一种含酰胺键的含氟非离子表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种含酰胺键的含氟非离子表面活性剂及其制备方法和应用。所述表面活性剂如式（Ⅰ）所示：

【技术实现步骤摘要】
一种含酰胺键的含氟非离子表面活性剂及其制备方法和应用
本专利技术属于表面活性剂领域，具体涉及一种含酰胺键的含氟非离子表面活性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
普通表面活性剂分子中的碳氢链中的氢原子被部分或者全部用氟原子取代，就成为氟表面活性剂。氟表面活性剂的独特性质与氟原子和碳氟键的性质有关。首先由于氟原子是电负性最高的元素，所以碳氟键的键能很高。其次，共价键和氟原子的原子半径比氢原子的大，可以更有效的将全氟化的C-C键保护起来。因此，碳氟表面活性剂具有很高的热稳定性和化学稳定性。并且，碳氟表面活性剂还具有很多碳氢表面活性剂不可替代的特殊性能——“三高”“两憎”。液滴微流控被广泛应用在体外培养IVC领域的最大优势是可以大量的产生尺寸均一的乳液液滴。在IVC应用时，生物上的实验需要在液滴内进行孵化，而且需要在某一特定温度下进行。然而，液滴的热力学不稳定性给IVC应用引入了一些难题。因此，两相体系中的表面活性剂起到了关键性作用。在IVC应用中，表面活性剂首先必须能够稳定液滴。组装在两相界面处的表面活性分子可以降低两相的界面张力，阻止液滴之间的融合。其次，表面活性剂必须是生物惰性，能在水滴的内表面形成一个生物惰性的内表面，不会对水相中的生物成分造成伤害。最后，表面活性剂还必须是非离子表面活性剂，否则会与DNA/RNA、蛋白或其他生物分子中的相反电荷发生静电作用。此外，IVC应用时，具有生物无毒性的油性液体相对比较少，而又要同时满足透气性好，既要疏水性又要疏脂性好的液体就更加稀少了。常用的此类液体一般选择含有碳氟链的溶剂，这些碳氟油本省的界面张力较水低很多。这也就给表面活性剂提出了更加严苛的要求。需要找到一种表面活性剂以平衡液滴稳定性和生物兼容性之间的动态平衡，非离子型的氟表面活性剂就是理想的选择，既疏水又疏脂。目前，所用的表面活性剂是全氟聚乙醚羧酸盐，羧酸根离子带有电荷，会与生物大分子发生一定的静电相互作用，使得生物大分子的功能被损坏。因此，为了解决这个问题，全氟聚乙醚和不带电的亲水性聚合物，如聚乙二醇的嵌段共聚物进行共价结合得到共嵌段聚合物。这些共嵌段聚合物在常温下对液滴的稳定性起到了很关键的作用。但是，当在某些特定的温度下，被这些共嵌段聚合物所稳定的液滴的热稳定性就差很多了。比如，随着温度的升高，聚乙二醇段在碳氟油中的溶解度就降低了很多，导致其热稳定性变差。所以，找到具有热稳定性的生物兼容性表面活性剂对液滴微流控在生物中的应用非常关键。因此，开发一种具有热稳定性且生物兼容的表面活性剂具有重要的研究意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中全氟聚醚类非离子表面活性剂热稳定性差的缺陷，提供一种含酰胺键的含氟非离子表面活性剂。本专利技术提供的表面活性剂由羧酸全氟聚乙醚与特定的亲水性氨基化合物通过酰胺反应得到，具有良好的生物兼容性和稳定性，可广泛用于体外培养领域IVC中。本专利技术的另一目的在于提供上述表面活性剂的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述表面活性剂在体外培养领域中的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种含酰胺键的含氟非离子表面活性剂，所述表面活性剂如式（Ⅰ）所示：其中，m为25~80，x+z为8~130，y为12~75。本专利技术提供的表面活性剂为全氟聚醚酰胺化合物非离子表面活性剂。现有的全氟聚醚酰胺化合物非离子表面活性剂由长链的羧酸全氟聚乙醚和不同类型的亲水性氨基化合物通过酰胺化反应制得，比如商业采购到的EA表面活性剂（Raindance，美国），Pico-Surf™（Dolomite，英国）等。但是，这些表面活性剂的商业化产品并不是纯的单一物质，而是以特定的浓度溶解在了碳氟油中，无法满足特殊条件下对纯物质和表面活性剂的浓度要求，尤其是生物应用中，包括PCR反应须避免杂质对反应的干扰。此外，亲水性氨基化合物由于自身的氨基化不稳定而难以储存（例如双氨基聚乙二醇NH2-PEG-NH2），所以必须现买现用，价格较高，且整个制备工艺受到限制。因此，亲水性氨基化合物的选取是影响全氟聚醚酰胺化合物非离子表面活性剂的性能的重要因素，在选取时，既要考虑亲水性的氨基化合物对最终表面活性剂的热稳定性和生物兼容性的影响，又要考虑其获取及储存的难易程度，还要考虑最终得到的表面活性的纯度和价格。