CN1180004C - 氯硅烷聚乙二醇衍生物及其合成方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体表面改性化合物——氯硅烷聚乙二醇衍生物，一类氯硅烷聚乙二醇衍生物，该衍生物经缩合和加成反应制备出具有下列分子式【I】：式中：m是5-20之间的任意整数；n是3-50之间的任意整数；X选自甲基或乙基；R1和R2包括Cl或甲基。它能抑制蛋白质分子在固体表面的吸附，及其在生物医学领域的材料科学上的应用。
Description
技术领域
本发明涉及表面改性化合物，特别涉及一类改性固体表面，抑制生物分子在固体表面上吸附的化合物，及其合成方法和用途。
背景技术
聚乙二醇分子具有良好的生物相容性，已经被广泛用于生物领域，特别是材料表面改性。聚乙二醇分子两端是羟基，不易与固体表面发生化学反应达到表面改性的目的，所以普遍的做法是对聚乙二醇分子的末端基团进行改性，使得改性后的末端基团容易与固体表面发生反应。美国哈佛大学的一个研究小组(Joydeep Lahiri，Lyle lsaacs，Joe tien，GeorgeM.Whitesides，Analytical Chemistry，1999，71，777-790)使用巯基来改性聚乙二醇分子的末端基团。改性后的聚乙二醇分子能够容易地与金表面发生反应，从而共价地固定在金表面上。巯基改性后的聚乙二醇分子只能与金、银等金属表面发生反应，适用面窄。氯硅烷是一类化学性质极活泼的化合物，能与玻璃、塑料、金属氧化物等多种表面发生反应，适用面更广泛。
发明内容
本发明的首要目的在于克服传统聚乙二醇衍生物作为表面改性材料适用面窄的缺点，而提供一类氯硅烷聚乙二醇衍生物，广泛用于固体基片的表面改性。
本发明的另一目的是提供一种所述氯硅烷聚乙二醇衍生物的合成方法。
本发明的再一目的是提供一种所述氯硅烷聚乙二醇衍生物在固体表面改性的应用。
本发明涉及一类氯硅烷聚乙二醇衍生物，具有下列分子式【I】：
式中：m是5-20之间的任意整数；
n是3-50之间的任意整数；
X包括甲基或乙基；
R1和R2包括Cl或甲基。
按照本发明所述的氯硅烷聚乙二醇衍生物，其中基团X优选甲基，R1和R2优选为基团Cl。
氯硅烷聚乙二醇衍生物中的氯硅烷部分易与固体表面上的羟基反应生成硅氧键，从而把该化合物共价地固定在固体表面上。聚乙二醇分子的亲水性、柔性和电中性能够有效抑制蛋白质分子在固体基片表面的物理吸附。聚乙二醇的聚合度n可根据需要做改变，在一定范围内n值越大，抑制蛋白质分子在固体表面上吸附的效果越好。
本发明还涉及一种用于制备所述氯硅烷聚乙二醇衍生物的方法，该方法包括：
(1)缩合反应
在碱性环境下，将H(OCH2CH2)nOX与CH2＝CH(CH2)m-2Br混合，摩尔比为1∶2～1∶10；在70℃-150℃下油浴，回流氮气保护下进行缩合反应，反应时间大约为16～24小时。
(2)加成反应
把步骤(1)产物溶于醇类有机溶剂中，再加入2-4当量的氯氢硅和光引发剂；在回流氮气保护下，用365nm紫外照射反应4-6小时。
其中：m是5-20之间的任意整数；
n是3-50之间的任意整数；
X包括甲基或乙基；
R1和R2包括Cl或甲基。
所述的制备氯硅烷聚乙二醇衍生物的方法，步骤(2)中的醇类有机溶剂优选为甲醇；光引发剂优选为安息香二甲醚。
另外，本发明还涉及所述的氯硅烷聚乙二醇衍生物在固体表面改性的应用。
本发明的优点在于被改性的固体表面能够抑制蛋白质分子的吸附，所以这类氯硅烷聚乙二醇衍生物在生物医学领域的材料科学上将会有广泛应用前景，如固相免疫检测用的基片表面改性、生物材料(特别是植入生物体的材料)表面改性、蛋白质纯化用器具表面改性等方面。
具体实施方式
实施例1 Cl(CH3)2Si(CH2)11(OCH2CH2)4OCH3的合成
步骤1：合成CH2＝CH(CH2)9(OCH2CH2)4OCH3
1)将0.34ml 50％NaOH与4.0g H(OCH2CH2)3OCH3混合，电磁搅拌，100℃油浴30分钟，以回流氮气作为保护气体；
2)在上述反应体系中加入1.0g 11-溴-1-烯-十一碳烷，电磁搅拌，100℃油浴16小时；
3)反应物冷却后，用正己烷萃取6次，合并萃取液；
4)减压旋转蒸发浓缩萃取液，得黄色油状物，内含单醚和双醚；
5)纯化产物；
步骤2：合成Cl(CH3)2Si(CH2)11(OCH2CH2)4OCH3
