CN114437171A - 一种含偶氮苯基团的二肽表面活性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含偶氮苯基团的二肽表面活性剂及其制备方法，属于化学合成技术领域。本发明的二肽表面活性剂结构如下所示：
不仅具有较高的表面活性，同时兼具有光学相应性能。本发明所述二肽表面活性剂合成路线温和、产品纯化简单，可用于药物输送、纳米材料、光学信息存储等领域。此外，偶氮苯基团可与α～，β～环糊精进行主客体结合，为分子带来了在超分子化学领域的潜在应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及化学合成技术领域，尤其涉及一种含偶氮苯基团的二肽表面活性剂及其制备方法。
背景技术
二肽是由两个氨基酸脱水缩合形成的化合物，是最简单的肽。二肽具有良好的生物相容性和亲水性，可以作为亲水基开发表面活性剂产品。因二肽中含有酰胺键，可以形成分子间氢键，而分子间氢键是具有方向性的弱相互作用，有利于二肽表面活性剂自组装形成特殊结构的聚集体。此外，含有其他基团的二肽，如苯环、巯基等，将表现出更丰富的分子间相互作用及响应性。
偶氮苯是一种典型的光响应基团，常用来构筑光响应的两亲分子体系。偶氮苯在紫外光照下反式结构转变为顺式结构，可见光照射或加热后顺式结构可逆转变为反式。在表面活性剂分子中引入偶氮苯基团，可获得光响应型表面活性剂分子。此外，在超分子化学中，偶氮苯是α-和β-环糊精的典型客体，主客体复合物也表现出光响应的可逆形成与解离。因此，含偶氮苯基团的表面活性剂的自组装将表现出丰富的刺激响应性，使其在超分子主客体化学领域表现出潜在的应用价值。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种含偶氮苯基团的二肽表面活性剂及其制备方法，含偶氮苯基团的二肽表面活性剂不仅具有表面活性，其自组装行为还具有光学响应，合成路线比较温和，操作简单易行，产品纯化方法简单。
本发明制备的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂，其结构式如式(I)：
其中，n为1，5或10；
dipeptide表示二肽，包括双甘肽、L-丙谷二肽、L-甘白二肽、L-甘谷二肽、L-干酪二肽、L-甘缬二肽、L-甘异白二肽中的任意一种。
本发明所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备二肽乙酯盐酸盐：将二肽溶于乙醇中，在-10℃的温度下缓慢滴加二氯亚砜，滴加完毕后，室温搅拌1～2h，回流搅拌6～8h，再室温搅拌10h；搅拌完成后进行旋蒸处理，加乙醚重结晶，得到二肽乙酯盐酸盐；
(2)制备4-羟基偶氮苯修饰的脂肪酸：取4-苯偶氮基苯酚溶于乙腈中，再加入碳酸钾、碘化钾和溴代脂肪酸乙酯，通入氮气，回流反应12～24h；减压浓缩，除去溶剂；用水和乙酸乙酯萃取，收集有机相，旋蒸处理；硅胶柱纯化，得到偶氮苯氧基修饰的脂肪酸乙酯；然后将其溶于乙醇，加入氢氧化钾水溶液，回流4h；减压浓缩后，加入盐酸调节其pH至2.7～3.2，抽滤，将固体真空干燥，得到偶氮苯氧基脂肪酸；
(3)制备含偶氮苯的二肽表面活性剂：
S1：将步骤(2)制备的偶氮苯氧基脂肪酸溶于四氢呋喃中，加入N-羟基琥珀酰亚胺和二环己基碳二亚胺，室温下搅拌12h，过滤，取滤液待用；
S2：将步骤(1)制备的二肽乙酯盐酸盐溶于N,N-二甲基甲酰胺中，冷却至0℃，加入三乙胺，逐滴加入步骤S1的滤液，0℃下反应1～3h，然后在室温下反应12～24h；旋蒸，除去四氢呋喃，剩余物溶于乙酸乙酯，依次用氢氧化钠水溶液、稀盐酸溶液和去离子水萃取；收集有机相，旋蒸，得到偶氮苯氧基脂肪酰二肽乙酯；
S3：将步骤S2制备的偶氮苯氧基脂肪酰二肽乙酯溶于乙醇中，加入氢氧化钾水溶液，回流搅拌反应2～6h；减压蒸馏，调节其pH至2.7～3.2，用乙酸乙酯和水萃取，收集有机相，旋蒸，得黄色固体。即所述含偶氮苯的二肽表面活性剂。
优选的，步骤(1)所述二肽和二氯亚砜的摩尔比为1:3。
优选的，步骤(1)所述回流搅拌的温度为75℃；所述旋蒸处理的温度为30～50℃。
优选的，步骤(2)所述4-苯偶氮基苯酚、碳酸钾、碘化钾和溴代脂肪酸乙酯的摩尔比为2:6:0.4:4；所述旋蒸处理的温度为30～50℃；
所述溴代脂肪酸乙酯为6-溴己酸乙酯、2-溴代乙酸乙酯、11-溴代十一烷酸甲酯中的任意一种。
优选的，步骤(2)所述硅胶柱纯化中流动相为乙酸乙酯和石油醚，乙酸乙酯和石油醚体积比为1:20。