本专利技术的专利技术人经过多次筛选后发现，当选用式（Ⅴ）所示端氨基化合物：时，得到的表面活性剂具有较好的生物兼容性和稳定性。原因在于，该端氨基化合物是三嵌段共聚物，通过选取合适的x、y、和z的取值，使得其在特定温度条件下具有较好溶解度和热稳定。另外，本专利技术提供的表面活性剂具有较高的纯度，可广泛用于体外培养领域IVC中。本专利技术中x可为0或其它适合的整数；本专利技术中的y可为0或其它适合的整数优选地，m为25~45；x+z为12~90，y为15~60。更为优选地，m为45；x+z为60，y为42。优选地，所述表面活性剂的平均分子量为16000~23000。更为优选地，所述表面活性剂的平均分子量为17000~23000。上述含氟非离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：S1：将式（Ⅱ）所示羧酸全氟聚乙醚酰氯化，得式（Ⅲ）所示全氟聚乙醚酰氯；S2：将式（Ⅳ）所示端羟基化合物磺酰化后，利用水合肼还原为式（Ⅴ）所示端氨基化合物；S3：式（Ⅲ）所示全氟聚乙醚酰氯和式（Ⅴ）所示端氨基化合物进行酰胺反应即得所述表面活性剂。本专利技术通过对式（Ⅱ）所示羧酸全氟聚乙醚酰氯化，大大提高了整个酰胺化反应的活性，使得本专利技术的制备方法得到的产品不仅产率更高，而且品质更好。另外，本专利技术选用特定亲水性氨基化合物由式（Ⅳ）所示端羟基化合物：聚丙二醇-嵌段-聚乙二醇-嵌段-聚丙二醇的三嵌段共聚物转化得到，该三嵌段聚合物本身是一种不带电的非离子表面活性剂，且通过特定x、y、和z的取值，具有较好的溶解度和热稳定性；另外，由其制备亲水性氨基化合物可避免直接选用的亲水性氨基化合物存在的不稳定难以储存进而影响最终得到的表面活性剂性能的问题，从而使得制备得到的表面活性剂具有较好的热稳定性和生物兼容性，且产率高，纯度高。本专利技术提供一种具体的酰氯化的方法，优选地，S1中酰氯化的过程为：将式（Ⅱ）所示羧酸全氟聚乙醚溶于溶剂，在N2氛围下，加入无机酸的酰氯进行酰氯化反应。更为优选地，S1中式（Ⅱ）所示羧酸全氟聚乙醚与酰氯的摩尔比为1:6~1:10。更为优选地，S1中的溶剂为全氟聚醚HFE-7100；所述溶剂与式（Ⅱ）所示羧酸全氟聚乙醚的体积摩尔比为5~25mL/mmol。更为优选地，所述酰氯为二氯亚砜、三氯化磷或者草酰氯中的一种或几种。更为优选地，所述酰氯化反应的温度为30~100℃，时间为1~30h。更为优选地，S1中酰氯化反应结束后，用氯仿洗产物，分层，去除未反应的酰氯。本专利技术提供一种将端羟基化合物转化为端氨基化合物的制备方法。优选地，S2中磺酰化的过程为：将式（Ⅳ）所示端羟基化合物与TsCl溶液混合后加入强碱进行磺酰化反应后得中间产物1；还原的过程为：将中间产物1和邻苯二甲酰亚胺钾盐溶解于DMF中回流后，加入水合肼和醇溶液，搅拌、溶解、过滤、提纯后即得式（Ⅴ）所示端氨基化合物；。具体的反应过程示例如下：优选地，磺酰化的过程中，所述强碱为氢氧化钠粉末。使用研磨碎的氢氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含酰胺键的含氟非离子表面活性剂，其特征在于，所述表面活性剂如式（Ⅰ）所示：

【技术特征摘要】
1.一种含酰胺键的含氟非离子表面活性剂，其特征在于，所述表面活性剂如式（Ⅰ）所示：其中，m为25~80，x+z为8~130，y为12~75。2.根据权利要求1所述含氟非离子表面活性剂，其特征在于，m为25~45；x+z为12~90，y为15~60。3.根据权利要求2所述含氟非离子表面活性剂，其特征在于，m为45；x+z为60，y为42。4.根据权利要求1所述含氟非离子表面活性剂，其特征在于，所述表面活性剂的平均分子量为16000~23000。5.权利要求1~4任一所述含氟非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将式（Ⅱ）所示羧酸全氟聚乙醚酰氯化，得式（Ⅲ）所示全氟聚乙醚酰氯；S2：将式（Ⅳ）所示端羟基化合物磺酰化后，利用水合肼还原为式（Ⅴ）所示端氨基化合物；S3：式（Ⅲ）所示全氟聚乙醚酰氯和式（Ⅴ）所示端氨基化合物进行酰胺反应即得所述表面活性剂。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：水玲玲，陈胜，谢淑婷，金名亮，
申请(专利权)人：肇庆市华师大光电产业研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44