CN111647165B - 一种基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法及其应用 - Google Patents

一种基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

一种基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法及其应用。所述聚合物为以2,3‑双(β‑环糊精‑1,2,3‑三唑‑氧)‑萘酚、葫芦[8]脲作为主体分子与客体金刚烷‑双联吡啶阳离子通过分子间非共价相互作用构筑的三元树枝状超分子纳米组装体。所述聚合物组装体的制备充分利用糊精和葫芦[8]脲两种大环主体的识别和组装特性，即通过环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元与双联吡啶阳离子间的电荷转移两种超分子相互作用构筑获得；该树枝状超分子组装体的多孔结构能够有效包封模型底物分子，且具有缓慢释放包封底物分子的作用；制备工艺简单、易于实施且材料成本低，在底物分子包封、缓释等领域有较大的应用前景。

Description

一种基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法及其应用
【技术领域】
本发明涉及超分子功能材料及树枝状聚合物技术领域，特别是一种基于2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚/葫芦[8]脲/金刚烷-双联吡啶阳离子三元超分子树枝状聚合物的制备方法及其应用。
【背景技术】
树枝状聚合物因其独特的结构性能被广泛应用于生物医疗、纳米材料、航空航天以及电子器件等领域，逐渐成为当代化学发展前言领域之一。采用传统共价键方法合成树枝状分子需要大量过量试剂才能使反应完全，并且分离所需条件苛刻，产物纯化困难大。超分子化学主要研究分子间非共价相互作用，包括分子识别和分子组装，因其新颖内容、广泛用途而成为一门新型前沿边缘学科。利用超分子策略构筑形成的树枝状超分子聚合物被赋予新奇特性，其一，分子识别与组装方法能够简化繁杂的合成步骤，其二，非共价相互作用赋予树枝状超分子聚合物动态可逆特性。联合不同大环主体化合物，有效整合利用不同大环主体选择性键合的互补性特点进行分子组装能够实现更加简便高效构筑树枝状超分子聚合物。环糊精是一类由D-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4糖苷键首尾相连成环的大环化合物。葫芦脲是由甘脲和甲醛通过缩合获得的一类具有南瓜形状的大环化合物。环糊精通过疏水作用对结构尺寸匹配的分子进行包结，同时葫芦脲通过离子偶极相互作用能够实现对阳离子有机分子的键合。此外，环糊精和葫芦脲均易于制备、安全无毒、生物相容。因此，基于环糊精和葫芦脲两种大环主体的识别和组装特性构筑树枝状超分子聚合物能够降低合成制备成本、增加可逆调控性、提高功能利用度。
【发明内容】
本发明的目的是针对上述技术分析，结合环糊精和葫芦[8]脲两种大环主体的识别和组装特性，环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元和双联吡啶阳离子间的电荷转移作用，提供一种基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，并将其应用于装载样品分子，实现对小分子底物的有效包封和缓慢释放。本制备方法简单，适于放大合成和实际生产应用。并且通过简单调节组装体聚合物构筑单元的含量方便调控所制备组装体对底物分子的包封能力。
本发明的技术方案：
一种基于环糊精树枝状超分子聚合物，以2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚、葫芦[8]脲作为主体分子与客体金刚烷-双联吡啶阳离子通过分子之间的非共价相互作用构筑的三元树枝状超分子纳米组装体；其中2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚、金刚烷-双联吡啶阳离子、葫芦[8]脲的质量比为：15.33：3.15-6.30：7.97-15.94。
所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚的合成
将2,3-二羟基萘溶解于丙酮中，搅拌条件下依次加入溴丙炔和碳酸钾。在氮气保护条件下反应18-24小时后，停止搅拌将反应液冷却，抽滤滤去固体滤渣，将滤液进行旋蒸以除去溶剂，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，使用二氯甲烷作淋洗剂，得白色粉末，并使用石油醚进行重结晶过程，最终可以得到晶状2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚；
