CN111138580B - 末端含二硫代酯的pvp化合物、拓扑聚合物及其制备方法 - Google Patents

末端含二硫代酯的pvp化合物、拓扑聚合物及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111138580B
CN111138580B CN201911409797.XA CN201911409797A CN111138580B CN 111138580 B CN111138580 B CN 111138580B CN 201911409797 A CN201911409797 A CN 201911409797A CN 111138580 B CN111138580 B CN 111138580B
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound
pvp
dithioester
topological
catechol
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.)
Active
Application number
CN201911409797.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111138580A (zh
Inventor
万晓波
穆有炳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jianghan University
Original Assignee
Jianghan University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jianghan University filed Critical Jianghan University
Priority to CN201911409797.XA priority Critical patent/CN111138580B/zh
Publication of CN111138580A publication Critical patent/CN111138580A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111138580B publication Critical patent/CN111138580B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F126/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F126/06—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F126/10—N-Vinyl-pyrrolidone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/58—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing oxygen in addition to the carbonamido oxygen, e.g. N-methylolacrylamide, N-(meth)acryloylmorpholine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F293/00—Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D139/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D139/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing heterocyclic rings having nitrogen as ring member
    • C09D139/06—Homopolymers or copolymers of N-vinyl-pyrrolidones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D153/00—Coating compositions based on block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
    • C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
    • C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
    • C09D5/1668—Vinyl-type polymers

Abstract

本发明公开一种末端含二硫代酯的PVP化合物、拓扑聚合物及其制备方法，末端含二硫代酯的PVP化合物具有如下结构：
Figure DDA0002349659380000011
其中，R1为取代的酯基；R2为C1～C6的烷基，n为50～200。本发明提供的末端含二硫代酯的PVP化合物中的PVP嵌段使其展现出优良的生物相容性、亲水性、稳定性和防污性；本发明提供的拓扑聚合物由末端含二硫代酯的PVP化合物与可聚合邻苯二酚单体反应得到，与基材表面具有优异的附着能力，可用作防污材料。

Description

末端含二硫代酯的PVP化合物、拓扑聚合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及防污化合物的合成技术领域，具体涉及一种末端含二硫代酯的PVP化合物、拓扑聚合物及其制备方法。