优选的，步骤(2)所述偶氮苯氧基修饰的脂肪酸乙酯与氢氧化钾的摩尔比为1:2；回流温度为80℃。
优选的，步骤S1所述偶氮苯氧基脂肪酸、N-羟基琥珀酰亚胺和二环己基碳二亚胺的摩尔比为4～5:6:6。
优选的，步骤S2所述旋蒸温度为30～50℃；
步骤S3所述偶氮苯氧基脂肪酰二肽乙酯与氢氧化钾的摩尔比为1:2，回流搅拌反应的温度为75℃，旋蒸温度为30～50℃。
所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂在表面活性剂和分子自组装领域的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种含偶氮苯基团的二肽表面活性剂及其制备方法。合成路线比较温和，操作简单易行，产品纯化方法简单。本发明制备的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂不仅具有表面活性，其自组装行为还具有光学响应。产品可应用于药物输送、纳米材料、光学信息存储等领域。此外，偶氮苯基团可与α-，β-环糊精进行主客体结合，为分子带来了在超分子化学领域的潜在应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的一种含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的核磁氢谱图，溶剂为DMSO-d6；
图2为实施例1制备的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的表面张力曲线；
图3为实施例1制备的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的紫外-可见吸收曲线；
图4为实施例1制备的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂中加入等摩尔量的α-环糊精的混合体系的二维氢谱图，溶剂为D2O。
图5为实施例2制备的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的核磁氢谱图，溶剂为DMSO-d6；
图6为实施例2制备的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的表面张力曲线；
图7为实施例2制备的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的紫外-可见吸收曲线；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
含偶氮苯基团的二肽表面活性剂(n＝5；二肽为双甘肽)的制备方法，所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的结构如式(II)：
所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，步骤如下：
(1)双甘肽乙酯盐酸盐的合成：
将0.66g双甘肽(5mmol)溶于100mL乙醇中，冷却至-10℃，缓慢滴加二氯亚砜(1.1mL，15mmol)。滴加完毕后，室温搅拌1.5h，75℃回流搅拌6h，室温搅拌10h；30～50℃旋蒸处理，加乙醚重结晶，得到白色固体，即双甘肽乙酯盐酸盐(0.89g，4.5mmol)。产率为91％。
(2)(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酸的合成：
取0.39g4-苯偶氮基苯酚(2mmol)溶于20mL乙腈，加入0.83g碳酸钾(6mmol)、0.066g碘化钾(0.4mmol)和0.72mL6-溴己酸乙酯(4mmol)，加热回流24h，全程氮气保护。减压浓缩，除去溶剂，水和乙酸乙酯萃取，收集有机相，30～50℃旋蒸，经硅胶柱纯化(乙酸乙酯:石油醚＝1:20，体积比)，得到化合物(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酸乙酯，为黄色晶体，产率为85％。
将0.46g(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酸乙酯(1.34mmol)溶于10mL乙醇中，加入10mL氢氧化钾(0.15g，2.68mmol)水溶液，80℃回流反应4h。减压浓缩后，滴加稀盐酸调节pH至3.0左右，有不溶物析出。抽滤，将固体进行真空干燥，得到(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酸，为淡黄色固体。产率为95％。