(2)2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚的合成
将2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚溶解于四氢呋喃中，同时将6-脱氧-6-叠氮-β-环糊精溶解于蒸馏水中，搅拌条件下将上述两溶液混合。氮气保护条件下，将五水合硫酸铜与L-抗坏血酸钠的水溶液依次加入到上述溶液体系中，加热至60-80℃并回流36-48小时。停止搅拌后，旋转蒸发除去溶剂，加适量的水溶解，滴入丙酮重结晶得到粗产物。将所得粗产物通过SephedexG25色谱柱分离，使用蒸馏水作淋洗剂，得到目标化合物；
(3)N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺的合成
将氯乙酸与氯化亚砜在室温下搅拌3-4小时，停止搅拌并旋出多余的二氯亚砜，获得粘稠状氯乙酰氯。进一步，将获得的氯乙酰氯溶解在干燥的二氯甲烷中，然后将1-金刚烷胺盐酸盐和三乙胺溶解在干燥的二氯甲烷中并将其加入到上述氯乙酰氯的溶液中，室温条件下搅拌10-12小时。反应结束后，过滤除去不溶物，滤液旋干，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，得N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺白色粉末；
(4)1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物的合成
将4,4-联吡啶溶解于干燥的二氯甲烷中，搅拌条件下加入碘代甲烷，室温反应3-4小时产生黄色沉淀，抽滤，所得固体用二氯甲烷冲洗，得淡黄色固体1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物；
(5)金刚烷-双联吡啶阳离子客体的合成
将步骤(3)得到的N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺和步骤(4)得到的1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物溶解在干燥N,N-二甲基甲酰胺中，60-70℃下继续搅拌反应16-24小时后有沉淀析出，抽滤得到淡黄色固体，用乙腈冲洗，得到金刚烷-双联吡啶阳离子客体；
(6)环糊精树枝状超分子组装体的制备方法
将步骤(2)得到的2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚和步骤(5)得到的金刚烷-双联吡啶阳离子加入到蒸馏水中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌1-2小时，得到环糊精和金刚烷键合的主客体复合物；进一步，将葫芦[8]脲加入到上述溶液中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌1-2小时，使萘酚基团和双联吡啶阳离子基团同时被葫芦[8]脲的空腔包封键合形成三元主客体复合物。
综上，结合糊精和葫芦[8]脲两种大环主体的识别和组装特性，环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元和双联吡啶阳离子间的电荷转移作用，制备得到一种基于环糊精树枝状超分子聚合物。
所述步骤(1)中2,3-二羟基萘、丙酮、溴丙炔、碳酸钾的用量比为10mmol：80mL：2.9mL：3.6g；
所述步骤(2)中2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚与四氢呋喃的用量比为0.42mmol：30mL；6-脱氧-6-叠氮-全甲基化-β-环糊精与蒸馏水的用量比为0.92mmol：30mL；CuSO4·5H2O与水的用量比为1.72mmol：5mL；抗坏血酸与水的用量比为6.36mmol：5mL；
所述步骤(3)中氯乙酸、氯化亚砜与二氯甲烷的用量比为5.3mmol：4mL：100mL；1-金刚烷胺盐酸盐与三乙胺的用量比为5.3mmol：3mL；
所述步骤(4)中4,4-联吡啶、二氯甲烷中、碘代甲烷的用量比为34.6mmol：50mL：2.4mL；
所述步骤(5)中N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺、1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物、N,N-二甲基甲酰胺的用量比为2.6mmol：2.6mmol：10mL；
所述步骤(6)中2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚、金刚烷-双联吡啶阳离子、葫芦[8]脲的质量比为15.33mg：3.15-6.30mg：7.97-15.94mg；