背景技术
亲水性聚合物常被用作抗蛋白质和海洋生物粘附的材料。其中，聚乙二醇(PEG)是研究最为深入、应用最为广泛的具有抗蛋白质和海洋生物粘附的非离子型亲水性物质。以PEG材料的抗蛋白质粘附机理为例进行说明：在蛋白质吸附到基底表面的过程中，蛋白质压缩PEG链而产生一种排斥的弹力，从而不易于蛋白质向基底靠近；同时，与PEG链发生氢键作用的水分子在压缩过程中被挤压出去而产生热力学不稳定和渗透压，这些都会产生一种排斥力而这种排斥力亦不利于蛋白质在基底的粘附。虽然，很多工作研究了亲水性聚合物涂层材料在抗蛋白质和海洋生物粘附中的应用，但是这些聚合物在用于防污材料的构筑时，由于对基底的附着力太弱，大多都是通过表面接枝的方法来获得。但是，这些制备方法需要基底表面有特殊的官能团以用来接枝聚合物链，同时要达到良好的抗蛋白质和海洋生物粘附效果需要一定的接枝密度，因此这种方法在工业上实现难度大，难以规模化且难以大面积使用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种末端含二硫代酯的PVP化合物、拓扑聚合物及其制备方法，该末端含二硫代酯的PVP化合物与可聚合邻苯二酚单体反应得到拓扑聚合物，该拓扑聚合物用作防污涂层。
为达到上述技术目的，本发明的第一解决方案提供了一种末端含二硫代酯的PVP化合物，该末端含二硫代酯的PVP化合物具有如下结构：
Figure RE-GDA0002422865770000021
其中，R1为取代的酯基；R2为C1～C6的烷基；n为50～200。
本发明的第二解决方案提供了一种末端含二硫代酯的PVP化合物的制备方法，包括以下步骤：
由末端含有羟基的化合物与α-溴代异丁酰溴反应，得到化合物Ⅰ，化合物Ⅰ与乙基黄原酸钾反应，得到化合物II，化合物II在第一引发剂的作用下与N-乙烯吡咯烷酮反应，得到末端含二硫代酯的PVP化合物；
其中，末端含有羟基的化合物为一元醇或多元醇。
本发明第二解决方案中提供的末端含二硫代酯的PVP化合物的制备方法用于制备本发明第一解决方案中提供的末端含二硫代酯的PVP化合物。
本发明的第三解决方案提供了一种拓扑聚合物，该拓扑聚合物具有如下结构：
Figure RE-GDA0002422865770000022
其中，R2为C1～C6的烷基；R8为取代的酯基；R9选自邻苯二酚基团或末端为邻苯二酚基团的取代酰胺基；n为50～200，m为10～40。
对于本发明的第四解决方案，本发明提供了一种拓扑聚合物的制备方法，包括以下步骤：
由末端含二硫代酯的PVP化合物在第二引发剂的作用下与可聚合邻苯二酚单体反应，得到拓扑聚合物；
其中，可聚合邻苯二酚单体为邻苯二酚取代的不饱和烯烃或不饱和酰胺。
本发明第四解决方案中提供的拓扑聚合物的制备方法用于制备本发明第三解决方案中提供的拓扑聚合物，采用本发明第一解决方案中提供的末端含二硫代酯的PVP化合物作为原料。
本发明的第五解决方案提供了一种防污材料，由本发明第一解决方案提供的末端含二硫代酯的PVP化合物或本发明第三解决方案提供的拓扑聚合物构成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的末端含二硫代酯的PVP化合物中的PVP嵌段使其展现出优良的生物相容性、亲水性、稳定性和防污性；
本发明提供的拓扑聚合物由末端含二硫代酯的PVP化合物与可聚合邻苯二酚单体反应得到，与基材表面具有优异的附着能力，可用作防污材料。
说明书附图
图1是实施例1所得拓扑聚合物的核磁共振氢谱图；
图2是涂覆实施例1～9中所得拓扑聚合物和末端含二硫代酯的PVP化合物对蛋白质的防污性能测试图；
图3是未涂覆的玻璃基底对蛋白质的防污性能测试图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
对于本发明的第一解决方案，本发明提供了一种末端含二硫代酯的 PVP化合物，该末端含二硫代酯的PVP化合物具有如下结构：
Figure RE-GDA0002422865770000041
其中，R1为取代的酯基；R2为C1～C6的烷基；n为50～200。优选地， R1为末端为二硫代酯取代的酯基；R2为C1～C3的烷基。
进一步地，R1具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000042
具体地，Y为H或-CH3，Ri为C1～C6的烷基，R3具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000051
优选地，Ri为C1～C3的烷基。
对于本发明的第二解决方案，本发明提供了一种末端含二硫代酯的 PVP化合物的制备方法，包括以下步骤：
由末端含有羟基的化合物与α-溴代异丁酰溴反应，得到化合物Ⅰ，化合物Ⅰ与乙基黄原酸钾反应，得到化合物II，化合物II在第一引发剂的作用下与N-乙烯吡咯烷酮反应，得到末端含二硫代酯的PVP化合物；
其中，末端含有羟基的化合物为一元醇或多元醇。
本发明第二解决方案中提供的末端含二硫代酯的PVP化合物的制备方法用于制备本发明第一解决方案中提供的末端含二硫代酯的PVP化合物。
具体的，化合物Ⅰ具有如下结构：
Figure RE-GDA0002422865770000052
其中，R4为取代的酯基；R2为C1～C6的烷基。优选地，R4为末端为溴取代的酯基；R2为C1～C3的烷基。
进一步地，R4具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000061
进一步地，Y为H或-CH3，Ri为C1～C6的烷基，R5具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000062
优选地，Ri为C1～C3的烷基。
具体的，化合物II具有如下结构：
Figure RE-GDA0002422865770000063
