专利名称：一种双边发散型树形分子核的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种双边发散型树形分子核的合成方法。
背景技术：
树形分子(Dendrimer)是最近几年出现的一类三维的、高度有序的新型大分子。由于其独特的结构性能特征，发展至今已引起高分子化学、有机化学、和超分子化学等众多学科的兴趣与关注，成为现代高分子科学体系中的重要内容。与传统的线性聚合物相比，其在结构上有着很大差异，带来了很多与线性聚合物不同的特性，这些特性都不能用传统的聚合物理论进行解释，因而树形分子的出现对传统的聚合物理论进行了补充。
一般而言，树形分子由三部分构成树形分子核；与树形分子核径向连接的内层重复单元；与最外层一代重复支化单元连接的含末端基团的树形分子表面。树形分子核是树形分子代数增长的起点(即树形分子的0代)，其表面为氨基，可通过交替的酰胺化反应和Michael加成进行树形分子的代数增长。常见的树形分子核主要包括两类一类为表面具有氨基，其直接作为树形分子核的小分子化合物，如乙二胺、丁二胺；另一类是本身不能直接作为树形分子核，而需要通过逐步的化学改性将其表面转化为氨基的小分子化合物，其一般是一些表面为羟基的醇胺或多羟基醇，如三乙醇胺、季戊四醇，聚乙二醇等。
树形分子的研究进展主要分为合成研究进展和应用研究进展，两者的发展既是相对独立的，又是相互促进的。在树形分子合成方面，即如何快捷、快速准确地合成具有设计结构的树形分子，各种合成方法也应运而生。
PAMAM是目前研究最多应用最广的树形分子之一，其性能与树形分子的表面电荷密度和柔顺性密切相关。以聚乙二醇为核合成PAMAM树形分子，其支化点离核更远，核单元具有更大的空间结构，由此得到的PAMAM树形分子与传统以胺或乙二胺为核的树形分子相比，该PAMAM树形分子结构更为松散柔顺，同时对PEG分子量进行选择，可以得到不同核大小的PAMAM柔顺型树形分子。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有技术提出一种双边发散型树形分子核的合成方法，其支化点离核更远，核单元具有更大空间。
本发明为解决上述提出的问题所采用的解决方案为一种双边发散型树形分子核的合成方法，包括以下步骤 A)二睛的合成 (1)将三乙二醇溶于盛有二氧六环的反应烧瓶中，搅拌下加入碱性催化剂溶液； (2)然后向反应体系中加入丙烯腈，其中三乙二醇与丙烯腈的摩尔比为三乙二醇∶丙烯腈＝0.01～0.1∶1； (3)置入18-40℃搅拌反应2小时，停止反应后，干燥浓缩进行柱层析分离即可得到二睛； 反应式如下
B)二酯的合成 (1)将步骤A)得到的二睛溶于盛有甲醇的烧瓶中，冰水浴下滴加入酸催化剂； (2)然后整个体系在通N2保护下于78-85℃回流反应； (3)蒸去溶剂，将反应液溶于水中，用饱和Na2CO3溶液调节反应液pH值，加入CH2Cl2萃取；合并有机相，干燥，所得滤液浓缩后进行柱分离即可得到二酯； 反应式如下
C)二胺(G0)的合成 (1)将步骤B)得到的二酯溶于盛有甲醇的反应烧瓶中，再加入乙二胺； (2)然后将反应体系置入18-40℃下反应2-3天，得到粗产物，其中乙二胺与二酯的摩尔比为乙二胺∶二酯＝10～100∶1； (3)将粗产物溶于甲醇，乙醚沉降，真空减压抽干即可得到二胺。
反应式如下
按上述方案，所述的乙二胺与二酯的摩尔比为乙二胺∶二酯＝12～24∶1。
按上述方案，步骤B)用饱和Na2CO3溶液调节反应液pH值为8.5-9.5。
按上述方案，所述的碱性催化剂为氢氧化钾，三乙二醇与氢氧化钾的摩尔比为三乙二醇∶氢氧化钾＝4～6∶1。
按上述方案，所述的酸催化剂为浓硫酸，二睛与浓硫酸的摩尔比为二睛∶浓硫酸＝0.5～0.8∶1。
本发明具有以下优点 本发明从柔性三聚乙二醇出发，合成了一种双边发散树形分子的核，基于该核合成的树形分子其支化点离核更远，核单元具有更大的空间。解决了一般树形分子支化点离核较近，核单元空间较小而导致其在一些应用上的限制，而且本发明从三聚乙二醇出发，经过两步反应即可得到双边发散树形分子的核，工艺过程简单，后处理简便易行。