本发明同时提供了一种所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的应用，作为小分子底物的封装载体，能够实现对亚甲基蓝作模型底物分子的有效包封和缓慢释放，具体包封方法如下：
选取亚甲基蓝作为模型底物分子，在制得的基于环糊精树枝状超分子聚合物中，加入亚甲基蓝的水溶液，于室温条件下避光搅拌24-36小时后，装入到截留分子量为3500的透析袋中进行透析1-2小时，得到包封了亚甲基蓝底物分子的纳米超分子组装体的水溶液。通过测定透析液中亚甲基蓝的含量，测定该组装体对亚甲基蓝的包封效率。所述亚甲基蓝水溶液的浓度为0.5mg/mL，基于环糊精树枝状超分子聚合物与亚甲基蓝水溶液的质量比为30:1。
将制得的包封了小分子抗癌药物的纳米超分子组装体的水溶液装入到截留分子量为3500的透析袋，在100mL的超纯水溶液中进行透析，以检测具该超分子组装体对的控制释放的速率。同时，将单独装有亚甲基蓝的溶液也装入到截留分子量为3500的透析袋中，进行控制释放速率实验，以作为空白对照实验。在不同的时间间隔内从100mL的超纯水中取出3mL，进行紫外光谱检测。
本发明的优点和有益效果是：
该基于环糊精树枝状超分子聚合物组装体的制备充分利用糊精和葫芦[8]脲两种大环主体的识别和组装特性，即通过环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元与双联吡啶阳离子间的电荷转移两种超分子相互作用构筑获得；并且，该树枝状超分子组装体的多孔结构使其能够有效包封模型底物分子，并且具有缓慢释放包封底物分子的作用；该药物包载缓释体系的制备工艺简单、易于实施且材料成本低，并且通过简单调节组装体聚合物的构筑单元含量方便调控所制备组装体对底物分子的包封能力，在底物分子包封、缓释等领域有较大的应用前景。
【附图说明】
图1为3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚和金刚烷-双联吡啶阳离子合成路线图。
图2为分子结构及组装体的示意图。
图3为主客体键合的一维核磁氢谱图。
图4为三元组装体的NOESY谱图。
图5为主客体键合的紫外-可见吸收光谱图。
图6为三元组装体的AFM图像。
图7为三元组装体的TEM图像。
【具体实施方式】
下面通过实例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
一种基于环糊精树枝状超分子聚合物，以2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚、葫芦[8]脲作为主体分子，金刚烷-双联吡啶阳离子作为客体分子，通过两种大环主体分子之间的选择性非共价相互作用，即环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元和双联吡啶阳离子间的电荷转移作用，构筑获得三元树枝状超分子纳米组装体。所述树枝状纳米超分子组装体作为小分子底物的封装载体，能够实现对亚甲基蓝作模型底物分子的有效包封和缓慢释放功能。
所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，合成路线如图1所示，包括以下步骤：
(1)2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚的合成
将1.6g(10mmol)2,3-二羟基萘溶解于80mL丙酮中，搅拌条件下依次加入2.9mL(25mmol)溴丙炔和3.6g(25mmol)碳酸钾。在氮气保护条件下反应24小时后，停止搅拌将反应液冷却，抽滤滤去固体滤渣，将滤液进行旋蒸以除去溶剂，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，使用二氯甲烷作淋洗剂，得白色粉末，并使用石油醚进行重结晶过程，最终可以得到晶状2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚；
(2)2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚的合成
将100mg(0.42mmol)2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚溶解于30mL四氢呋喃中，同时将1205mg(0.92mmol)6-脱氧-6-叠氮-β-环糊精溶解于30mL蒸馏水中，搅拌条件下将上述两溶液混合。氮气保护条件下，将430mg(1.72mmol)五水合硫酸铜与1260mg(6.36mmol)L-抗坏血酸钠分别溶解于5mL蒸馏水中并依次加入到上述溶液体系中，加热至60℃并回流48小时。停止搅拌后，旋转蒸发除去溶剂，加适量的水溶解，滴入丙酮重结晶得到粗产物。将所得粗产物通过SephedexG25色谱柱分离，使用蒸馏水作淋洗剂，得到目标化合物；
(3)N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺的合成
将0.5g(5.3mmol)氯乙酸与4mL(55mmol)氯化亚砜在室温下搅拌4小时，停止搅拌并旋出多余的二氯亚砜，获得粘稠状氯乙酰氯。进一步，将获得的氯乙酰氯溶解在干燥的二氯甲烷中，然后将1g(5.3mmol)1-金刚烷胺盐酸盐和3mL(21.6mmol)三乙胺溶解在100mL干燥的二氯甲烷中并将其加入到上述氯乙酰氯的溶液中，室温条件下搅拌12小时。反应结束后，过滤除去不溶物，滤液旋干，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，得N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺白色粉末；
(4)1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物的合成
将5.4g(34.6mmol)4,4-联吡啶溶解于50mL干燥的二氯甲烷中，搅拌条件下加入2.4mL(42.0mmol)碘代甲烷，室温反应4小时产生黄色沉淀，抽滤，所得固体用二氯甲烷冲洗，得淡黄色固体1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物；
(5)金刚烷-双联吡啶阳离子客体的合成
将0.6g(2.6mmol)步骤(3)得到的N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺和0.78g(2.6mmol)步骤(4)得到的1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物溶解在10mL干燥N,N-二甲基甲酰胺中，60℃下继续搅拌反应24小时后有沉淀析出，抽滤得到淡黄色固体，用乙腈冲洗，得到金刚烷-双联吡啶阳离子客体；
(6)环糊精树枝状超分子组装体的制备方法
将15.33mg(6μmol)步骤(2)得到的2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚和3.15mg(6μmol)步骤(5)得到的金刚烷-双联吡啶阳离子加入到蒸馏水中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌2小时，得到环糊精和金刚烷键合的主客体复合物；进一步，将7.97mg(6μmol)葫芦[8]脲加入到上述溶液中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌2小时，使萘酚基团和双联吡啶阳离子基团同时被葫芦[8]脲的空腔包封键合形成三元主客体复合物。综上，结合糊精和葫芦[8]脲两种大环主体的识别和组装特性，环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元和双联吡啶阳离子间的电荷转移作用，制备了一种基于环糊精树枝状超分子聚合物，分子结构及组装体如图2所示。
检测显示制备的树枝状超分子聚合物的核磁共振谱图如图3所示，2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚的1HNMR如图3a所示，δ＝8.19(s,2H),8.14(m,2H),7.54(s,2H),7.34(m,2H),5.80～5.74(m,28H),5.22(s,4H),5.05～4.83(m,14H),4.36(m,12H),3.63(m,30H),3.36(m,46H,与DOH信号峰重叠),2.89(m,8H).金刚烷-双联吡啶阳离子的1HNMR如图3e所示，δ9.00(d,J＝6.3Hz,2H),8.98–8.93(m,2H),8.53(d,J＝5.7Hz,2H),8.49(d,J＝5.9Hz,2H),5.43(d,J＝2.0Hz,2H),4.45(s,3H),2.05–1.99(m,4H),1.95(d,J＝2.8Hz,6H),1.63(s,6H).2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚、金刚烷-双联吡啶阳离子和葫芦[8]脲混合后的1HNMR如图3c所示，显示峰形明显宽泛钝化并发生相应的化学位移，表明组装体的形成。
此外，2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚和金刚烷-双联吡啶阳离子混合后的1H NMR如图3b所示，部分质子信号的化学位移变化表明金刚烷和环糊精分子间的键合作用；金刚烷-双联吡啶阳离子和葫芦[8]脲混合后的1HNMR如图3d所示，部分质子信号的化学位移变化表明双联吡啶基团和葫芦[8]脲分子间的键合作用；同时，三元组装体的NOESY谱图如图4所示，图中显示环糊精内腔的质子信号与金刚烷上的质子信号具有明显的交叉信号，双联吡啶阳离子与萘酚的质子信号也存在明显的交叉信号，表明组装体是通过环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元和双联吡啶阳离子间的电荷转移作用两种大环主体分子之间的选择性非共价相互作用构筑形成。进一步，三元组装体的紫外-可见吸收光谱如图5所示，450nm的电荷转移吸收峰表明萘酚单元和双联吡啶阳离子被葫芦[8]脲空腔同时包结。三元组装体的AFM图像如图6所示，图像显示出球形结构组装体形貌。三元组装体的TEM图像如图7所示，图中显示出球形形貌结构。