其中，R6为取代的酯基；R2为C1～C6的烷基。优选地，R6为末端为二硫代酯取代的酯基；R2为C1～C3的烷基。
进一步地，R6具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000071
更进一步地，Y为H或-CH3，Ri为C1～C6的烷基，R7具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000072
优选地，Ri为C1～C3的烷基。
优选地，末端含有羟基的化合物为乙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇中的一种。
优选地，末端含有羟基的化合物中羟基与α-溴代异丁酰溴的摩尔比为 1:(1～1.5)，进一步优选为1:1.2。
优选地，化合物Ⅰ中溴基与乙基黄原酸钾的摩尔比为1:(2～4)，进一步优选为1:3。
优选地，化合物II与N-乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1:(100～800)。在此比例范围内，可将所得末端含二硫代酯的PVP化合物结构式中的n值控制在50～200的范围内。
优选地，第一引发剂为偶氮类引发剂，进一步为偶氮二异丁氰(AIBN)。
对于本发明的第三解决方案，本发明提供了一种拓扑聚合物，该拓扑聚合物具有如下结构：
Figure RE-GDA0002422865770000081
其中，R2为C1～C6的烷基；R8为取代的酯基；R9选自邻苯二酚基团或末端为邻苯二酚基团的取代酰胺基；n为50～200，m为10～40。
优选地，R2为C1～C3的烷基，R8具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000082
具体地，Y为H或-CH3，Ri为C1～C6的烷基，X具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000083
进一步地，R9具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000084
对于本发明的第四解决方案，本发明提供了一种拓扑聚合物的制备方法，包括以下步骤：
由末端含二硫代酯的PVP化合物在第二引发剂的作用下与可聚合邻苯二酚单体反应，得到拓扑聚合物；
其中，可聚合邻苯二酚单体为邻苯二酚取代的不饱和烯烃或不饱和酰胺。
本发明第四解决方案中提供的拓扑聚合物的制备方法用于制备本发明第三解决方案中提供的拓扑聚合物，采用本发明第一解决方案中提供的末端含二硫代酯的PVP化合物作为原料。
优选地，可聚合邻苯二酚单体具有以下结构式：
Figure RE-GDA0002422865770000091
优选地，第二引发剂为偶氮类引发剂，进一步为偶氮二异丁氰(AIBN)。
进一步的，末端含二硫代酯的PVP化合物与可聚合邻苯二酚单体的摩尔比为1:(20～160)。在此比例范围内，所得拓扑聚合物的结构式中n为 50～200，m为10～40。
对于本发明的第五解决方案，本发明提供了一种防污材料，该防污材料由本发明第一解决方案提供的末端含二硫代酯的PVP化合物或本发明第三解决方案提供的拓扑聚合物构成。
本发明中，一方面，尽管PEG被广泛地用于抗蛋白质和海洋生物粘附的研究，但是PEG在实际使用过程中并不稳定，在氧化剂或过渡金属离子 (如Fe3+等)存在条件下易被氧化，在高温时与水分子之间的氢键减弱，造成脱水，PEG并不适用于温度较高(>35℃)的环境。与PEG相比，PVP 具有良好的生物相容性、亲水性和更好的稳定性，有潜力用作防污材料。另一方面，受海洋生物贻贝强大附着能力的启发，在聚合物的分子结构中引入带有邻苯二酚(catechol)基团的嵌段来解决防污材料与基底附着力弱的问题。研究表明，贻贝足丝蛋白含有大量的带有邻苯二酚侧基的氨基酸残基，贻贝足丝蛋白中的邻苯二酚基团对强力附着起到了关键性作用，它使得贻贝能够在各种基材表面牢固且稳定粘附。因此，本发明制备出末端含二硫代酯的PVP化合物，随后借助活性聚合手段，制备了具有不同的仿生拓扑聚合物，以解决当前防污聚合物结构设计中存在的问题。
实施例1
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000101
于反应釜中加入乙二醇((2.0g,32.3mmol)、无水四氢呋喃(50mL) 及三乙胺(10.7mL)，搅拌均匀后加入α-溴代异丁酰溴(17.8g,77.28mmol)，室温搅拌12h后缓慢加入稀释的盐酸溶液(10wt％)(10mL)。有机相用碳酸氢钠水溶液(5wt％)洗涤，再经无水硫酸镁干燥后浓缩得粗产物，粗产物用甲醇重结晶两次即得EG-Br。
称取EG-Br(0.72g,2mmol)、乙基黄原酸钾(1.92g,12mmol)和无水乙醇 (20mL)于反应瓶中，室温下搅拌反应16h。过滤，滤液用二氯甲烷稀释后，用去离子水(50mL)洗涤三次，有机相经干燥后浓缩的粗产物，粗产物经柱层析纯化后即得EG-CTA(产率，72％)。
将AIBN(8.2mg,0.05mmol),EG-CTA(60mg,0.25mmol)、N-乙烯吡咯烷酮(5.6mL,25mmol)和二氧六环(6mL)加入到反应瓶中，氮气保护下在 60℃反应7h，将至室温后于乙醚中沉淀，得到的沉淀在真空下干燥即得线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(L-PVP)(n＝50)。
拓扑聚合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000111
