CN113512192B - 一种具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物、其制备方法及其应用 - Google Patents

一种具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物、其制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物、其制备方法及其应用，具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物，其特征在于：其结构式为：
Figure DDA0003040947960000011
其中，n＝17～69上述具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物在水溶液中自组装形成球状胶束，紫外光照射1min后，初始的球形胶束即有变大趋势，紫外光照射10min后可遭到彻底的破坏，且黑暗放置24h后可以基本恢复初始的球形胶束，具有良好的可逆性，可作为高分子纳米载体，用于药物控释。

Description

一种具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物、其 制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物、其制备方法及其应用，属于高分子自组装技术领域。
背景技术
两亲性聚合物是指在同一分子链中同时含有亲水链段和疏水链段的高分子聚合物。亲水链段和疏水链段的不相容性会导致微相分离发生，使得两亲性聚合物在选择性溶剂中可以通过自组装，形成包括胶束、囊泡等聚集体。
松香是我国特色林业生物质资源，虽产量巨大，但深加工率不高、产品附加值低，直接导致了我国松香产业利润低，国际竞争力不足。因此，研制高附加值的松香产品是我国松香产业升级的首要任务。
发明内容
本发明提供一种具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物、其制备方法及其应用，本发明将松香偶氮苯单体作为两亲性聚合物的疏水链段，可以使两亲性聚合物具有良好的聚集能力和光响应性，然后通过酯化反应引入生物相容性优异的聚乙二醇单甲醚作为亲水链段，得到具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物，可用于药物控释。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物，其特征在于：其结构式为：
Figure BDA0003040947940000011
其中，n＝17～69。
上述聚合物将松香基团作为两亲性聚合物的疏水链段，可以使两亲性聚合物具有良好的聚集能力，同时选择生物相容性优异的聚乙二醇单甲醚作为亲水链段，并引入偶氮苯光响应基团，得到了具有光响应和自组装特性的两亲性聚合物，且光响应性能非常优异，在不同时长的紫外光照射下，初始的聚集体形貌变化明显，紫外照射1min形成的球形胶束就有变大趋势，照射10min后可遭到彻底的破坏，且黑暗放置24h后可以基本恢复，具有良好的可逆性。
上述具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的制备方法，包括如下步骤：
A、将聚乙二醇单甲醚和三乙胺溶解于二氯甲烷中，然后加入4-甲苯磺酰氯反应，制得对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚；
B、马来海松酸基偶氮苯酚与对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚反应，制得马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物。
马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的路线如下：
Figure BDA0003040947940000021
为了提高所得产品的性能，步骤A中，聚乙二醇单甲醚的数均分子量为1000～4000。
为了提高所得产品的性能，步骤A中，聚乙二醇单甲醚与4-甲苯磺酰氯的摩尔比为1:(4～5)，聚乙二醇单甲醚和三乙胺的摩尔比为1：(4～6)。
为了提高产品得率，同时兼顾所得产品的性能，步骤A为：将聚乙二醇单甲醚和三乙胺溶解于二氯甲烷中，冷却至0～5℃，然后加入4-甲苯磺酰氯，0～5℃下反应1.5～2.5h，再升温至20～30℃，反应12～24h，最后依次用乙醚沉淀、乙醇重结晶，制得对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚。
为了兼顾产品性能和反应效率，步骤B中，马来海松酸基偶氮苯酚与对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚的摩尔比为1:(1～2)。
为了确保所得产品的性能，步骤B中，反应温度为45～55℃，反应时间为24～48h。
为了提高反应效率，同时确保所得产品的纯度，步骤B中，马来海松酸基偶氮苯酚与对甲苯磺基聚乙二醇在催化剂无水碳酸钾的作用下反应，反应结束后，依次用乙醚沉淀、乙醇重结晶，再依次经干燥和透析后，制得马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物。
上述具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物，可作为高分子纳米载体，用于药物控释。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明技术方案，具有如下优点：
1)本发明提供的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物，是新型的两亲性聚合物，松香基团优良的疏水性可以使两亲性聚合物具有良好的聚集能力，两亲性聚合物在水中可自组装为较为均一的球形胶束；
2)本发明提供的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物具有优异的光响应性能，在不同时长的紫外光照射下，初始的聚集体形貌发生明显变化，紫外光照射1min PMP-1000和PMP-2000形成的球形胶束即有变大趋势，照射10min后可遭到彻底的破坏，且黑暗放置24h后可以基本恢复，具有良好的可逆性；
3)本发明提供的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的制备方法，制备方法简单且产率较高。
附图说明
图1为本发明马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的核磁谱图；
图2为马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的凝胶渗透色谱图；
图3为马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-1000)的紫外可见吸收光谱；
图4为马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-2000)的紫外可见吸收光谱；
图5为马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-4000)的紫外可见吸收光谱；
图6为马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-1000)在365nm紫外光照下的动态光散射图；
图7为马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-2000)在365nm紫外光照下的动态光散射图；
图8为马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-1000)在365nm紫外光照下的透射电镜图；
图9为马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-2000)在365nm紫外光照下的透射电镜图；
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
各例中，MPA-AZO-OH为马来海松酸基偶氮苯酚；