一种所述基于环糊精树枝状超分子聚合物组装体的应用，用于负载包封小分子样品，以亚甲基蓝为模型分子，负载亚甲基蓝的树枝状超分子聚合物组装体的水溶液制备方法如下：
选取亚甲基蓝作为模型底物分子，在制得的基于环糊精树枝状超分子聚合物中，加入亚甲基蓝的水溶液，于室温条件下避光搅拌24小时后，装入到截留分子量为3500的透析袋中进行透析1小时，得到包封了亚甲基蓝底物分子的纳米超分子组装体的水溶液。将制得的包封了亚甲基蓝底物分子的纳米超分子组装体的水溶液装入到截留分子量为3500的透析袋，在100mL的超纯水溶液中进行透析，以检测具该超分子组装体对的控制释放的速率。同时，将单独装有亚甲基蓝的溶液也装入到截留分子量为3500的透析袋中，进行控制释放速率实验，以作为空白对照实验。在不同的时间间隔内从100mL的超纯水中取出3mL，进行紫外光谱检测。
所述基于环糊精树枝状超分子聚合物对亚甲基蓝的包封率和负载率分别是60.13％和3.41％。
实施例2：
一种基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚的合成
将1.6g(10mmol)2,3-二羟基萘溶解于80mL丙酮中，搅拌条件下依次加入2.9mL(25mmol)溴丙炔和3.6g(25mmol)碳酸钾。在氮气保护条件下反应21小时后，停止搅拌将反应液冷却，抽滤滤去固体滤渣，将滤液进行旋蒸以除去溶剂，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，使用二氯甲烷作淋洗剂，得白色粉末，并使用石油醚进行重结晶过程，最终可以得到晶状2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚；
(2)2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚的合成
将100mg(0.42mmol)2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚溶解于30mL四氢呋喃中，同时将1205mg(0.92mmol)6-脱氧-6-叠氮-β-环糊精溶解于30mL蒸馏水中，搅拌条件下将上述两溶液混合。氮气保护条件下，将430mg(1.72mmol)五水合硫酸铜与1260mg(6.36mmol)L-抗坏血酸钠分别溶解于5mL蒸馏水中并依次加入到上述溶液体系中，加热至70℃并回流42小时。停止搅拌后，旋转蒸发除去溶剂，加适量的水溶解，滴入丙酮重结晶得到粗产物。将所得粗产物通过SephedexG25色谱柱分离，使用蒸馏水作淋洗剂，得到目标化合物；
(3)N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺的合成
将0.5g(5.3mmol)氯乙酸与4mL(55mmol)氯化亚砜在室温下搅拌3.5小时，停止搅拌并旋出多余的二氯亚砜，获得粘稠状氯乙酰氯。进一步，将获得的氯乙酰氯溶解在干燥的二氯甲烷中，然后将1g(5.3mmol)1-金刚烷胺盐酸盐和3mL(21.6mmol)三乙胺溶解在100mL干燥的二氯甲烷中并将其加入到上述氯乙酰氯的溶液中，室温条件下搅拌11小时。反应结束后，过滤除去不溶物，滤液旋干，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，得N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺白色粉末；
(4)1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物的合成
将5.4g(34.6mmol)4,4-联吡啶溶解于50mL干燥的二氯甲烷中，搅拌条件下加入2.4mL(42.0mmol)碘代甲烷，室温反应3.5小时产生黄色沉淀，抽滤，所得固体用二氯甲烷冲洗，得淡黄色固体1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物；
(5)金刚烷-双联吡啶阳离子客体的合成
将0.6g(2.6mmol)步骤(3)得到的N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺和0.78g(2.6mmol)步骤(4)得到的1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物溶解在10mL干燥N,N-二甲基甲酰胺中，65℃下继续搅拌反应20小时后有沉淀析出，抽滤得到淡黄色固体，用乙腈冲洗，得到金刚烷-双联吡啶阳离子客体；
(6)环糊精树枝状超分子组装体的制备方法
