHz，CDCl3/CF3CO2D(v∶v＝1∶1))：δ4.76-4.59(br，1H)，4.46-4.23(br，2H)，4.01-3.87(br，4H)，3.87-3.76(br，2H)，3.62-3.50(br，3H)，2.73-2.47(br，2H)，2.31-1.95(br，2H).凝胶渗透色谱/激光光散射，测得数均分子量为82000g/mol，分子量分布为1.23，数均聚合度为355。
式(III)所示聚氨基酸的透过率随温度变化的曲线图如图4所示，其基本规律是光的透过率随温度的增加而降低，并在一个很窄的温度范围内实现透过率从100％到10％左右的突变，从而证明具有明显的式(III)所示的聚氨基酸在水溶液中具有温度响应性，及所谓的低温临界溶解温度(LCST)。其中，图4a代表在纯水中的变化曲线，图4b代表在0.1M的氯化钠溶液中的变化曲线，图4c代表在0.05M的硫酸钠溶液中的变化曲线，图4d代表在0.05M磷酸钠缓冲溶液中的变化曲线。以上这些结果证明式(III)所示的聚氨基酸在水溶液及盐溶液中均具有温度响应性，而不依赖于缓冲溶液和pH值，主要原因为氨基酸材料的非聚电解质性质。但是，式(III)所示的聚氨基酸只有在水中才显示基本可逆的转变，而在其它盐或者缓冲溶液中，其温度响应性不是完全可逆的。
式(III)所示聚氨基酸的圆二色谱随温度改变的谱图如图6所示。首先，图6结果显示该聚氨基酸在水溶液中形成稳定的α-螺旋，而且其主要的构象没有随温度的升高发生明显的变化，直到温度升高到临界溶解温度，聚氨基酸在溶液中出现聚集，这个圆二色谱的信号出现减弱。另外，降温的圆二色谱表明升温过程中观察到的温度响应性是可逆的。
实施例3、式(IV)所示聚氨基酸的制备
(1)首先在圆底烧瓶中加入40毫升三乙二醇单甲醚，并加入5克谷氨酸，该体系中谷氨酸与三乙二醇单甲醚的质量份数比为1∶8，将悬浊液置于冰水浴中，待冷至0℃，慢慢滴入3毫升浓硫酸(其中，谷氨酸与浓硫酸的质量份数比为1∶1.1)；滴完后回至25℃，待25℃下进行反应24小时。将澄清的溶液倒入三乙胺和异丙醇的混合溶液(体积比为1∶10)中，产生白色沉淀。离心，得到白色固体3.7克，产率为37.1％；核磁氢谱1H NMR(400MHz，D2O)：δ4.32-4.25(t，2H)，3.81-3.74(m，3H)，3.73-3.64(m，6H)，3.63-3.57(m，2H)，3.40-3.33(s，3H)，2.67-2.50(m，2H)，2.23-2.07(m，2H)；核磁碳谱13C NMR(400MHz，D2O)：δ174.5，173.9，71.0，69.7，69.5，69.4，68.4，64.1，58.1，53.9，29.8，25.4；高分辨质谱HRMS-ESI(m/z)[M+H]+Calcd C12H23NO7，294.1553；found294.1550.
(2)将步骤(1)得到的白色固体1克和0.48克三光气混合(其中，该白色固体与三光气的摩尔份数比为1∶0.48)；在氮气保护下，加入20毫升二氯甲烷，40℃下反应5个小时，反应结束后，抽干溶剂，得到黄色油状液体，柱层析(乙酸乙酯∶正己烷＝1∶1，v/v)，得到无色油状液体0.85克。产率为75.0％；核磁氢谱1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.42-7.28(br，1H)，4.54-4.46(t，1H)，4.47-4.20(m，2H)，3.83-3.50(m，10H)，3.42-3.33(s，3H)，2.67-2.45(m，2H)，2.44-2.09(m，2H)；核磁碳谱13C NMR(400MHz，CDCl3)：δ171.9，170.4，152.0，71.9，70.4，70.4，70.3，68.7，63.5，58.9，57.2，30.3，27.0；红外光谱FTIR(THF)：2919，1854，1786，1735，1650，1249，1105，921cm-1.