于反应瓶中加入线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(L-PVP) (n＝50)(3.46g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg，0.1mmol)，可聚合邻苯二酚单体DMA(1.30g，6.3mmol)和二甲基甲酰胺(8mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥既得线性结构的拓扑聚合物 (L-PVP-CAT)(n＝50，m＝10)，产率90％。实施例1所得线性结构的拓扑聚合物(L-PVP-CAT)(n＝50，m＝10)的核磁共振结果见图1。
实施例2
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
参照实施例1提供的线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物的合成路线，将EG-CTA与N-乙烯吡咯烷酮的摩尔比选取为1:400，合成线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(L-PVP)(n＝200)。
拓扑聚合物的制备：
于反应瓶中加入线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(L-PVP) (n＝200)(13.45g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg，0.3mmol)，可聚合邻苯二酚单体DMA(5.10g，24.6mmol)和二甲基甲酰胺(20mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥既得线性结构的拓扑聚合物 (L-PVP-CAT)(n＝200，m＝40)，产率85％。
实施例3
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
参照实施例1提供的线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物的合成路线，将EG-CTA与N-乙烯吡咯烷酮的摩尔比选取为1:200，合成线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(L-PVP)(n＝100)。
拓扑聚合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000121
于反应瓶中加入线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(L-PVP) (n＝100)(6.80g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg，0.1mmol)，可聚合邻苯二酚单体STA(1.71g，12.3mmol)和二甲基甲酰胺(15mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥既得线性结构的拓扑聚合物 (L-PVP-CAT)(n＝100，m＝20)，产率90％。
实施例4
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000131
以三羟甲基丙烷为起始剂，其他原料及合成方法参照实施例1提供的线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物的制备方法，将TMP-CTA与N- 乙烯吡咯烷酮的摩尔比选取为1:150，合成三臂结构的末端含二硫代酯的 PVP化合物(3-armed-PVP)(n＝50)。
拓扑聚合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000132
于反应瓶中加入三臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物 (3-armed-PVP)(n＝50)(5.20g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg， 0.1mmol)，可聚合邻苯二酚单体STA(1.35g，9.9mmol)和二甲基甲酰胺 (10mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥即得三臂结构的拓扑聚合物(3-armed-PVP-CAT)(n＝50，m＝10)，产率91％。
实施例5
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
参照实施例4提供的三臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物的制备方法，将TMP-CTA与N-乙烯吡咯烷酮的摩尔选取比为1:300，合成三臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(3-armed-PVP)(n＝100)。
拓扑聚合物的制备：
于反应瓶中加入三臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物 (3-armed-PVP)(n＝100)(10.2g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg， 0.1mmol)，可聚合邻苯二酚单体STA(2.58g，18.9mmol)和二甲基甲酰胺 (18mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥即得三臂结构的拓扑聚合物(3-armed-PVP-CAT)(n＝100，m＝20)，产率88％。
实施例6
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