将15.33mg(6μmol)2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚和4.73mg(9μmol)金刚烷-双联吡啶阳离子加入到蒸馏水中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌1.5小时小时，得到环糊精和金刚烷键合的主客体复合物；进一步，将11.96mg(9μmol)葫芦[8]脲加入到上述溶液中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌1.5小时小时，使萘酚基团和双联吡啶阳离子基团同时被葫芦[8]脲的空腔包封键合形成三元主客体复合物。综上，结合糊精和葫芦[8]脲两种大环主体的识别和组装特性，环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元和双联吡啶阳离子间的电荷转移作用，制备了一种基于环糊精树枝状超分子聚合物。
一种所述基于环糊精树枝状超分子聚合物组装体的应用，用于负载包封小分子样品，以亚甲基蓝为模型分子，负载亚甲基蓝的树枝状超分子聚合物组装体的水溶液制备方法如下：
选取亚甲基蓝作为模型底物分子，在制得的基于环糊精树枝状超分子聚合物中，加入亚甲基蓝的水溶液，于室温条件下避光搅拌30小时后，装入到截留分子量为3500的透析袋中进行透析1.5小时小时，得到包封了亚甲基蓝底物分子的纳米超分子组装体的水溶液。将制得的包封了亚甲基蓝底物分子的纳米超分子组装体的水溶液装入到截留分子量为3500的透析袋，在100mL的超纯水溶液中进行透析，以检测具该超分子组装体对的控制释放的速率。同时，将单独装有亚甲基蓝的溶液也装入到截留分子量为3500的透析袋中，进行控制释放速率实验，以作为空白对照实验。在不同的时间间隔内从100mL的超纯水中取出3mL，进行紫外光谱检测。
所述基于环糊精树枝状超分子聚合物对亚甲基蓝的包封率和负载率分别是67.11％和3.14％。
实施例3：
一种基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚的合成
将1.6g(10mmol)2,3-二羟基萘溶解于80mL丙酮中，搅拌条件下依次加入2.9mL(25mmol)溴丙炔和3.6g(25mmol)碳酸钾。在氮气保护条件下反应18小时后，停止搅拌将反应液冷却，抽滤滤去固体滤渣，将滤液进行旋蒸以除去溶剂，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，使用二氯甲烷作淋洗剂，得白色粉末，并使用石油醚进行重结晶过程，最终可以得到晶状2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚；
(2)2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚的合成
将100mg(0.42mmol)2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚溶解于30mL四氢呋喃中，同时将1205mg(0.92mmol)6-脱氧-6-叠氮-β-环糊精溶解于30mL蒸馏水中，搅拌条件下将上述两溶液混合。氮气保护条件下，将430mg(1.72mmol)五水合硫酸铜与1260mg(6.36mmol)L-抗坏血酸钠分别溶解于5mL蒸馏水中并依次加入到上述溶液体系中，加热至80℃并回流36小时。停止搅拌后，旋转蒸发除去溶剂，加适量的水溶解，滴入丙酮重结晶得到粗产物。将所得粗产物通过SephedexG25色谱柱分离，使用蒸馏水作淋洗剂，得到目标化合物；
(3)N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺的合成
将0.5g(5.3mmol)氯乙酸与4mL(55mmol)氯化亚砜在室温下搅拌3小时，停止搅拌并旋出多余的二氯亚砜，获得粘稠状氯乙酰氯。进一步，将获得的氯乙酰氯溶解在干燥的二氯甲烷中，然后将1g(5.3mmol)1-金刚烷胺盐酸盐和3mL(21.6mmol)三乙胺溶解在100mL干燥的二氯甲烷中并将其加入到上述氯乙酰氯的溶液中，室温条件下搅拌10小时。反应结束后，过滤除去不溶物，滤液旋干，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，得N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺白色粉末；
(4)1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物的合成
将5.4g(34.6mmol)4,4-联吡啶溶解于50mL干燥的二氯甲烷中，搅拌条件下加入2.4mL(42.0mmol)碘代甲烷，室温反应3小时产生黄色沉淀，抽滤，所得固体用二氯甲烷冲洗，得淡黄色固体1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物；