(3)该步骤的聚合反应是在手套箱中或者氮气或氩气保护的反应瓶中进行的：将步骤(2)得到的无色油状液体溶于四氢呋喃中，配成100毫克/毫升的溶液并取2毫升，迅速加入含有1，5-环辛二烯-二联吡啶-镍(零价)络合物的四氢呋喃溶液(20毫克/毫升)0.09毫升(该体系中，1，5-环辛二烯-二联吡啶-镍(零价)络合物与步骤(2)得到的无色油状液体的摩尔份数比为1∶100)，在30℃下反应32小时。反应结束后将溶液加入到大量乙醚中，离心法得到白色固体，透析3天。透析完后冻干得到白色蓬松固体。即为式(V)所示聚氨基酸。核磁氢谱(如图3所示)1H NMR(400MHz，CDCl3/CF3CO2D(v∶v＝1∶1))：δ4.74-4.56(br，1H)，4.42-4.19(br，2H)，3.98-3.71(br，10H)，3.61-3.48(br，3H)，2.69-2.43(br，2H)，2.26-1.90(br，2H).凝胶渗透色谱/激光光散射测得数均分子量为49000g/mol，分子量分布为1.21，数均聚合度为178。
式(IV)所示聚氨基酸的透过率随温度变化的曲线图如图5所示，其基本规律是光的透过率随温度的增加而降低，并在一个很窄的温度范围内实现透过率从100％到5左右％的突变，从而证明具有明显的式(IV)所示的聚氨基酸在水溶液中具有温度响应性，及所谓的低温临界溶解温度(LCST)。其中，图5a代表在纯水中的变化曲线，图5b代表在0.1M的氯化钠溶液中的变化曲线，图5c代表在0.05M的硫酸钠溶液中的变化曲线，图5d代表在0.05M磷酸钠缓冲溶液中的变化曲线。从该图可以看出该聚合物在水溶液及盐溶液中均具有温度响应性，而不依赖于缓冲溶液和pH值，主要原因为该聚氨基酸材料的非聚电解质性质。另外，式(IV)所示的聚氨基酸在降温过程中也显示出透过率增加的转变，从而证明其水溶液温度响应性是完全可逆的。
式(IV)所示聚氨基酸的圆二色谱随温度改变的谱图如图7所示，首先，图7结果显示该聚氨基酸在水溶液中形成稳定的α-螺旋，而且其主要的构象没有随温度的升高发生明显的变化，直到温度升高到临界溶解温度，聚氨基酸在溶液中出现聚集，这个圆二色谱的信号出现减弱。另外，降温的圆二色谱表明升温过程中观察到的温度响应性是可逆的。
实施例4、式(V)所示无规共聚氨基酸的制备
(1)该步骤的聚合反应是在手套箱中或者氮气或氩气保护的反应瓶中进行的：将实施例2和实施例3的步骤(2)所得无色油状液体分别溶于二氧六环中，配成100毫克/毫升的溶液，称为A溶液和B溶液。
(2)取A溶液1毫升，B溶液2.7毫升，配成摩尔比为3∶7的混合溶液，迅速加入含有正己胺的四氢呋喃溶液(20毫克/毫升)0.17毫升，(该体系中，正己胺与步骤(1)无色油状物质的总摩尔比为1∶100)，在40℃下反应30个小时。反应结束后将溶液加入到大量乙醚中，离心法得到白色固体，透析3天。透析完后冻干得到白色蓬松固体1。凝胶渗透色谱/激光光散射，测得数均分子量为39000g/mol，分子量分布为1.22，n1为45，n2为105。
(3)取A溶液1毫升，B溶液1.2毫升，配成摩尔比为5∶5的混合溶液，迅速加入含有二乙胺的四氢呋喃溶液(20毫克/毫升)0.10毫升，(该体系中，二乙胺与步骤(1)无色油状物质的总摩尔比为1∶100)，在40℃下反应30个小时。反应结束后将溶液加入到大量乙醚中，离心法得到白色固体，透析3天。透析完后冻干得到白色蓬松固体2。凝胶渗透色谱/激光光散射，测得数均分子量为44000g/mol，分子量分布为1.23，n1为87，n2为87。
(4)取A溶液1毫升，B溶液0.5毫升，配成摩尔比为7∶3的混合溶液，迅速加入含有三乙胺的四氢呋喃溶液(20毫克/毫升)0.07毫升，(该体系中，三乙胺与步骤(1)无色油状物质的总摩尔比为1∶100)，在20-50℃下反应24-36个小时。反应结束后将溶液加入到大量乙醚中，离心法得到白色固体，透析3天。透析完后冻干得到白色蓬松固体3。凝胶渗透色谱/激光光散射，测得数均分子量为36000g/mol，分子量分布为1.17，n1为103，n2为44。
(5)固体1，固体2，固体3的低临界溶解温度分别为44.2℃，48.5℃，51.8℃。说明其低临界溶解温度可以通过两种不同侧链乙二醇单元长度的氨基酸无规共聚来调节。
Claims (10)
1.一种式(I)所示聚氨基酸：
其中，x为1或2，m为1、2或3，n为30-500之间的数。
2.权利要求1所述水溶性非离子型聚氨基酸的制备方法，包括如下步骤：
(1)谷氨酸或天冬氨酸和聚乙二醇单甲醚在酸性催化剂下进行反应得到侧链带聚乙二醇的氨基酸化合物；
(2)所述侧链带聚乙二醇的氨基酸化合物与三光气进行反应得到N-羧基-环内酸酐化合物；
(3)所述N-羧基-环内酸酐化合物在引发剂的作用下进行聚合反应即得所述水溶性非离子型聚氨基酸。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述聚乙二醇单甲醚为乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚或三乙二醇单甲醚。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述酸性催化剂为浓硫酸、无水氯化氢或三甲基氯硅烷。
5.根据权利要求2-4中任一所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述谷氨酸或天冬氨酸与所述聚乙二醇单甲醚的质量份数比为1∶(4-8)；所述谷氨酸或天冬氨酸与所述酸性催化剂的质量份数比为1∶(0.5-2)；所述反应的温度为20℃-30℃；所述反应的时间为8小时-48小时。
6.根据权利要求2-5中任一所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述侧链带聚乙二醇的氨基酸化合物与所述三光气的摩尔份数比为1∶(0.30-0.50)；步骤(2)所述反应在惰性气体下进行。
7.根据权利要求2-6中任一所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述反应的溶剂为四氢呋喃、乙酸乙酯或二氯甲烷；步骤(2)所述反应的温度为35℃-55℃；步骤(2)所述反应的时间为4小时-6小时。
8.根据权利要求2-7中任一所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述引发剂为伯胺、仲胺、叔胺、六甲基二硅胺或1，5-环辛二烯-1，2-二(二乙基膦基)乙烷-镍(零价)络合物或1，5-环辛二烯-二联吡啶-镍(零价)络合物；步骤(3)所述聚合反应的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃或二氧六环。
9.根据权利要求2-8中任一所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述聚合反应中，所述引发剂和所述N-羧基-环内酸酐化合物的摩尔份数比为1∶(50-200)。
10.根据权利要求2-9中任一所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述聚合反应的温度为20℃-50℃；步骤(3)所述聚合反应的时间为24小时-36小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110064577 CN102167819B (zh) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 一种温度响应性水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110064577 CN102167819B (zh) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 一种温度响应性水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102167819A true CN102167819A (zh) | 2011-08-31 |
| CN102167819B CN102167819B (zh) | 2013-02-20 |
Family
ID=44489150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110064577 Expired - Fee Related CN102167819B (zh) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 一种温度响应性水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102167819B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103497330A (zh) * | 2013-10-09 | 2014-01-08 | 中国科学院化学研究所 | 一种基于聚氨基酸的两亲分子水凝胶 |
| CN104817688A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-05 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种表面电荷可转变的纳米凝胶及其制备方法以及一种表面电荷可转变的纳米凝胶载药颗粒 |
| CN104920385A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-09-23 | 柳州市天姿园艺有限公司 | 一种防治剑兰炭疽病的组合物 |
| CN105418861A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-23 | 宁波大学 | 一种基于聚氨基酸分子交联水凝胶及其制备方法 |
| CN109134857A (zh) * | 2018-06-28 | 2019-01-04 | 湖北工业大学 | 一种温度响应性聚天冬酰胺-氢化肉桂酸键合物 |
| CN109852316A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-06-07 | 怀远县赛尔商贸有限公司 | 一种高强度、耐水型云石胶 |
-
2011
- 2011-03-17 CN CN 201110064577 patent/CN102167819B/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《化学学报》 20081231 徐旭等 具有乙二醇侧链的聚谷氨酸酯的合成、表征及其两亲性 第1103页第6段1-3行、第7段，第1105页第2段4-5行、第3段第3行，图5 1-10 第66卷, 第9期 * |
| 《化学试剂》 20041231 张静夏等 双（三氯甲基）碳酸酯法合成L-聚谷氨酸苄酯 第105页第5段1-4行、第6段1-3行，第106页第1段1-3行 5-8 第26卷, 第2期 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103497330A (zh) * | 2013-10-09 | 2014-01-08 | 中国科学院化学研究所 | 一种基于聚氨基酸的两亲分子水凝胶 |
| CN104817688A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-05 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种表面电荷可转变的纳米凝胶及其制备方法以及一种表面电荷可转变的纳米凝胶载药颗粒 |
| CN104817688B (zh) * | 2015-04-17 | 2016-07-06 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种表面电荷可转变的纳米凝胶及其制备方法以及一种表面电荷可转变的纳米凝胶载药颗粒 |
| CN104920385A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-09-23 | 柳州市天姿园艺有限公司 | 一种防治剑兰炭疽病的组合物 |
| CN105418861A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-23 | 宁波大学 | 一种基于聚氨基酸分子交联水凝胶及其制备方法 |
| CN105418861B (zh) * | 2015-12-10 | 2018-02-13 | 宁波大学 | 一种基于聚氨基酸分子交联水凝胶及其制备方法 |
| CN109134857A (zh) * | 2018-06-28 | 2019-01-04 | 湖北工业大学 | 一种温度响应性聚天冬酰胺-氢化肉桂酸键合物 |
| CN109134857B (zh) * | 2018-06-28 | 2020-11-06 | 湖北工业大学 | 一种温度响应性聚天冬酰胺-氢化肉桂酸键合物 |
| CN109852316A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-06-07 | 怀远县赛尔商贸有限公司 | 一种高强度、耐水型云石胶 |
| CN109852316B (zh) * | 2018-12-28 | 2021-10-29 | 蚌埠赛尔时代工贸有限公司 | 一种高强度、耐水型云石胶 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102167819B (zh) | 2013-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102167819A (zh) | 一种温度响应性水溶性非离子型聚氨基酸及其制备方法 | |
| Cui et al. | Synthesis and characterization of Eu (III) complexes of modified D-glucosamine and poly (N-isopropylacrylamide) | |
| NO974678D0 (no) | Heterotelechelisk blokk-kopolymer og en fremgangsmåte for fremstilling derav | |
| Larré et al. | Chemoselective Polyalkylations of Phosphorus‐Containing Dendrimers | |
| EA200800838A1 (ru) | Модуляция иммуностимулирующих свойств короткой интерферирующей рибонуклеиновой кислоты (siphk) с помощью модификации нуклеотидов | |
| Bittman et al. | Stopped-flow kinetic studies of actinomycin binding to DNAs | |
| Wolf et al. | Thermoresponsive coacervate formation of random poly (phosphonate) terpolymers | |
| CN101914085B (zh) | 2-甲基丙烯酰胺基三亚甲基碳酸酯及其制备方法和用途 | |
| Marchand et al. | Dendrimers ended by non-symmetrical azadiphosphonate groups: Synthesis and immunological properties | |
| CN108635590B (zh) | 一种pH响应的多糖–硼替佐米纳米球及其制备方法和应用 | |
| Itoh et al. | Synthesis of chiral azacrown ethers derived from α-d-glucose and their catalytic properties on the asymmetric Michael addition | |
| JP2002511457A (ja) | ７−ヘキサノイルタキソール（登録商標）及びその調製法 | |
| Zhang et al. | UV‐activated hydrosilylation: a facile approach for synthesis of hyperbranched polycarbosilanes | |
| WO2006066227A2 (en) | Ester derivatives of ascorbic and 2-keto acid saccharides | |
| CN102453087A (zh) | 一种单取代peg-epo的纯化及制备方法 | |
| GB2440089A (en) | Regeneration system its production and use | |
| CN105143237B (zh) | 对称超支化型硅酮改性聚合性化合物、及其模块化制造方法 | |
| CN113845535B (zh) | 一种双核镉配合物及其制备方法和应用 | |
| Lee et al. | Hydrolysis‐improved thermosensitive polyorganophosphazenes with α‐amino‐ω‐methoxy‐poly (ethylene glycol) and amino acid esters as side groups | |
| Fox et al. | The hydrodynamic shape, conformation, and molecular model of Escherichia coli ribosomal 5 S RNA. | |
| Belibel et al. | Synthesis of new optically active α, α′, β‐trisubstituted‐β‐lactones as monomers for stereoregular biopolyesters | |
| Miyake et al. | Synthesis and functional evaluation of chiral dendrimer-triamine-coordinated Gd complexes with polyaminoalcohol end groups as highly sensitive MRI contrast agents | |
| CN102180807B (zh) | 一种氨基酸及其制备方法 | |
| JP2003055642A (ja) | ハイドロゲル化剤 | |
| Provenzale et al. | Arabinonucleotides. IV. Synthesis and structure of polyarabinouridylic acid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130220 Termination date: 20210317 |