参照实施例4提供的三臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物的制备方法，将TMP-CTA与N-乙烯吡咯烷酮的摩尔比选取为1:600合成三臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(3-armed-PVP)(n＝200)。
拓扑聚合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000141
于反应瓶中加入三臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物 (3-armed-PVP)(n＝200)(20.2g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg， 0.1mmol)，可聚合邻苯二酚单体DMA(7.64g，36.9mmol)和二甲基甲酰胺(30mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥既得三臂结构的拓扑聚合物(3-armed-PVP-CAT)(n＝200，m＝40)，产率82％。
实施例7
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000151
以季戊四醇为起始剂，其他原料及合成方法参照实施例1提供的线性结构的末端含二硫代酯的PVP化合物，将PE-CTA与N-乙烯吡咯烷酮的摩尔比选取为1:200，合成四臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物 (4-armed-PVP)(n＝50)。
拓扑聚合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000152
于反应瓶中加入四臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物 (4-armed-PVP)(n＝50)(6.93g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg， 0.1mmol)，可聚合邻苯二酚单体DMA(2.73g，13.2mmol)和二甲基甲酰胺(15mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥即得四臂结构的拓扑聚合物(4-armed-PVP-CAT)(n＝50，m＝10)，产率91％。
实施例8
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
参照实施例7提供的四臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物的合成方法，将PE-CTA与N-乙烯吡咯烷酮的摩尔比选取为1:400，合成四臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(4-armed-PVP)(n＝100)。
拓扑聚合物的制备：
于反应瓶中加四臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(4-armed-PVP) (n＝100)(13.6g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg，0.1mmol)，可聚合邻苯二酚单体DMA(5.22g，25.2mmol)和二甲基甲酰胺(20mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥即得四臂结构的拓扑聚合物 (4-armed-PVP-CAT)(n＝100，m＝20)，产率86％。
实施例9
末端含二硫代酯的PVP化合物的制备：
参照实施例7提供的四臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物的合成方法，将PE-CTA与N-乙烯吡咯烷酮的摩尔比选取为1:800，合成四臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物(4-armed-PVP)(n＝200)。
拓扑聚合物的制备：
Figure RE-GDA0002422865770000161
于反应瓶中加入四臂结构的末端含二硫代酯的PVP化合物 (4-armed-PVP)(n＝200)(26.9g,0.3mmol)，偶氮二异丁氰(AIBN)(16.4mg， 0.1mmol)，可聚合邻苯二酚单体STA(6.70g，49.2mmol)和二甲基甲酰胺 (30mL)，氩气保护下60℃反应6h。反应体系降至室温，于乙醚中沉淀，过滤，沉淀物用热甲醇洗涤2次，获得的固体经真空干燥既得四臂结构的拓扑聚合物(4-armed-PVP-CAT)(n＝200，m＝40)，产率81％。
试验组
对实施例1～9中得到的末端含二硫代酯的PVP化合物和拓扑聚合物的防污性能和粘附性能进行测试。其中，选用未涂覆的玻璃基底作为空白对照组。测试结果见图2～3和表1。
防污性能测试：用PBS缓冲溶液(10mM,pH 7.4)将购买的BSA-FITC 样品稀释至蛋白浓度为2.0mg/mL，随后将对照样(未涂覆的玻璃基底)及涂覆聚合物的基材样品置于24孔板中，基材用稀释后的BSA-FITC浸没，然后将24孔板用铝箔包裹后，于37℃放置12h。取出样片，表面用PBS 溶液冲洗两次，再用去离子水冲洗一次，以去除表面粘附较弱的BSA-FITC，最后将基材样品置于荧光显微镜下观察表面荧光，并计算荧光强度。荧光强度的高低代表了表面粘附蛋白的多少，每组样品取5个平行样，表面荧光强度取平均值。