(5)金刚烷-双联吡啶阳离子客体的合成
将0.6g(2.6mmol)步骤(3)得到的N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺和0.78g(2.6mmol)步骤(4)得到的1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物溶解在10mL干燥N,N-二甲基甲酰胺中，70℃下继续搅拌反应16小时后有沉淀析出，抽滤得到淡黄色固体，用乙腈冲洗，得到金刚烷-双联吡啶阳离子客体；
(6)环糊精树枝状超分子组装体的制备方法
将15.33mg(6μmol)2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚和6.30mg(12μmol)12μmol金刚烷-双联吡啶阳离子加入到蒸馏水中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌1小时，得到环糊精和金刚烷键合的主客体复合物；进一步，将15.94mg(12μmol)葫芦[8]脲加入到上述溶液中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌1小时，使萘酚基团和双联吡啶阳离子基团同时被葫芦[8]脲的空腔包封键合形成三元主客体复合物。综上，结合糊精和葫芦[8]脲两种大环主体的识别和组装特性，环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元和双联吡啶阳离子间的电荷转移作用，制备了一种基于环糊精树枝状超分子聚合物。
一种所述基于环糊精树枝状超分子聚合物组装体的应用，用于负载包封小分子样品，以亚甲基蓝为模型分子，负载亚甲基蓝的树枝状超分子聚合物组装体的水溶液制备方法如下：
选取亚甲基蓝作为模型底物分子，在制得的基于环糊精树枝状超分子聚合物中，加入亚甲基蓝的水溶液，于室温条件下避光搅拌36小时后，装入到截留分子量为3500的透析袋中进行透析2小时，得到包封了亚甲基蓝底物分子的纳米超分子组装体的水溶液。将制得的包封了亚甲基蓝底物分子的纳米超分子组装体的水溶液装入到截留分子量为3500的透析袋，在100mL的超纯水溶液中进行透析，以检测具该超分子组装体对的控制释放的速率。同时，将单独装有亚甲基蓝的溶液也装入到截留分子量为3500的透析袋中，进行控制释放速率实验，以作为空白对照实验。在不同的时间间隔内从100mL的超纯水中取出3mL，进行紫外光谱检测。
所述基于环糊精树枝状超分子聚合物对亚甲基蓝的包封率和负载率分别是59.70％和2.38％。

Claims (10)

1.一种基于环糊精树枝状超分子聚合物，其特征在于：所述树枝状超分子聚合物为以2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚、葫芦[8]脲作为主体分子，金刚烷-双联吡啶阳离子作为客体分子，通过两种大环主体分子之间的选择性非共价相互作用，即环糊精与金刚烷基团的有效键合和葫芦[8]脲稳定的萘酚单元与双联吡啶阳离子间的电荷转移作用，构筑获得三元树枝状超分子纳米组装体；其中2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚、金刚烷-双联吡啶阳离子、葫芦[8]脲的质量比为：15.33:3.15-6.30:7.97-15.94。
2.权利要求1所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚的合成
将2,3-二羟基萘溶解于丙酮中，搅拌条件下依次加入溴丙炔和碳酸钾；在氮气保护条件下反应18-24小时后，停止搅拌将反应液冷却，抽滤滤去固体滤渣，将滤液进行旋蒸以除去溶剂，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，使用二氯甲烷作淋洗剂，得白色粉末，并使用石油醚进行重结晶过程，最终得到晶状2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚；
(2)2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚的合成
将2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚溶解于四氢呋喃中，同时将6-脱氧-6-叠氮-β-环糊精溶解于蒸馏水中，搅拌条件下将上述两溶液混合；氮气保护条件下，将五水合硫酸铜与L-抗坏血酸钠分别溶解于蒸馏水中并依次加入到上述溶液体系中，加热至60-80℃并回流36-48小时；停止搅拌后，旋转蒸发除去溶剂，加适量的水溶解，滴入丙酮重结晶得到粗产物；将所得粗产物通过Sephedex G25色谱柱分离，使用蒸馏水作淋洗剂，得到目标化合物；
(3)N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺的合成
