一种含糖聚合物单体N-(2-D-葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺的合成方法技术

本发明专利技术提供了一种含糖聚合物单体N‑(2‑D‑葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺的合成方法，涉及有机高分子材料合成领域，具体为D‑葡萄糖内酯溶于无水甲醇，形成溶液，D‑葡萄糖内酯和无水甲醇的物质的量比是0.0113:1，然后将中间体AEMA，三乙胺，对苯二酚依次加入到上述溶液中，三种成分物质的量比是AEMA：D‑葡萄糖内酯：三乙胺＝18:11:36，混合振荡5小时，得到乳白色溶液。通过旋蒸浓缩，用无水二氯甲烷反复洗涤，离心过滤，真空干燥得到最终样品。通过本发明专利技术提供的方法，制备得到了经济适用，可以稳定存在于强酸水解液中且可以特异性结合吸附蛋白质的含糖类聚合物单体。

Synthesis of a monomer containing sugar N- (2-D- glucosamidyl) methacrylamide

The invention provides a method for the synthesis of a sugar containing polymer monomer N (2 D glucose amidyl ethyl) methyl acrylamide, which involves the synthesis of organic polymer materials, specific to D glucose lactones dissolving in anhydrous methanol and forming a solution. The ratio of D to glucose lactones and non water methanol is 0.0113:1. The intermediate AEMA, three ethylamine, and hydroquinone are added to the above solution in turn. The ratio of the three components is to three ethylamine = 18:11:36, and the mixture oscillates for 5 hours, and the milk white solution is obtained. The final sample was obtained by repeated washing with anhydrous dichloromethane, centrifugation and vacuum drying. Through the method provided by the invention, the preparation is economically applicable, and can be stable in the strong acid hydrolysate and can specifically bind the protein containing polymer monomer.