粘附性能测试：参照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》对实施例1～9中得到的末端含二硫代酯的PVP化合物和拓扑聚合物进行粘附力测试。
表1实施例1～9和空白对照组的防污性能和粘附性能测试结果
Figure RE-GDA0002422865770000171
Figure RE-GDA0002422865770000181
由表1可以看出，本发明提供的拓扑聚合物对蛋白质具有良好的防污性能，且所得四臂拓扑聚合物(4-armed-PVP-CAT)对蛋白质的防污效果最佳，三臂拓扑聚合物(3-armed-PVP-CAT)次之，线性拓扑聚合物 (L-PVP-CAT)较差，但均明显优于未涂覆的基底表面以及末端含二硫代酯的PVP化合物(L-PVP、3-armed-PVP、4-armed-PVP)，不同分子量相同拓扑结构的聚合物之间没有明显的区别；粘附力测试结果展现出同样的变化趋势。造成上述变化趋势的原因在于，本发明提供的拓扑聚合物上引入了邻苯二酚基团和PVP嵌段，使所得拓扑聚合物具有更加优异的对蛋白质防污性能和对基底的粘附力；具体来说，其一方面引入PVP嵌段以使所得拓扑化合物具有防污性能，一方面引入邻苯二酚基团增强与基底间的粘附力；二者协同作用，可进一步提高防污性能，使其防污性能明显优于末端含二硫代酯的PVP化合物。末端含二硫代酯的PVP化合物的分子结构中并不含邻苯二酚基团，其失去了邻苯二酚基团所具备的提高粘附力的作用，同时，也影响了对蛋白质的防污性能，其说明引入邻苯二酚基团不仅可提高与基底间的粘附力，还可一定程度上提高对蛋白质的防污性能。
图2是涂覆实施例1～9中所得拓扑聚合物和末端含二硫代酯的PVP化合物对蛋白质的防污性能测试图；图3是未涂覆的玻璃基底对蛋白质的防污性能测试图。图2中：(a)～(c)是实施例1～3中所得拓扑聚合物对蛋白质的防污性能图，(d)～(f)是实施例1～3中所得末端含二硫代酯的PVP 化合物对蛋白质的防污性能图，(g)～(i)是实施例4～6中所得拓扑聚合物对蛋白质的防污性能图，(j)～(l)是实施例4～6中所得末端含二硫代酯的 PVP化合物对蛋白质的防污性能图，(m)～(o)是实施例7～9中所得拓扑聚合物对蛋白质的防污性能图，(p)～(r)是实施例7～9中所得末端含二硫代酯的PVP化合物对蛋白质的防污性能图。由图2和图3也可以看出，所得拓扑聚合物对蛋白质的防污性能图明显优于末端含二硫代酯的PVP化合物和未涂覆的玻璃基底对蛋白质的防污性能。
综上，本发明提供的末端含二硫代酯的PVP化合物对蛋白质具有较好的防污效果，在上述结构上进一步引入邻苯二酚基团后，形成的拓扑聚合物与基底间的粘附力明显增加，同时进一步提升了对蛋白质的防污效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种末端含二硫代酯的PVP化合物，该末端含二硫代酯的PVP化合物中的PVP嵌段使其展现出优良的生物相容性、亲水性、稳定性和防污性。
本发明提供了一种拓扑聚合物，该拓扑聚合物由末端含二硫代酯的PVP化合物与可聚合邻苯二酚单体反应得到，该拓扑聚合物与基材表面具有优异的附着能力，可用作防污材料。
本发明通过对末端含二硫代酯的PVP化合物结构的控制，制备出具有不同结构拓扑聚合物，具有鲜明的特色。
本发明制备的拓扑聚合物用于防污材料的构筑时，可以直接用于对多种基材表面(橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、金属等)的涂覆，利于规模化及大面积的使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种拓扑聚合物，其特征在于，所述拓扑聚合物具有如下结构：
Figure FDA0003480079000000011
其中，所述R2为C1～C6的烷基；所述R9选自邻苯二酚基团或末端为邻苯二酚基团的取代酰胺基；所述n为50～200，所述m为10～40；所述R8具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000012
所述Y为H或-CH3，所述Ri为C1～C6的烷基，所述X具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000013
2.根据权利要求1所述拓扑聚合物，其特征在于，所述R9具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000014
3.一种如权利要求1～2中任一项所述拓扑聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
末端含有羟基的化合物与α-溴代异丁酰溴反应，得到化合物Ⅰ，化合物Ⅰ与乙基黄原酸钾反应，得到化合物II，化合物II在第一引发剂的作用下与N-乙烯吡咯烷酮反应，得到所述末端含二硫代酯的PVP化合物；所述末端含有羟基的化合物为多元醇；
所述末端含二硫代酯的PVP化合物在第二引发剂的作用下与可聚合邻苯二酚单体反应，得到所述拓扑聚合物；所述可聚合邻苯二酚单体为邻苯二酚取代的不饱和烯烃或不饱和酰胺；
其中，化合物Ⅰ具有如下结构：
Figure FDA0003480079000000021
R2为C1～C6的烷基；R4具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000022
Y为H或-CH3，Ri为C1～C6的烷基，R5具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000023
化合物II具有如下结构：
Figure FDA0003480079000000024
R2为C1～C6的烷基；R6具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000031