将氯乙酸与氯化亚砜在室温下搅拌3-4小时，停止搅拌并旋出多余的二氯亚砜，获得粘稠状氯乙酰氯；进一步，将获得的氯乙酰氯溶解在干燥的二氯甲烷中，然后将1-金刚烷胺盐酸盐和三乙胺溶解在干燥的二氯甲烷中并将其加入到上述氯乙酰氯的溶液中，室温条件下搅拌10-12小时；反应结束后，过滤除去不溶物，滤液旋干，将所得固体通过200-300目硅胶色谱柱分离，得N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺白色粉末；
(4)1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物的合成
将4,4-联吡啶溶解于干燥的二氯甲烷中，搅拌条件下加入碘代甲烷，室温反应3-4小时产生黄色沉淀，抽滤，所得固体用二氯甲烷冲洗，得淡黄色固体1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物；
(5)金刚烷-双联吡啶阳离子客体的合成
将步骤(3)得到的N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺和步骤(4)得到的1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物溶解在干燥N,N-二甲基甲酰胺中，60-70℃下继续搅拌反应16-24小时后有沉淀析出，抽滤得到淡黄色固体，用乙腈冲洗，得到金刚烷-双联吡啶阳离子客体；
(6)环糊精树枝状超分子组装体的制备方法
将步骤(2)得到的2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚和步骤(5)得到的金刚烷-双联吡啶阳离子加入到蒸馏水中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌1-2小时，得到环糊精和金刚烷键合的主客体复合物；进一步，将葫芦[8]脲加入到上述溶液中，超声溶解以后，慢速条件下搅拌1-2小时，使萘酚基团和双联吡啶阳离子基团同时被葫芦[8]脲的空腔包封键合，制备得到一种基于环糊精树枝状超分子聚合物。
3.根据权利要求2所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中2,3-二羟基萘、丙酮、溴丙炔、碳酸钾的用量比为10mmol：80mL：2.9mL：3.6g。
4.根据权利要求2所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中2,3-双(炔丙基-氧)-萘酚与四氢呋喃的用量比为0.42mmol：30mL；6-脱氧-6-叠氮-β-环糊精与蒸馏水的用量比为0.92mmol：30mL；CuSO4·5H2O与水的用量比为1.72mmol：5mL；L-抗坏血酸与水的用量比为6.36mmol：5mL。
5.根据权利要求2所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中氯乙酸、氯化亚砜与二氯甲烷的用量比为5.3mmol：4mL：100mL；1-金刚烷胺盐酸盐与三乙胺的用量比为5.3mmol：3mL。
6.根据权利要求2所述一种基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中4,4-联吡啶、二氯甲烷、碘代甲烷的用量比为34.6mmol：50mL：2.4mL。
7.根据权利要求2所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中N-(1-金刚烷)-2-氯乙酰胺、1-甲基-4-(4-吡啶基)吡啶阳离子碘化物、N,N-二甲基甲酰胺的用量比为2.6mmol：2.6mmol：10mL。
8.根据权利要求2所述基于环糊精树枝状超分子聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中2,3-双(β-环糊精-1,2,3-三唑-氧)-萘酚、金刚烷-双联吡啶阳离子、葫芦[8]脲的用量比为15.33mg：3.15-6.30mg：7.97-15.94mg。
9.一种权利要求1所述的基于环糊精树枝状超分子聚合物的应用，其特征在于，作为小分子底物的封装载体，能够实现对亚甲基蓝作模型底物分子的有效包封和缓慢释放，具体如下：
在所述的基于环糊精树枝状超分子聚合物中，加入亚甲基蓝的水溶液，于室温条件下避光搅拌24-36小时后，装入到截留分子量为3500的透析袋中进行透析1-2小时，得到包封了亚甲基蓝底物分子的纳米超分子组装体的水溶液。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述亚甲基蓝水溶液的浓度为0.5mg/mL，基于环糊精树枝状超分子聚合物与亚甲基蓝水溶液的质量比为30:1。
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