一种卡宾‑重氮化合物‑烯醛的三元共聚物及其作为双向转换荧光材料和抗癌药物的用途制造技术

本发明专利技术公开了一种卡宾‑重氮乙酸乙酯‑烯醛的三元共聚物及其制备方法，即以重氮化合物和烯醛为聚合反应单体，反应后经过重沉淀、离心、真空干燥沉淀物即可得到产物。该类聚合物主要通过C1/C1N2/C2的共聚合反应获得，主链主要由卡宾、重氮化合物和烯醛组成。该聚合物既具有下转换荧光性质，又具有上转换荧光性质，同时具有很强的光稳定性，可广泛用于光学和光学检测领域；同时，该聚合物具有抗癌活性，可应用于医药领域。

【技术实现步骤摘要】
一种卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物及其作为双向转换荧光材料和抗癌药物的用途
本专利技术涉及一种卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物及其作为双向转换荧光材料和抗癌药物的用途，属于高分子材料和生物医学领域。
技术介绍
卡宾(carbene)的概念是由EduardBuchner于1903年研究重氮乙酸乙酯(EDA)的环丙烷化反应时提出的。在有机合成中，卡宾做为一种重要的中间体得到了广泛的应用。重氮化合物具有制备简单、相对稳定、安全等特点，常用于卡宾的前体。通常重氮化合物与烯烃的反应分为两种：一种是脱氮形成卡宾与烯烃发生环丙烷化反应；另一种是发生1,3-偶极环加成反应，生成吡唑啉。重氮化合物与烯烃的共聚反应是一例稀有的C1/C1N2/C2共聚反应，通过单体直接将功能基团如烯基、炔基、芳香环、醛基等直接引入聚合物主链，使本方法具备很大的优势和应用前景。上转换发光材料是一类吸收长波长、低能量光子，发射短波长高能量光子的新型荧光材料，其优异的光学稳定性、高化学稳定性，另外在近红外光激发下具有组织穿透能力深、对生物组织无损伤、近乎零背景荧光干扰、成像灵敏度高等诸多优点，因此在生物医学中有着广泛的应用前景。但是传统的上转换发光材料备都是掺有稀土金属，并且主要为氟化物和氧氟化物，故其生物安全性仍然是研究的热点和难点。同时，一般的下转换发光材料没有上转换的性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物，具体通式如下：其中，x、y、z是大于零的任意整数，R为氢原子、烷基、芳基、烷氧基或芳氧基，R’为氢原子、烷基或芳基，R”为氢原子、烷基或芳基，R”’为烷基或芳基。上述卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物的制备方法，具体为：将重氮化合物RCOCHN2与烯醛混合，其中R为氢原子、烷基、芳基、烷氧基或芳氧基，于-70～150℃下聚合反应，反应结束后冷却至室温，经过重沉淀和真空干燥得到卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物。聚合反应可以是本体聚合，也可以是溶液聚合。溶液聚合时，适宜溶剂包括甲醇、乙醇、乙腈、四氢呋喃、氯仿、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、四氯化碳、甲苯、苯、吡啶等，为了防止溶剂挥发，可以加回流装置。所用重氮化合物RCOCHN2，R为氢原子、烷基、芳基、烷氧基或芳氧基，可以通过现有技术合成得到。如通过廉价易得的甘氨酸乙酯盐酸盐和亚硝酸钠，可以比较方便地制备重氮乙酸乙酯；通过1,2-双(对甲苯基磺酰基)肼，溴乙酰溴和对应的醇，可以制备α-重氮基醋酸酯，如重氮乙酸苄酯等；通过重氮转移法，可以制备重氮乙酸叔丁酯等化合物；通过酰氯和重氮甲烷，可以制备重氮乙酰基苯等化合物。本专利技术提供的一种卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物的制备方法，通常反应在2分钟-120小时完成。本专利技术提供的一种卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物的制备方法，重氮化合物与烯醛的摩尔配比在10:1到1:10之间。本专利技术的卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物的合成路线如下：该聚合反应是一种C1/C1N2/C2共聚合反应。反应单体为重氮化合物和烯醛，卡宾RCOCH:由重氮化合物脱去氮气形成，反应由卡宾、重氮化合物和烯醛三元共聚，得到产物。本专利技术提供的合成方法得到的聚合物主链由卡宾、重氮化合物和烯醛组成。本专利技术所用的重氮化合物采用已有参考文献中的制备方法制备得到。通过本专利技术的方法制备得到一种具有双向转换发光性能的物质，能在低波长激发和高波长激发时均发出荧光，且发射的荧光波长在同一个波段。本专利技术所提供的这一种双向转换发光材料不含有稀土金属，在近红外光激发下具有组织穿透能力深、对生物组织无损伤，在生物体内荧光成像和肿瘤光热治疗等方面具有较好的应用前景。