Y为H或-CH3，Ri为C1～C6的烷基，R7具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000032
所述末端含二硫代酯的PVP化合物具有如下结构：
Figure FDA0003480079000000033
其中，所述R2为C1～C6的烷基；所述n为50～200；所述R1具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000034
所述Y为H或-CH3，所述Ri为C1～C6的烷基，所述R3具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000035
4.根据权利要求3所述拓扑聚合物的制备方法，其特征在于，所述化合物II与所述N-乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1:(100～800)。
5.根据权利要求3所述拓扑聚合物的制备方法，其特征在于，所述可聚合邻苯二酚单体具有以下结构式：
Figure FDA0003480079000000041
6.根据权利要求5所述拓扑聚合物的制备方法，其特征在于，所述末端含二硫代酯的PVP化合物与可聚合邻苯二酚单体的摩尔比为1:(20～160)。
7.一种防污材料，其特征在于，所述防污材料由权利要求1～2中任一项所述拓扑聚合物构成。
CN201911409797.XA 2019-12-31 2019-12-31 末端含二硫代酯的pvp化合物、拓扑聚合物及其制备方法 Active CN111138580B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911409797.XA CN111138580B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 末端含二硫代酯的pvp化合物、拓扑聚合物及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911409797.XA CN111138580B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 末端含二硫代酯的pvp化合物、拓扑聚合物及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111138580A CN111138580A (zh) 2020-05-12
CN111138580B true CN111138580B (zh) 2022-04-26

Family

ID=70522468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911409797.XA Active CN111138580B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 末端含二硫代酯的pvp化合物、拓扑聚合物及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111138580B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111732680A (zh) * 2020-07-29 2020-10-02 上海大学 超高分子量星型聚乙烯基吡咯烷酮及其合成方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107513123A (zh) * 2017-08-11 2017-12-26 浙江海洋大学 一种基于邻苯二酚结构官能化含硅丙烯酸树脂及其制备方法和应用
CN109762492A (zh) * 2018-12-29 2019-05-17 北京东方雨虹防水技术股份有限公司 单组分仿生贻贝胶与利用相分离实现湿面和水下施工的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5597836B2 (ja) * 2006-08-04 2014-10-01 ケンジー ナッシュ コーポレイション バイオミメティック化合物およびその合成方法
WO2008064058A2 (en) * 2006-11-21 2008-05-29 Abbott Laboratories Use of a terpolymer of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and vinylidene fluoride in drug eluting coatings

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107513123A (zh) * 2017-08-11 2017-12-26 浙江海洋大学 一种基于邻苯二酚结构官能化含硅丙烯酸树脂及其制备方法和应用
CN109762492A (zh) * 2018-12-29 2019-05-17 北京东方雨虹防水技术股份有限公司 单组分仿生贻贝胶与利用相分离实现湿面和水下施工的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Facile protein-resistant and anti-biofilm surface coating based on catechol-conjugated poly(N-vinylpyrrolidone);Au-Duong等;《COLLOID AND POLYMER SCIENCE》;20180522;第296卷(第7 期);第1173-1182页 *
