CN111808281A - 一种一步合成聚吡唑囊泡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一步合成聚吡唑囊泡的方法。本发明反应单体为一种同时含有重氮基团和炔烃为端基的化合物，将该单体置于聚合管中，搅拌并加热，加热下经过1,3‑环加成反应后得到产物，将产物用重沉淀，离心后真空干燥得到产物。本发明制备的聚合物结构中，在主链上引入吡唑来增加聚合物刚性，提高其稳定性。本发明制备方法无需引发剂、催化剂和溶剂，制备过程简单快速，后处理简便。

Description

一种一步合成聚吡唑囊泡的方法
技术领域
本发明涉及一种一步合成聚吡唑囊泡的方法。
背景技术
自然界中，普遍存在着小分子自组装现象，这些小分子拥有亲水段和疏水段，在本体和水溶液中组装时形成各种形貌，如球形、柱形片层和囊泡，聚合物自组装也是如此。和小分子自组装体相比，聚合物组装体具有更好的稳定性和耐久性，因此在生物医药、光电材料、催化剂等领域拥有很大的应用价值。
聚合物囊泡是具有中空结构的球形纳米粒子，是由两亲性聚合物组装形成的双层膜结构。由于嵌段聚合物的分子量较高，相比于小分子囊泡，聚合物囊泡具有更优异的稳定性和更高的强度。近年来，聚合物囊泡常被用于药物输送系统中的药物载体。
聚合物囊泡一般是通过嵌段聚合物自组装制备，分为共溶剂法和直接溶解法。共溶剂法是利用有机溶剂和选择性溶剂（如水）的不同比例制备聚集体，然后用水透析除去共溶剂。直接溶解法是直接将聚合物加入选择性溶剂中，利用机械搅拌、超声等方法制备聚集体。自组装受到很多因素的影响，比如聚合物组成、浓度，溶剂的比例和物理方法的强度不同而得到不同聚集体的形貌。传统的聚合物自组装都是合成具有亲疏水两段甚至更多的嵌段聚合物，通过利用其亲疏水性来形成规整形貌，不仅合成步骤多而且影响因素多。
因此，发明一种均聚物，无需特定比例的共溶剂，也无需机械及超声等物理方法就能够在常见的某一溶剂中能够稳定形成囊泡是十分必要的。
发明内容
本发明目的在于提供一种一步合成聚吡唑囊泡的方法。其制备方法简单，合成效率高。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种一步合成聚吡唑囊泡的方法，其中所述聚吡唑囊泡具体为一种环状聚吡唑，具体通式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，n为大于零的任意整数；R是直链烷烃或者芳香烃中的一种。
具体制备方法为：将一种端基分别为重氮盐和炔烃化合物加热至80~150 oC，当反应由液态变为固态后停止反应，反应结束后冷却至室温，经重沉淀和真空干燥得到环状聚吡唑。
具体合成路线如下：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
。
反应单体为一种同时含有重氮基团和炔烃为端基的化合物，将该单体置于聚合管中，搅拌并加热，加热下经过1,3-环加成反应后得到产物，将产物用二甲基亚砜/甲醇重沉淀，离心后真空干燥得到产物。
其中反应单体结构为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；R是直链烷烃或者芳香烃中的一种。
反应单体的合成方法参考文献Chem. Commun., 2018,54, 3516-3519。
本发明提供的合成方法得到的聚合物主链由吡唑，酯组成，无链端基存在。反应单体中的重氮是一种高温下不稳定的化合物，需要新鲜制备和使用。
本发明的突出特点是：
1. 本发明制备的聚合物在进行提纯步骤即可得到囊泡，无需额外的步骤。
2. 本发明得到的聚合物为一种全新的材料，并且该聚合物结构新颖，具有很广泛的应用。
3. 本发明中的制备方法无需引发剂、催化剂和溶剂，制备过程简单快速，后处理简便。
附图说明
图1为实例1制备的单体核磁谱图。
图2为实例2制备的单体核磁谱图。
图3为实例3制备的单体核磁谱图。
图4为实施例1中制备的聚合物核磁谱图。
图5为实施例1中制备的聚合物红外谱图。
图6为实施例1中制备的聚合物差示扫描量热法谱图，图中Tg为聚合物的玻璃化转变温度。
图7为实施例1中制备的聚合物热重分析谱图，图中TL指聚合物在失去5%重量时候的温度。
图8为实施例1中制备的聚合物扫描电镜图。
图9为实施例1中制备的聚合物透射电镜图。
图10为实施例1中制备的聚合物透射电镜图。
具体实施方式
下面通过实施例，进一步阐明本发明的突出特点和显著进步，仅在于说明本发明而绝不限制本发明。
实施例1
（1）将对甲苯磺酰肼（9.32 g，50.0 mmol）和对甲苯磺酰氯（14.3 g，75 mmol）加入50mL二氯甲烷，在室温下搅拌呈悬浊液，并缓慢滴加吡啶（6.0 mL，75.0 mmol）。经1.5 h后在0oC加入200 mL乙醚及100 mL 去离子水并搅拌15 min。得到白色固体溶解在400 mL甲醇中，将甲醇在减压蒸馏去除200 mL的甲醇，放入低温下重结晶，抽滤去除溶剂，得到双（对甲苯磺酰）肼，将其放入真空干燥器中干燥。
（2）将3-丁炔-1-醇（1.4 g,20 mmol）和碳酸氢钠（5.04 g，60.0 mmol）加入1000mL乙腈中并在0 oC下缓慢滴加溴乙酰溴（6.05 g,30 mmol）。在10 min后用100 mL去离子水淬灭反应并用二氯甲烷和饱和氯化钠萃取，得到的有机相经无水硫酸镁除水，旋转蒸发去除溶剂后与双（对甲苯磺酰）肼溶解在100 mL四氢呋喃中并在0 oC下缓慢滴加1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯（15 mL，100 mmol），10 min后加入饱和碳酸氢钠淬灭反应并用二氯甲烷和饱和氯化钠萃取，得到的有机相经无水硫酸镁除水，经旋转蒸发去除溶剂得到粗单体。经过层析柱分离提纯后得到单体1。
（3）将制备得到的单体1置于25 mL烧瓶中，在100 oC下反应24 h。反应结束后冷却至室温，用二甲亚砜/甲醇重沉淀，真空干燥得到聚合物P1。
实施例2
（1）将对甲苯磺酰肼（9.32 g，50.0 mmol）和对甲苯磺酰氯（14.3 g，75 mmol）加入50mL二氯甲烷，在室温下搅拌呈悬浊液，并缓慢滴加吡啶（6.0 mL，75.0 mmol）。经1.5 h后在0oC加入200 mL乙醚及100 mL 去离子水并搅拌15 min。得到白色固体溶解在400 mL甲醇中，将甲醇在减压蒸馏去除200 mL的甲醇，放入低温下重结晶，抽滤去除溶剂，得到双（对甲苯磺酰）肼，将其放入真空干燥器中干燥。
（2）将丙炔醇（1.12 g,20 mmol）和碳酸氢钠（5.04 g，60.0 mmol）加入1000 mL乙腈中并在0 oC下缓慢滴加溴乙酰溴（6.05 g,30 mmol）。在10 min后用100 mL去离子水淬灭反应并用二氯甲烷和饱和氯化钠萃取，得到的有机相经无水硫酸镁除水，旋转蒸发去除溶剂后与双（对甲苯磺酰）肼溶解在100 mL四氢呋喃中并在0 oC下缓慢滴加1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯（15 mL，100 mmol），10 min后加入饱和碳酸氢钠淬灭反应并用二氯甲烷和饱和氯化钠萃取，得到的有机相经无水硫酸镁除水，经旋转蒸发去除溶剂得到粗单体。经过层析柱分离提纯后得到单体2。
实施例3
（1）将对甲苯磺酰肼（9.32 g，50.0 mmol）和对甲苯磺酰氯（14.3 g，75 mmol）加入50mL二氯甲烷，在室温下搅拌呈悬浊液，并缓慢滴加吡啶（6.0 mL，75.0 mmol）。经1.5 h后在0oC加入200 mL乙醚及100 mL 去离子水并搅拌15 min。得到白色固体溶解在400 mL甲醇中，将甲醇在减压蒸馏去除200 mL的甲醇，放入低温下重结晶，抽滤去除溶剂，得到双（对甲苯磺酰）肼，将其放入真空干燥器中干燥。
（2）将1-苯基-2-丙炔-1-醇（3.64 g,20 mmol）和碳酸氢钠（5.04 g，60.0 mmol）加入1000 mL乙腈中并在0 oC下缓慢滴加溴乙酰溴（6.05 g,30 mmol）。在10 min后用100 mL去离子水淬灭反应并用二氯甲烷和饱和氯化钠萃取，得到的有机相经无水硫酸镁除水，旋转蒸发去除溶剂后与双（对甲苯磺酰）肼溶解在100 mL四氢呋喃中并在0 oC下缓慢滴加1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯（15 mL，100 mmol），10 min后加入饱和碳酸氢钠淬灭反应并用二氯甲烷和饱和氯化钠萃取，得到的有机相经无水硫酸镁除水，经旋转蒸发去除溶剂得到粗单体。经过层析柱分离提纯后得到单体3。
实施例1~3制备的单体核磁谱图如图1~3所示。
实施例1中制备的聚合物核磁谱图如图4所示。
实施例1中制备的聚合物红外谱图如图5所示，说明该聚合物无端基重氮和炔基的存在是一种环状聚合物。
实施例1中制备的聚合物差示扫描量热法谱图如图6所示，Tg为279 oC，说明其热稳定性良好。
实施例1中制备的聚合物热重分析谱图如图7所示，图中TL为61 oC。
实施例1中制备的聚合物扫描电镜图如图8所示，可以观察到其形貌均为小球颗粒。
实施例1中制备的聚合物透射电镜图如图9、10所示，观察到其形貌为中空的囊泡，是在重沉淀过程中一步自组装成囊泡。

Claims (5)

1.一种一步合成聚吡唑囊泡的方法，其特征在于，反应单体为一种同时含有重氮基团和炔烃为端基的化合物，将该单体置于聚合管中，搅拌并加热，加热下经过1,3-环加成反应后得到产物，将产物用重沉淀，离心后真空干燥得到产物。
2.根据权利要求1所述的一种一步合成聚吡唑囊泡的方法，其特征在于，所述聚吡唑囊泡具体通式如下：
Figure 417263DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，n为大于零的任意整数；R是直链烷烃或者芳香烃中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种一步合成聚吡唑囊泡的方法，其特征在于，所述反应单体的结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；R是直链烷烃或者芳香烃中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种一步合成聚吡唑囊泡的方法，其特征在于，具体过程为：将反应单体加热至80~150 oC，当反应由液态变为固态后停止反应，反应结束后冷却至室温，经重沉淀和真空干燥得到聚吡唑。
5.根据权利要求1所述的一种一步合成聚吡唑囊泡的方法，其特征在于，所述重沉淀采用的溶剂为二甲基亚砜和甲醇。
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