本专利技术所提供的这一种双向转换发光材料，能在双波长激发下，发射出比单一波长激发时更强的荧光，从而进一步增强其荧光强度，也为提高生物成像时的灵敏度提供一种新方法。本专利技术提供的一种卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物，还具有抗癌活性，能应用与生物医药方面。本聚合物以醛基为侧链，易于与蛋白质相结合检测其相互作用；同时，醛基便于修饰靶向基团，可用于靶向药物的开发；由于聚合物本身特有的荧光特性以及近红外可被激发发出荧光，而且成本很低，相对于昂贵的传统抗癌药物阿霉素等有更大的优势，使其能有更大的应用前景。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的三元聚合物具有良好的双向转换荧光性质，可以应用于光学和光学检测等领域。2、本专利技术的三元聚合物既具有荧光特性又具有抗癌活性，通过具有易被修饰的官能团，使其在生物医药上的应用前景大大增加。3、本专利技术的三元聚合物通过单体直接将功能基团如烯基、炔基、芳香环、醛基等直接引入聚合物主链，具备很大的优势和应用前景。4、本专利技术的三元聚合物制备的反应单体易得，制备方法简单，可以无需催化剂和溶剂，甚至可以无需加热，后处理方便。聚合反应速度快，最快可在2分钟之内基本完成。附图说明图1为实施例1中制备的聚合物的时间飞行质谱。图2为实施例1中制备的聚合物的荧光光谱。图3为实施例3中制备的聚合物的荧光光谱。图4为实施例5中制备的聚合物的荧光光谱。图5为实施例6中制备的聚合物的荧光光谱。图6为实施例7中制备的聚合物的荧光光谱。图7为实施例8中制备的聚合物的荧光光谱。图8为实施例1、2中制备的聚合物的细胞成像图。图9为实施例1、3中制备的聚合物的细胞毒性实验。具体实施方式下面通过实施例，进一步阐明本专利技术的突出特点和显著进步，仅在于说明本专利技术而不限制本专利技术。实施例1将肉桂醛(1.32g，0.01mol)和重氮乙酸甲酯(MDA)(1.00g，0.001mol)加入10ml圆底烧瓶，烧瓶与装有矿物油的安全瓶相连。室温反应120h，结束后冷却至室温，用氯仿/乙醚重沉淀，真空干燥得到聚合物。图1是实施例1所得聚合物的时间飞行质谱，从谱图可以解析出聚合物结构为卡宾、重氮化合物和肉桂醛的三元共聚物。图2是其荧光光谱，从紫外和近红外光激发均可得到荧光，而且近紫外激发得到的荧光强度与紫外激发的相差不大，具有很好的上转换荧光效果。实施例2将肉桂醛(1.32g，0.01mol)和重氮乙酸乙酯(2.28g，0.02mol)加入10ml圆底烧瓶，烧瓶与装有矿物油的安全瓶相连。加热至150℃反应60min，反应结束后冷却至室温，用氯仿/正己烷重沉淀，真空干燥得到聚合物。实施例3将反式丁烯醛(0.70g，0.01mol)和重氮乙酸乙酯(0.57g，0.005mol)加入10ml圆底烧瓶，使用甲苯为溶剂回流，冷凝管与装有矿物油的安全瓶相连，反应2min后冷却至室温，用氯仿/正己烷重沉淀，真空干燥得到聚合物。图3是其荧光光谱，从紫外和近红外光激发均可得到荧光，具有较好的上转换荧光效果。实施例4将肉桂醛(0.132g，0.001mol)和重氮乙酸烯丙酯(1.26g，0.01mol)加入10ml圆底烧瓶，使用氯仿为溶剂回流，冷凝管与装有矿物油的安全瓶相连，反应24h。结束后冷却至室温，用氯仿/正己烷重沉淀，真空干燥得到聚合物。实施例5将柠檬醛(1.52g，0.01mol)和重氮乙酸乙酯(0.57g，0.005mol)加入10ml圆底烧瓶，使用甲苯为溶剂回流，冷凝管与装有矿物油的安全瓶相连，反应48h。结束后冷却至室温，用氯仿/正己烷重沉淀，真空干燥得到聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卡宾‑重氮乙酸乙酯‑烯醛的三元共聚物，具体通式如下：其中，x、y、z是大于零的任意整数，R为氢原子、烷基、芳基、烷氧基或芳氧基，R’为氢原子、烷基或芳基，R”为氢原子、烷基或芳基，R”’为烷基或芳基。

【技术特征摘要】
1.一种卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物，具体通式如下：其中，x、y、z是大于零的任意整数，R为甲氧基，R’为氢原子，R”为氢原子，R”’为苯基；或者，R为乙氧基，R’为氢原子，R”为氢原子，R”’为甲基。2.权利要求1所述的卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物的制备方法，其特征在于：将重氮化合物RCOCHN2与烯醛混合，其中R为甲氧基或乙氧基，于-70～150℃下聚合反应，反应结束后冷却至室温，经过重沉淀和真空干燥得到卡宾-重氮化合物-烯醛的三元共聚物。3.根据权利要求2所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立建，李焰，陈诚，陈芳娟，贾响响，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42