Johnson, Iain J.等.Xanthates Designed for the Preparation of N-Vinyl Pyrrolidone-Based Linear and Star Architectures via RAFT Polymerization.《JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART A-POLYMER CHEMISTRY》.2014,第53卷(第6 期), *
Jumeaux, Coline等.Synthesis and self-assembly of temperature-responsive copolymers based on N-vinylpyrrolidone and triethylene glycol methacrylate.《POLYMER CHEMISTRY》.2015,第6卷(第22期), *
Synthesis and self-assembly of temperature-responsive copolymers based on N-vinylpyrrolidone and triethylene glycol methacrylate;Jumeaux, Coline等;《POLYMER CHEMISTRY》;20150506;第6卷(第22期);第4116-4122页 *
Xanthates Designed for the Preparation of N-Vinyl Pyrrolidone-Based Linear and Star Architectures via RAFT Polymerization;Johnson, Iain J.等;《JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART A-POLYMER CHEMISTRY》;20141231;第53卷(第6 期);第775-786 页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111138580A (zh) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3787168B2 (ja) アセトアセテートのエナミンを介してのポリマーの官能化
US4929666A (en) Fluorocarbon containing, reactive polymeric surfactants and coating compositions therefrom
US4816540A (en) Cationic graft-copolymer
CN111138580B (zh) 末端含二硫代酯的pvp化合物、拓扑聚合物及其制备方法
US7847047B2 (en) Thermoresponsive polymer and production method thereof
JP2018204004A (ja) 自己修復性導電性材料、導電性高分子化合物及び重合性単量体
US7763688B2 (en) Soluble polymers comprising unsaturation and process for preparation thereof
CA2518557C (en) Methods for producing macromolecule identifying polymers
CN112094378B (zh) 一种超支化聚酯、其制备方法和用其制备的水性涂料
JPH0469601B2 (zh)
JP2766300B2 (ja) （メタ）アクリレート共重合体
CN114805822B (zh) 一种具有多嵌段侧链的聚合物分子刷及其制备方法和应用
Wang et al. L-Carnitine derived zwitterionic betaine materials
JP5201876B2 (ja) オキサゾリン基を有する重合体の製造方法
US10717863B2 (en) Mucoadhesive and/or sol-gel co-hydrogel systems including fluoroalkylated (Rf) polyethylene glycol (PEG) and Rf-PEG-poly(acrylic acid) (PAA) copolymers, and methods of making the same and of drug delivery using the same
KR102091156B1 (ko) 전자파 차폐용 고분자 바인더 스프레이용 조성물 및 그의 제조 방법
JPH0637606B2 (ja) 水性塗料
JPH11172104A (ja) ポリアニリン誘導体
WO1998046655A1 (fr) Polymere methacrylique possedant un groupe fonctionnel terminal, et composition a base de ce polymere
CN111808553A (zh) 一种可于水体中使用的高分子胶粘材料体系及其应用
JPH03126771A (ja) 防汚塗料組成物
JPS6263560A (ja) （メタ）アクリル酸フルオロアルキルオリゴマ−及びその誘導体
JP6027972B2 (ja) 化合物、ポリマー、フィルムコーティング、および医療デバイス
EP1682591B1 (en) Copolymers comprising unsaturation and process for preparation thereof
KR20240031754A (ko) 입자상 폴리머

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant