一种3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种3,4‑二氢硫代嘧啶‑2‑酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂及其制备方法与应用。它的制备方法，包括如下步骤：(1)在无水有机溶剂中，将3,4‑二氢硫代嘧啶‑2‑酮类化合物和聚二乙醇甲基丙烯酸酯混合反应，得到组分A；(2)在惰性气氛中，将自由基引发剂与所述组分A混合，得到组分B，然后从所述组分B分离，即得到3,4‑二氢硫代嘧啶‑2‑酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂，其结构如式I所示。

【技术实现步骤摘要】
一种3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂及其制备方法与应用，属于高分子细胞紫外线防护剂领域。
技术介绍
太阳光中的紫外线可引发皮肤晒黑，蜕皮，甚至皮肤癌等问题，使用防晒剂无疑是防止紫外线危害最直接有效的方法。目前常用的物理防晒剂通常在纳米尺寸，可经皮吸收渗透进入皮肤到达重要组织，对人体健康产生副作用；小分子化学防晒剂分散性能较差，耐热性以及光稳定性较低，应用于化妆品中抗水耐汗性能且对皮肤有刺激性，引起皮肤过敏。高分子防晒剂在用于化妆品时可避免向皮肤的渗透，增强了防晒的安全性和防晒效率，所以高分子防晒剂有着很好的应用前景。目前的方法主要是以二苯酮类，三嗪类，苯并三唑类等多种小分子防晒剂为单体，接枝到水溶性好，无毒，并已经广泛应用于化妆品中的聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚等水溶性高分子骨架上，得到一系列具有水溶性，生物安全性的防晒剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂及其制备方法与应用，本专利技术的制备方法分别以不同的3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物和聚二乙醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)在自由基引发剂引发下进行自由基聚合，得到水溶性良好的3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类共聚物，该聚合物在细胞实验中体现出良好的细胞安全性和抗紫外损害效果。本专利技术提供的一种化合物，其结构式如式I所示：所述式I中，R1、R2为氢原子、碳原子为1-3的烷基、碳原子为1-3的烷氧基和酚羟基中的至少一种；R3为氢原子和C1-C10的烷基中的至少一种；m为大于20的整数，n为大于20的整数，x为市售乙二醇的重复单元数。本专利技术中，所述式I所示的化合物中，m表示3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物的聚合度，设计值大于20，具体可为21～30、21～50或21～100；n表示PEGMA的聚合度，设计值大于20，具体可为21～30、21～50或21～100，m、n的数值具体可根据需要合成的化合物分子量调节，m:n比例具体可为1:1～10；x为市售PEG(乙二醇)的重复单元数，具体数值可为19～20。本专利技术还提供了上述化合物的制备方法，包括如下步骤：(1)在无水有机溶剂中，将3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物、聚二乙醇甲基丙烯酸酯和自由基引发剂混合反应，得到组分A；(2)排除组分A体系中的空气，然后反应得组分B，从所述组分B分离，即得到所述化合物。上述的制备方法中，所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物和所述聚二乙醇甲基丙烯酸酯的摩尔比可为1:0.5～10，具体可为1:1、1:0.5～1、1:1～10或1:0.5～5；所述步骤(1)中反应的时间可为10～20min；所述自由基引发剂与所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物的摩尔比可为0.01～1：1，具体可为0.04:1、0.01～0.04：1、0.04～1：1或0.01～0.5：1；所述步骤(2)中反应的温度可为50～100℃，具体可为70℃，通过油浴方式进行，反应的时间可为6～20h，具体可为12h；通惰性气体鼓泡或进行三次液氮冷冻-抽真空-解冻循环操作排除所述组分A中的空气；所述惰性气体的鼓泡时间为15～30min，流速可为10～100mL/min，具体可为20mL/min。上述的制备方法中，所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物具体结构如式II所示：所述式II中，R1、R2为氢原子、烷基、烷氧基和酚羟基中的至少一种，R3为氢原子和C1-C10的烷基中的至少一种；所述式II中R1、R2、R3均与式I一一对应；所述无水有机溶剂为二氧六环、四氢呋喃、N，N-二甲基苯甲酰和乙腈中的至少一种；所述聚二乙醇甲基丙烯酸酯的平均分子量为300～2500；所述聚二乙醇甲基丙烯酸酯简称PEGMA，来源于市售产品；所述惰性气氛为氮气或氩气；所述自由基引发剂包括偶氮类引发剂和/或过氧化物引发剂；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈(简称AIBN)、偶氮二异庚腈(简称ABVN)，所述过氧化物引发剂选自过氧化二苯甲酰(简称BPO)。本专利技术中，制备所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物的方法按照如下步骤：在无水有机溶剂中，将芳香醛、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯、原料1与卤化镁和有机酸混合得到组分A，继续反应得到组分B，然后从所述组分B分离，即得到3,4-二氢嘧啶-2-酮类功能单体；所述原料1的结构式如式III所示，式III中，R3为C原子数为1-3的烷基，Y为O或S原子。本专利技术中，制备所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物方法中，所述芳香醛、所述乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯和所述原料1的摩尔比可为1：1：1.5～3.0；本专利技术中，制备所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物方法中，所述卤化镁与所述芳香醛的摩尔比可为0.1～1：1；所述有机酸与所述卤化镁的摩尔比可为1：1.0～5.0；得到所述组分B反应的温度可为50～100℃，具体可为100℃或60～100℃，反应时间可为2～10h，具体可为2h、2～5h或2～8h。分离得到所述3,4-二氢嘧啶-2-酮类功能单体的操作如下：将所述组分B倒入冷水中，依次进行超声洗涤、离心、过滤，然后收集滤渣，将所述滤渣用低极性有机溶剂清洗至少1次，最后冷冻干燥。本专利技术中，制备所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物方法中，所述超声洗涤的时间可为20～40min；所述滤渣清洗的次数可为2～3次，具体可为2次。上述的制备方法中，所述步骤(2)中分离得到所述化合物的操作如下：将所述组分B滴加到快速搅拌的低极性有机溶剂中，过滤，收集滤渣，用所述无水有机溶剂清洗所述滤渣，然后冷冻干燥，即得。上述的制备方法中，所述低极性有机溶剂为乙醚、石油醚和正己烷中的至少一种；所述快速搅拌的速度为500～1000r/min；所述冷冻干燥的温度为-20～-50℃，真空度为0.1～30Pa。本专利技术还提供了一种3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂，其为上述式I所示的所述化合物。本专利技术所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂应用于在紫外线防护剂制备中。本专利技术进一步提供了一种对细胞进行紫外线防护的测试方法，包括如下步骤：1)将所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂配置成水溶液，然后与细胞培养基混合，得到水溶液培养基；2)将细胞分别置于上述步骤1)中配置的水溶液培养基和细胞培养基中培育，然后采用紫外灯照射后，重新换成新的浓度相同的所述水溶液培养基和所述普通培养基中培养；3)取步骤2)中所述水溶液培养基和所述普通培养基中分别培养的细胞染色，采用激发光激发，然后用荧光显微镜观察细胞染色情况，即能得到对细胞进行紫外线防护的测试情况。上述的测试方法中，所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂在所述水溶液培养基中的浓度可为0～20mg/mL，且不为零，具体可为10mg/mL、10～20mg/mL、0～10mg/mL或5～15mg/mL；所述紫外灯照射的时间可为5～20分钟，具体可为15分钟；步骤2)中紫外灯照射细胞前后培育的时间均可为12～48h，具体可为24h。上述的测试方法中，所述细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化合物，其结构式如式I所示：

【技术特征摘要】
1.一种化合物，其结构式如式I所示：所述式I中，R1、R2为氢原子、碳原子为1-3的烷基、碳原子为1-3的烷氧基和C1-C10的烷基中的至少一种；R3为氢原子和C1-C10的烷基中的至少一种；m为大于20的整数，n为大于20的整数，x为市售乙二醇的重复单元数。2.权利要求1所述化合物的制备方法，包括如下步骤：(1)在无水有机溶剂中，将3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物、聚二乙醇甲基丙烯酸酯和自由基引发剂混合反应，得到组分A；(2)排除组分A体系中的空气，然后反应得组分B，从所述组分B分离，即得到所述化合物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物和所述聚二乙醇甲基丙烯酸酯的摩尔比为1:0.5～10；所述步骤(1)中反应的时间为10～20min；所述自由基引发剂与所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物的摩尔比为0.01～1：1；所述步骤(2)中反应的温度为50～100℃下，反应的时间为6～20h；通惰性气体鼓泡或进行三次液氮冷冻-抽真空-解冻循环操作排除所述组分A中的空气；所述惰性气体的鼓泡时间为15～30min，流速为10～100mL/min。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮类化合物的结构如式II所示：所述式I中，R1、R2为氢原子、烷基、烷氧基和酚羟基中的至少一种，R3为氢原子和C1-C10的烷基中的至少一种；所述无水有机溶剂为二氧六环、四氢呋喃、N，N-二甲基苯甲酰和乙腈中的至少一种；所述聚二乙醇甲基丙烯酸酯的平均分子量为300～2500；所述惰性气氛为氮气或氩气；所述自由基引发剂包括偶氮类引发剂和/或过氧化物引发剂；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈，所述过氧化物引发剂选自过氧化二苯甲酰。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶磊，毛腾飞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11