【技术实现步骤摘要】
一种含糖聚合物单体N-(2-D-葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺的合成方法
本专利技术属于有机高分子合成领域，具体涉及一种含有多羟基糖的、耐强酸的含糖聚合物单体N-(2-D-葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺(GAEMA)的合成方法。
技术介绍
含糖类(碳水化合物)聚合物单体的合成在近三十年来已经被广泛报道，糖类作为聚合物合成中的可再生资源的开发受到越来越多的关注。选用D-葡萄糖糖酸内酯作为糖源，是因D-葡萄糖内酯是由葡糖糖氧化成葡萄糖酸或其盐类，经纯化脱盐、脱色、浓缩、结晶而制得。葡萄糖来源广泛且价格低廉，因此D-葡萄糖内酯的来源也相对容易。含糖类聚合物单体的合成主要是为了应用于实际体系，如木糖水解液。利用含糖聚合物单体上多羟基官能团与水解液中蛋白质中的氨基酸残基之间的特异性氢键结合，实现蛋白从水解液中的有效分离。实际体系木糖一次脱色、二次脱色的水解液是一个高盐、强酸的体系，对于中间体的选取至关重要。普通的化合物如含羰基、酯基、醚基等遇到强酸溶液，很容易断裂。合成含糖聚合物单体在材料选择方面需综合考虑、既要考虑容易与含糖类物质相结合，又要考虑其在实际体系中可以稳定存在。此前，关于AEMA和GAEMA的合成方法虽然有报道，但是重复性较差，过程繁琐，试剂用量较大，重复实验具有偶然性。我们对于GAEMA的合成过程有了较为详细的阐述，可以稳定合成酰胺键类含糖单体。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备方法，制备得到了经济适用，可以稳定存在于强酸水解液中且可以特异性结合吸附蛋白质的含糖类聚合物单体。本专利技术通过酸碱反应先合成N-(2-氨基乙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐(2-aminoethylmethacrylamidehydrochloride，AEMA)，然后加D-葡萄糖内酯在三乙胺存在下开环与AEMA反应生成N-(2-D-葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺(2-gluconamidoethylmethacrylamide，GAEMA)白色粉末。本专利技术的技术方案如下：一种制备含糖聚合物单体N-(2-D-葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺的方法，包括如下步骤：先取D-葡萄糖内酯溶于无水甲醇中，形成C液，D-葡萄糖内酯和无水甲醇的物质的量比是0.0113:1，搅拌1小时，然后将权利要求1所制得的中间体AEMA，三乙胺，对苯二酚依次加入到C液中，物质的量之比AEMA：D-葡萄糖内酯：三乙胺为18:11:36，混合振荡5小时，得到乳白色溶液。通过旋蒸浓缩，用无水二氯甲烷反复洗涤，离心过滤，真空干燥得到最终样品。上述制备GAEMA的过程中，实验过程中，C液的滴加速度一定要慢，切要戴上护目镜和防毒面罩，减少副反应的发生和保护人身安全。上述制备GAEMA的过程中，粗产品可以用无水氯仿来代替二氯甲烷来进行洗涤，其目的都是为了洗涤粗产品中的色素(合成过程中季铵盐等一些副产物)，最终得到白色粉末。本专利技术制备的GAEMA，可以通过自由基可控聚合(ATRP)，键合到二氧化硅大分子引发剂表面，填充与色谱柱，进行实际样品的分离分析。本专利技术制得的GAEMA，可以通过溶剂进一步的纯化除水，得到高纯度且应用于ATRP反应的单体。所述中间体AEMA的制备方法为：步骤1.将乙二胺加去离子水稀释，加磁子搅拌，放出大量热，乙二胺与水的物质的量比为：0.0017:1～0.0019:1，加0.3mol/L的盐酸，调节溶液pH至8.5，形成A液。置于冰浴中。步骤2.在烧杯中加甲基丙烯酰氯，用无水氯仿来稀释，甲基丙烯酰氯和无水氯仿的物质的量比是0.01327:1，室温下搅拌半小时，形成B液。步骤3.将B液转移到分液漏斗中，逐滴滴加到A液中，时间控制在2小时左右，反应过程中温度控制在-4℃～2℃。步骤4.在冰浴下继续搅拌，反应2小时。步骤5.将步骤4得到的反应溶液通过旋蒸来移除溶剂水和其他有机副产物，得到的白色固体反复用无水甲醇洗涤，离心过滤，将滤液继续通过旋蒸移除，得到的浅黄色油状物质置于60℃的真空干燥箱中干燥，得到蓬松状的浅黄色粉末。上述制备AEMA的方法，步骤1中，所述的用盐酸来调节pH，最佳值是8.5，在此pH下乙二胺一盐酸盐可以稳定存在。上述制备AEMA的方法，步骤5中，所述的用色谱纯甲醇洗涤粗产品，意在说明，产物与副产物极易溶于水，尽可能的将溶剂中的水除掉，是为了提高中间体的产率。所述中间体AEMA也可以如下方法制备：将乙二胺和乙二胺二盐酸盐在甲醇和水作溶剂下，进行反应，生成乙二胺一盐酸盐(该反应是可逆反应)，乙二胺和乙二胺二盐酸盐的物质的量比是2.13:1，随后溶液温度降温到-30℃，然后加甲基丙烯酸酐用无水甲醇稀释，甲基丙烯酸酐和无水甲醇的物质的量比是0.21:1，甲基丙烯酸酐与前述溶液中乙二胺的物质的量比是2.8:1，加盐酸调节溶液pH至1，反应整晚。旋蒸移除溶剂无水甲醇，粗产品用热的异丙醇萃取，用热的异丙醇浓缩结晶，得到AEMA。上述制备中间体AEMA和含糖聚合物单体GAEMA的方法中，所用的试剂都可以预先经过相应的纯化处理，旋蒸移除溶剂时温度和压力都可以通过设置不同的温度和压力，来分析具体移除的是哪些有机试剂。有益效果本专利技术提供的方法制备得到的含糖类聚合物单体经济适用，可以稳定存在于强酸水解液中且可以特异性结合吸附蛋白质，解决了普通的化合物如含羰基、酯基、醚基等遇到强酸溶液，很容易断裂等问题。本专利技术在制备中间体AEMA的过程中，用色谱纯甲醇来替代无水甲醇，不仅降低成本，还节省时间；且该方法制备的AEMA可重复性较好，反应条件温和可控。对于D-葡萄糖内酯在无水甲醇中的溶解，采取60℃冷凝回流，加速其溶解且后期自然降温不会导致其析出，便于下一步与AEMA的反应。附图说明图1为AEMA合成机理图；图2为GAEMA的合成机理图；图3为AEMA溶于氘代重水，在400M核磁共振下的氢谱图(H1NMR)；图4为GAEMA溶于氘代重水，在600M核磁共振下的氢谱图(H1NMR)。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举实施例，还包括各实施例间的任意组合。实施例1制备AEMA：将5.05ml(7.5mmol)乙二胺溶于75ml去离子水中，在室温下，300r/min下搅拌30min，转移到低温搅拌反应器中(温度控制在-4℃～2℃)，加3mol/l的盐酸38ml调节溶液pH至8.5，在低温下搅拌反应30min，形成A液。取8.05ml(8.25mmol)甲基丙烯酰氯溶解到50ml无水氯仿中，300r/min下搅拌30min，形成B液。将B液转移到梨型分液漏斗中，控制2滴/秒的速度滴加到A液中，两个小时左右滴加结束，继续在-4℃～2℃下反应2h，得到无色透明溶液。在55℃，60mbar下1h将水除掉，得到白色粉末。用分析纯甲醇(蒸馏除水)来洗涤白色固体(洗涤一次)，反复震荡，混合均匀，萃取得到上层液体，继续在45℃，100mbar下旋蒸移除甲醇，得到浅黄色油状液体，在50℃下真空干燥整晚，得到白色粉末(AEMA)，产率是43％。本反应过程机理图见图1。实施例2-5与实施例1的区别见表1，出表中体现的区别外，实施例2-5中其他步骤参数均与实施例1相同。各参数下合成AEMA的实施例产率和纯度见表1表1各参数下测试AEMA核磁共振氢谱的实施例用色谱纯甲醇洗涤粗产品，纯度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含糖聚合物单体N‑(2‑D‑葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：先取D‑D‑葡萄糖内酯溶于无水甲醇中，形成C液，搅拌1小时，然后将中间体N‑(2‑氨基乙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐(AEMA)(AEMA)、三乙胺、对苯二酚依次加入到C液中，混合振荡5小时，分离提纯得到N‑(2‑D‑葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺(GAEMA)。

【技术特征摘要】
1.一种含糖聚合物单体N-(2-D-葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：先取D-D-葡萄糖内酯溶于无水甲醇中，形成C液，搅拌1小时，然后将中间体N-(2-氨基乙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐(AEMA)(AEMA)、三乙胺、对苯二酚依次加入到C液中，混合振荡5小时，分离提纯得到N-(2-D-葡萄糖酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺(GAEMA)。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：D-葡萄糖内酯和无水甲醇的物质的量比是0.0113:1，物质的量之比AEMA：D-葡萄糖内酯：三乙胺为18:11:36。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述分离提纯，具体为：通过旋蒸浓缩，用无水氯仿或无水二氯甲烷洗涤3-5次，离心过滤，真空干燥得到GAEMA。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述中间体AEMA的制备方法为：将乙二胺和乙二胺二盐酸盐在甲醇和水作溶剂下，进行反应，生成乙二胺一盐酸盐，乙二胺和乙二胺二盐酸盐的物质的量比是2.13:1，随后溶液温度降温到-30℃，然后加甲基丙烯酸酐用无水甲醇稀释，甲基丙烯酸酐和无水甲醇的物质的量比是0.21:1，甲基丙烯酸酐与前述溶液中乙二胺的物质的量比是2.8:1，加盐酸调节溶液pH至...

【专利技术属性】
技术研发人员：寿庆辉，马高奇，梁向峰，罗希韬，李敏，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37