(3)(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酰双甘肽的合成：
称取0.14g(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酸(0.44mmol)溶于10mL四氢呋喃中，加入0.07gN-羟基琥珀酰亚胺(0.6mmol)和0.12g二环己基碳二亚胺(0.6mmol)。室温下搅拌12h。过滤，取滤液待用。
将0.085g双甘肽乙酯盐酸盐(0.43mmol)溶于5mLN,N-二甲基甲酰胺，冷却至0℃。加入0.36mL三乙胺(2.6mmol)，再加入上述滤液，0℃下搅拌2h，恢复室温后继续反应16h。30～50℃旋蒸，除去四氢呋喃，剩余物溶于乙酸乙酯，依此用氢氧化钠水溶液、稀盐酸溶液和去离子水进行萃取。收集有机相，旋蒸，得到黄色固体，即(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酰双甘肽乙酯。产率为70％。
称取0.071g(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酰双甘肽乙酯(0.127mmol)溶于10mL乙醇，加入氢氧化钾(0.014g，0.254mmol)水溶液(3mL)，75℃回流搅拌反应4h。薄层色谱(乙酸乙酯:甲醇＝5:1，体积比)确定反应完全。将反应液进行减压蒸馏，除去溶剂。用稀盐酸调节pH至3.0左右，用乙酸乙酯和水萃取。收集有机相，30～50℃旋蒸，得到(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酰双甘肽，为黄色固体。产率为61％。
实施例1所述(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酰双甘肽的合成路线如式(III):
以DMSO-d6为溶剂，(E)-6-(4-偶氮苯氧基)己酰双甘肽的核磁氢谱图如图1所示。
经表面张力仪测定，得到含偶氮苯基团的二肽表面活性剂(n＝5；二肽为双甘肽)的表面张力曲线，如图2所示，最低表面张力为43.7mN/m，临界聚集浓度为7.10×10-6mol/L。
配制该表面活性剂5×10-5mol/L的水溶液进行紫外-可见吸收曲线的测定，结果如图3所示。随着紫外光(波长为360nm)的照射，430nm和350nm处的吸收发生明显变化，可见光的照射可以诱导逆过程的发生。这是由于偶氮苯发生了反式-顺式的可逆转变。这说明得到的含偶氮苯基团的二肽表面活性剂(n＝5；二肽为双甘肽)具有良好的光响应性。
实施例1所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂在超分子化学领域的应用：
将实施例1中得到的表面活性剂加到溶剂重水(D2O)中，按照摩尔比1:1加入α-环糊精，得到5×10-3mol/L的表面活性剂与α-环糊精的混合溶液。在BrukerAvance-500核磁共振波谱仪上进行1H-1H 2D NOESYNMR测量，结果如图4所示。可以看出，偶氮苯部分的质子信号与环糊精内部的质子信号发生明显的相关，说明α-环糊精与偶氮苯基团发生主客体相互作用，形成主客体复合物。
实施例2
含偶氮苯基团的二肽表面活性剂(n＝1；二肽为L-甘酪二肽)的制备，所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的结构如式(IV)：
其制备方法为：将实施例1中6-溴己酸乙酯用2-溴代乙酸乙酯替换，双甘肽用等摩尔L-甘酪二肽替换，其他操作同实施例1的步骤相同，产率为47％。
以DMSO-d6为溶剂，实施例2所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的核磁氢谱图如图5所示。
实施例2含偶氮苯基团的二肽表面活性剂(n＝1；二肽为L-甘酪二肽)的表面张力曲线如图6，最低表面张力为44.1mN/m，临界聚集浓度为8.35×10-6mol/L。
实施例2含偶氮苯基团的二肽表面活性剂(n＝1；二肽为L-甘酪二肽)水溶液(5×10-5mol/L)的紫外-可见吸收曲线如图7。该表面活性剂具有良好的光响应。
实施例3
一种含偶氮苯基团的二肽表面活性剂(n＝5；二肽为L-甘酪二肽)的制备，所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的结构如式(V)：
其制备方法为：将实施例1中双甘肽用等摩尔L-甘酪二肽替换，其他操作同实施例1的步骤相同。产率为34％。
实施例4
含偶氮苯基团的二肽表面活性剂(n＝10；二肽为双甘肽)的制备，所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的结构如式(VI)：
制备方法为：将实施例1中6-溴己酸乙酯用11-溴代十一烷酸甲酯替换，其他操作步骤同实施例1相同。产率为26％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种含偶氮苯基团的二肽表面活性剂，其特征在于，所述表面活性剂的结构式如式(I)：
其中，n为1，5或10；
dipeptide表示二肽，包括双甘肽、L-丙谷二肽、L-甘白二肽、L-甘谷二肽、L-干酪二肽、L-甘缬二肽、L-甘异白二肽中的任意一种。
2.一种权利要求1所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备二肽乙酯盐酸盐：将二肽溶于乙醇中，在-10℃的温度下缓慢滴加二氯亚砜，滴加完毕后，室温搅拌1～2h，回流搅拌6～8h，再室温搅拌10h；搅拌完成后进行旋蒸处理，加乙醚重结晶，得到二肽乙酯盐酸盐；
(2)制备4-羟基偶氮苯修饰的脂肪酸：取4-苯偶氮基苯酚溶于乙腈中，再加入碳酸钾、碘化钾和溴代脂肪酸乙酯，通入氮气，回流反应12～24h；减压浓缩，除去溶剂；用水和乙酸乙酯萃取，收集有机相，旋蒸处理；硅胶柱纯化，得到偶氮苯氧基修饰的脂肪酸乙酯；然后将其溶于乙醇，加入氢氧化钾水溶液，回流4h；减压浓缩后，加入盐酸调节其pH至2.7～3.2，抽滤，将固体真空干燥，得到偶氮苯氧基脂肪酸；
(3)制备含偶氮苯的二肽表面活性剂：
S1：将步骤(2)制备的偶氮苯氧基脂肪酸溶于四氢呋喃中，加入N-羟基琥珀酰亚胺和二环己基碳二亚胺，室温下搅拌12h，过滤，取滤液待用；
S2：将步骤(1)制备的二肽乙酯盐酸盐溶于N,N-二甲基甲酰胺中，冷却至0℃，加入三乙胺，逐滴加入步骤S1的滤液，0℃下反应1～3h，然后在室温下反应12～24h；旋蒸，除去四氢呋喃，剩余物溶于乙酸乙酯，依次用氢氧化钠水溶液、稀盐酸溶液和去离子水萃取；收集有机相，旋蒸，得到偶氮苯氧基脂肪酰二肽乙酯；
S3：将步骤S2制备的偶氮苯氧基脂肪酰二肽乙酯溶于乙醇中，加入氢氧化钾水溶液，回流搅拌反应2～6h；减压蒸馏，调节其pH至2.7～3.2，用乙酸乙酯和水萃取，收集有机相，旋蒸，得黄色固体。即所述含偶氮苯的二肽表面活性剂。
3.根据权利要求2所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述二肽和二氯亚砜的摩尔比为1:3。
4.根据权利要求2所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述回流搅拌的温度为75℃；所述旋蒸处理的温度为30～50℃。
5.根据权利要求2所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述4-苯偶氮基苯酚、碳酸钾、碘化钾和溴代脂肪酸乙酯的摩尔比为2:6:0.4:4；所述旋蒸处理的温度为30～50℃；
所述溴代脂肪酸乙酯为6-溴己酸乙酯、2-溴代乙酸乙酯、11-溴代十一烷酸甲酯中的任意一种。
6.根据权利要求2所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硅胶柱纯化中流动相为乙酸乙酯和石油醚，乙酸乙酯和石油醚体积比为1:20。
7.根据权利要求2所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述偶氮苯氧基修饰的脂肪酸乙酯与氢氧化钾的摩尔比为1:2；回流温度为80℃。
8.根据权利要求2所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤S1所述偶氮苯氧基脂肪酸、N-羟基琥珀酰亚胺和二环己基碳二亚胺的摩尔比为4～5:6:6。
9.根据权利要求2所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤S2所述旋蒸温度为30～50℃；
步骤S3所述偶氮苯氧基脂肪酰二肽乙酯与氢氧化钾的摩尔比为1:2，回流搅拌反应的温度为75℃；旋蒸温度为30～50℃。
10.一种权利要求1所述含偶氮苯基团的二肽表面活性剂在表面活性剂和分子自组装领域的应用。
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