1)在400mmol步骤1产物溶液(溶于甲醇)中加入4当量的二甲基氯氢硅和10mg的安息香二甲醚，回流氮气作为保护气体，反应体系置于365nm紫外下经硬质玻璃过滤照射4小时；
2)旋转蒸发浓缩反应产物，以少量乙酸乙酯溶解，滤出白色不溶沉淀；
3)蒸馏纯化产物。
实施例2 Cl2CH3Si(CH2)5(OCH2CH2)50OCH2CH3的合成
步骤1：合成CH2＝CH(CH2)3(OCH2CH2)50OCH3
1)将0.34ml 50％NaOH与20.0g H(OCH2CH2)50OCH3混合，电磁搅拌，150℃油浴30分钟，以回流氮气作为保护气体；
2)在上述反应体系中加入1.0g 5-溴-1-烯-五碳烷，电磁搅拌，150℃油浴16小时；
3)反应物冷却后，用正己烷萃取6次，合并萃取液；
4)减压旋转蒸发浓缩萃取液，得黄色油状物，内含单醚和双醚；
5)纯化产物；
步骤2：合成C12CH3Si(CH2)5(OCH2CH2)50OCH2CH3
1)在400mmol步骤1产物溶液(溶于甲醇)中加入4当量的二氯甲基氢硅和10mg的安息香二甲醚，回流氮气作为保护气体，反应体系置于365nm紫外下经硬质玻璃过滤照射6小时；
2)旋转蒸发浓缩反应产物，以少量乙酸乙酯溶解，滤出白色不溶沉淀；
3)蒸馏纯化产物。
实施例3 Cl3Si(CH2)20(OCH2CH2)4OCH3的合成
步骤1：合成CH2＝CH(CH2)18(OCH2CH2)4OCH3
1)将0.34ml 50％NaOH与5.0g H(OCH2CH2)4OCH3混合，电磁搅拌，120℃油浴30分钟，以回流氮气作为保护气体；
2)在上述反应体系中加入1.0g 20-溴-1-烯-二十碳烷，电磁搅拌，120℃油浴14小时；
3)反应物冷却后，用正己烷萃取6次，合并萃取液；
4)减压旋转蒸发浓缩萃取液，得黄色油状物，内含单醚和双醚；
5)纯化产物；
步骤2：合成Cl3Si(CH2)20(OCH2CH2)4OCH3
1)在400mmol步骤1产物溶液(溶于甲醇)中加入4当量的三氯氢硅和10mg的安息香二甲醚，回流氮气作为保护气体，反应体系置于365nm紫外下经硬质玻璃过滤照射5小时；
2)旋转蒸发浓缩反应产物，以少量乙酸乙酯溶解，滤出白色不溶沉淀；
3)蒸馏纯化产物。
Claims (8)
1、一类氯硅烷聚乙二醇衍生物，具有下列分子式【I】：
式中：m是5-20之间的任意整数；
n是3-50之间的任意整数；
X包括甲基或乙基；
R1和R2包括Cl或甲基。
2、按权利要求1所述的氯硅烷聚乙二醇衍生物，其特征在于所述的基团X是甲基。
3、按权利要求1所述的氯硅烷聚乙二醇衍生物，其特征在于所述的R1和R2同时都是Cl。
4、一种制备权利要求1所述的氯硅烷聚乙二醇衍生物的方法，包括如下步骤：
(1)缩合反应
其反应式如下：
在碱性环境下，将H(OCH2CH2)nOX与CH2＝CH(CH2)m-2Br混合，摩尔比为1∶2～1∶10，在70℃-150℃下油浴，回流氮气保护下进行缩合反应16～24小时；
(2)加成反应
其反应式如下：
把步骤(1)产物溶于醇类有机溶剂，再加入2-4当量的氯氢硅和光引发剂；在回流氮气保护下，用365nm紫外照射反应4-6小时；
其中：m是5-20之间的任意整数；
n是3-50之间的任意整数；
X包括甲基或乙基；
R1和R2包括Cl或甲基。
5、按权利要求4所述的制备氯硅烷聚乙二醇衍生物的方法，其特征在于步骤(2)中的醇类有机溶剂为甲醇。
6、按权利要求4所述的制备氯硅烷聚乙二醇衍生物的方法，其特征在于步骤(2)中的光引发剂为安息香二甲醚。
7、权利要求1所述的氯硅烷聚乙二醇衍生物，其特征在于，它可以用于生物医学领域的材料表面的改性。
8、按权利要求1-3中任一项所述的氯硅烷聚乙二醇衍生物的用途，其特征在于它可以作为固相免疫检测用的基片表面、生物材料表面和蛋白质纯化用器具表面的改性材料。
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| CNB021213542A CN1180004C (zh) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | 氯硅烷聚乙二醇衍生物及其合成方法和用途 |
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