实施案例1～3为具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的制备方法；实施案例4～6为具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的光响应性能研究。实施案例7为具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的载药性能的研究。
实施例1
将聚乙二醇单甲醚(Mn＝1000)(4g,0.004mol)和三乙胺(0.2g,0.02mol)放入100mL圆底烧瓶中，溶解于30mL干燥的二氯甲烷中，反应混合物冷却至0℃；然后加入4-甲苯磺酰氯(3.80g,0.02mol)，0℃反应2h，然后升温至25℃，反应12h，反应终止，用乙醚沉淀、再用乙醇重结晶，得对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚。
将对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚(1.5g,1.3mmol)和MPA-AZO-OH(0.77g,1.3mmol)分别置于圆底烧瓶中，用50mL DMF和K2CO3(0.2g,1.3mmol)溶解。将反应混合物置于50℃预热的油浴中搅拌24小时，然后停止反应。将产物在过量的冷乙醚中沉淀、并在乙醇中重结晶，干燥48h后，在水中透析3天，冷冻干燥得到马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物PMP-1000。
如图1所示，从马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的核磁图谱可以看出马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-1000)成功制备。
如图2所示，将马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-1000)进行GPC测试，测得其数均分子量为2573。
实施例2
将聚乙二醇单甲醚(Mn＝2000)(4g,0.002mol)和三乙胺(0.1g,0.01mol)放入100mL圆底烧瓶中，溶解于30mL干燥的二氯甲烷中，反应混合物冷却至0℃；然后加入4-甲苯磺酰氯(1.90g,0.01mol)，0℃反应2h，然后升温至25℃，反应12h，反应终止，用乙醚沉淀、再用乙醇重结晶，得对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚。
将对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚(1.5g,0.7mmol)和MPA-AZO-OH(0.42g,0.7mmol)分别置于圆底烧瓶中，用50mLDMF和K2CO3(0.1g,0.7mmol)溶解。将反应混合物置于50℃预热的油浴中搅拌24小时，然后停止反应。将产物在过量的冷乙醚中沉淀并在乙醇中重结晶，干燥48h后在水中透析3天，冷冻干燥得到马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物PMP-2000。
如图1所示，从马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的核磁图谱可以看出马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-2000)成功制备。
如图2所示，将马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-2000)进行GPC测试，测得其数均分子量为5993。
实施例3
将聚乙二醇单甲醚(Mn＝4000)(4g,0.001mol)和三乙胺(0.05g,0.005mol)放入250mL圆底烧瓶中，溶解于100mL干燥的二氯甲烷中，反应混合物冷却至0℃；然后加入4-甲苯磺酰氯(0.90g,0.005mol)，0℃反应2h，，然后升温至25℃，反应12h，反应终止，用乙醚沉淀、再用乙醇重结晶，得对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚。
将对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚(1.5g,0.375mmol)和MPA-AZO-OH(0.11g,0.19mmol)分别置于圆底烧瓶中，用50mLDMF和K2CO3(0.05g,0.375mmol)溶解。将反应混合物置于50℃预热的油浴中搅拌24小时，然后停止反应。将产物在过量的冷乙醚中沉淀并在乙醇中重结晶，干燥48h后在水中透析3天，冷冻干燥得到马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物PMP-4000。
如图1所示，马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的核磁图谱可以看出马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-4000)成功制备。
如图2所示，将马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物(PMP-4000)进行GPC测试，测得其数均分子量为9525。
实施例4
将上述各例制得的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物配制成浓度为10-5mol/l的水溶液，进行紫外可见吸收光谱的测试。如图3～5所示，从马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物经不同时长紫外光照射前后的紫外可见吸收光谱可以看出，未经过紫外照射的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物普遍在360nm左右出现偶氮苯反式结构的特征峰，随着紫外照射时间的增长，360nm处偶氮苯反式结构的特征峰逐渐减弱，说明马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物具有快速紫外光响应性能。
实施例5
将1mg(PMP-4000，相应的PMP-1000为0.25mg，PMP-2000为0.5mg)的聚合物溶解在1,4-二氧六环中，在不断搅拌的情况下，缓慢滴加1mL水，持续10分钟。在水中透析三天除去1,4-二氧六环，然后用亲水膜(孔径0.450μm)过滤，得到聚合物的自组装水溶液。此溶液用于动态光散射的测量，如图6～7，在紫外光照下，组装体的粒径变为较窄的分布且有变大的趋势，黑暗放置24h后基本还原。
实施例6
将实施例4中制备的自组装水溶液同样用于透射电子显微镜的测试。如图8～9(a～f分别指用紫外光照射溶液0,1,5,10,30min及黑暗放置24h后的透射电子显微镜图像)，PMP-1000和PMP-2000初始自组装形成球形胶束。在不同时长的紫外光照射下，初始的聚集体形貌发生明显变化。紫外光照射1min后PMP-1000和PMP-2000形成的球形胶束即有变大趋势。紫外光照射5min后PMP-1000遭到部分破坏，而PMP-2000变为蠕虫状胶束。照射10min后PMP-1000和PMP-2000均可遭到彻底的破坏。黑暗放置24h后可以基本恢复，这表明马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的自组装具有良好的可逆性，可用于药物控释。
实施例7
载药胶束的制备：称取聚合物PMP-1000(5mg)和醋酸泼尼松(2mg)溶于2ml的1,4-二氧六环中，使聚合物和药物充分溶解，溶液搅拌过夜后、再在水中透析一天，最后用0.45μm的过滤膜过滤溶液，使溶液保持在20ml；醋酸泼尼松在水溶液中的溶解度极小，醋酸泼尼松在胶束的形成过程中通过疏水相互作用负载在了疏水核中，因此得到了被完全溶解的水溶液；将载药胶束用DMF溶解，用紫外光谱仪测定在235nm处的吸光度，通过计算，包封率约为58％。
药物的控制释放：取上述负载药物的聚合物胶束水溶液10ml于透析袋中，将透析袋置于35ml的蒸馏水中。水浴摇床中室温下振荡，用365nm的紫外光照射每隔一定时间取样3ml再补充3ml蒸馏水使溶液的总体积不变。由于载药胶束在紫外光照射下遭到破坏，药物被释放出来，由紫外可见分光光度计在波长为235nm处测量，照射10min后，醋酸泼尼松快速释放，释药率可达到约10％。照射12h后，醋酸泼尼松释药率可达到约65％。

Claims (9)

1.一种具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物，其特征在于：其结构式为：
Figure FDA0003040947930000011
其中，n＝17～69。
2.权利要求1所述的具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、将聚乙二醇单甲醚和三乙胺溶解于二氯甲烷中，然后加入4-甲苯磺酰氯反应，制得对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚；
B、马来海松酸基偶氮苯酚与对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚反应，制得马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤A中，聚乙二醇单甲醚的数均分子量为1000～4000。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤A中，聚乙二醇单甲醚与4-甲苯磺酰氯的摩尔比为1:(4～5)，聚乙二醇单甲醚和三乙胺的摩尔比为1：(4～6)。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤A为：将聚乙二醇单甲醚和三乙胺溶解于二氯甲烷中，冷却至0～5℃，然后加入4-甲苯磺酰氯，0～5℃下反应1.5～2.5h，再升温至20～30℃，反应12～24h，最后依次用乙醚沉淀、乙醇重结晶，制得对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚。
6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤B中，马来海松酸基偶氮苯酚与对甲苯磺基聚乙二醇单甲醚的摩尔比为1:(1～2)。
7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤B中，反应温度为45～55℃，反应时间为24～48h。
8.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤B中，马来海松酸基偶氮苯酚与对甲苯磺基聚乙二醇在催化剂无水碳酸钾的作用下反应，反应结束后，依次用乙醚沉淀、乙醇重结晶，再依次经干燥和透析后，制得马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物。
9.权利要求1所述的具有光响应性的马来海松酸基偶氮苯两亲性聚合物的应用，其特征在于：用于药物控释。
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