图1为实施例1得到的二睛的红外光谱图。2249.84为-CN，2875.87为-CH2-； 图2为实施例1得到的二酯的红外光谱图。1738.40为-OCO-，2874.35～2952.77为-CH2-，1116.69为-O-； 图3为实施例1得到的二胺的红外光谱图。3350.3为-NH2，1555.96～1657.38为-NHCO-，2873.44～2918.93为-CH2-； 图4为实施例1得到的二睛的核磁氢谱图。3.736为CH2OCH2CH2O，3.777为OCH2CH2CN，两质子峰部分重叠，2.695为OCH2CH2CN；相应的特征峰的峰面积比为4∶1； 图5为实施例1得到的二酯的核磁氢谱图。3.622为OCH2CH2OCH2CH2O，3.736为OCH2CH2COO，2.586为OCH2CH2COO，3.668为CH2COOCH3，其中化学位移为3.622与3.668的质子部分叠加；相应的特征峰的峰面积比为6∶2∶2∶3； 图6为实施例1得到的二胺的核磁氢谱图。3.49为OCH2CH2OCH2CH2O，3.602为OCH2CH2CONH，2.586为2.359为OCH2CH2CONH，3.109为CONHCH2CH2NH2，2.586为CONHCH2CH2NH2；相应的特征峰的峰面积比为3∶1∶1∶1∶1；
具体实施例方式 下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不能作为对本发明的限定。
实施例1 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六环的反应烧瓶中，搅拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反应体系中滴加15ml(0.225mol)丙烯腈，室温下搅拌反应2h； (3)反应停止，干燥后浓缩进行柱层析分离，得到浅黄色的液体4.887g，产率95.26％； (4)将步骤3)得到的二睛2.3g(0.009mol)溶于盛有甲醇的烧瓶中，冰水浴下滴加入浓硫酸0.015mol； (5)然后整个体系在通N2保护下于80℃回流反应5天； (6)停止反应后，蒸去溶剂，溶于水中，用饱和Na2CO3溶液调节pH值至为9，加入CH2Cl2萃取，合并有机相，干燥，滤液浓缩后进行柱分离得到淡黄色液体1.687g，产率58.4％； (7)取得到的二酯1.5g(0.0048mol)溶于甲醇溶液中； (8)将30ml(0.449mol)乙二胺加入其中，室温下搅拌3天； (9)反应停止后，减压蒸除甲醇及过量的乙二胺，粗产物溶于甲醇，乙醚沉降，洗涤数次，真空减压抽干，得到淡黄粘液1.785g，产率98.7％。
实施例2 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六环的反应烧瓶中，搅拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反应体系中滴加25ml(0.38mol)丙烯腈，38℃下搅拌反应2h； (3)反应停止，干燥后浓缩进行柱层析分离，得到浅黄色的液体4.911g，产率96.7％； (4)将步骤3)得到的二睛2.3g(0.009mol)溶于盛有甲醇的烧瓶中，冰水浴下滴加入浓硫酸0.015mol； (5)然后整个体系在通N2保护下于80℃左右回流反应6天； (6)停止反应后，蒸去溶剂，溶于水中，用饱和Na2CO3溶液调节pH值为9.4，加入CH2Cl2萃取。合并有机相，干燥，滤液浓缩后进行柱分离得到淡黄色液体1.813g，产率62.7％； (7)取得到的二酯1.5g(0.0048mol)溶于甲醇溶液中； (8)将15ml(0.2245mol)乙二胺加入其中，38℃下搅拌3天； (9)反应停止后，减压蒸除甲醇及过量的乙二胺。粗产物溶于甲醇，乙醚沉降，洗涤数次，真空减压抽干，得到淡黄粘液1.749g，产率96.6％。
实施例3 (1)取三乙二醇3g(0.022mol)溶于盛有二氧六环的反应烧瓶中，搅拌下加入KOH溶液0.004mol； (2)然后向反应体系中滴加50ml(0.76mol)丙烯腈，室温下搅拌反应2h； (3)反应停止，干燥后浓缩进行柱层析分离，得到浅黄色的液体4.813g，产率94.7％； (4)将步骤3)得到的二睛2.3g(0.009mol)溶于盛有甲醇的烧瓶中，冰水浴下滴加入浓硫酸0.015mol； (5)然后整个体系在通N2保护下于80℃左右回流反应4天； (6)停止反应后，蒸去溶剂，溶于水中，用饱和Na2CO3溶液调节pH值为8.4，加入CH2Cl2萃取。合并有机相，干燥，滤液浓缩后进行柱分离动得到淡黄色液体1.586g，产率54. (7)取得到的二酯1.5g(0.0048mol)溶于甲醇溶液中； (8)将5ml(0.076mol)乙二胺加入其中，室温下搅拌2天； (9)反应停止后，减压蒸除甲醇及过量的乙二胺。粗产物溶于甲醇，乙醚沉降，洗涤数次，真空减压抽干，得到淡黄粘液1.714g，产率94.7％。
本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
权利要求
1.一种双边发散型树形分子核的合成方法，包括以下步骤
A)二睛的合成
(1)将三乙二醇溶于盛有二氧六环的反应烧瓶中，搅拌下加入碱性催化剂溶液；
(2)然后向反应体系中加入丙烯腈，其中三乙二醇与丙烯腈的摩尔比为三乙二醇∶丙烯腈＝0.01～0.1∶1；
(3)置入18-40℃搅拌反应2小时，停止反应后，干燥浓缩进行柱层析分离即可得到二睛；
nB)二酯的合成
(1)将步骤A)得到的二睛溶于盛有甲醇的烧瓶中，冰水浴下滴加入酸催化剂；
(2)然后整个体系在通N2保护下于78-85℃回流反应；
(3)蒸去溶剂，将反应液溶于水中，用饱和Na2CO3溶液调节反应液pH值，加入CH2Cl2萃取；合并有机相，干燥，所得滤液浓缩后进行柱分离即可得到二酯；
C)二胺(G0)的合成
(1)将步骤B)得到的二酯溶于盛有甲醇的反应烧瓶中，再加入乙二胺；
(2)然后将反应体系置入18-40℃下反应2-3天，得到粗产物，其中乙二胺与二酯的摩尔比为乙二胺∶二酯＝10～100∶1；
(3)将粗产物溶于甲醇，乙醚沉降，真空减压抽干即可得到二胺。
2.按权利要求1所述的双边发散型树形分子核的合成方法，其特征在于所述的乙二胺与二酯的摩尔比为乙二胺∶二酯＝12～24∶1。
3.按权利要求1或2所述的双边发散型树形分子核的合成方法，其特征在于步骤B)用饱和Na2CO3溶液调节反应液pH值为8.5-9.5。
4.按权利要求1-3任意一项所述的双边发散型树形分子核的合成方法，其特征在于所述的碱性催化剂为氢氧化钾，三乙二醇与氢氧化钾的摩尔比为三乙二醇∶氢氧化钾＝4～6∶1。
5.按权利要求1-3任意一项所述的双边发散型树形分子核的合成方法，其特征在于所述的酸催化剂为浓硫酸，二睛与浓硫酸的摩尔比为二睛∶浓硫酸＝0.5～0.8∶1。
全文摘要
本发明涉及一种双边发散型树形分子核的合成方法，包括以下步骤将三乙二醇加入碱性催化剂溶液；然后加入丙烯腈，得到二睛；将二睛在冰水浴下滴加入酸催化剂，回流反应；蒸去溶剂，将反应液溶于水中，调节反应液pH值，萃取；合并有机相，干燥，滤液浓缩后柱分离得到二酯；二酯中加入乙二胺反应2-3天，得到粗产物，将粗产物溶于甲醇，乙醚沉降，真空减压抽干即可得到二胺。本发明具有以下优点本发明合成了一种双边发散树形分子的核，基于该核合成的树形分子其支化点离核更远，核单元具有更大的空间。解决了一般树形分子支化点离核较近，核单元空间较小而导致其在一些应用上的限制，而且经过两步反应即可，工艺过程简单，后处理简便易行。
文档编号C07C231/00GK101759593SQ20101002897
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者吴江渝, 姜铁坤, 毛勇, 郭庆中, 李亮, 喻湘华, 鄢国平 申请人:武汉工程大学