一种香豆素衍生物及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种香豆素衍生物及其制备和应用。以7‑羟基‑4‑甲基香豆素为原料，依次与卤乙醇及4‑乙烯基苄氯进行取代反应，即得7‑[2‑(4‑乙烯基苄氧基)‑乙氧基]‑4‑甲基香豆素，该方法具有操作简单、条件温和、产物易纯化、产率高等优点，合成的香豆素衍生物具有可聚合双键基元、烷氧基柔性间隔基和香豆素感光基团，将其作为光敏单体应用于光刺激响应聚合物材料的合成，可以明显提高聚合效率，而合成的聚合物材料的水溶性、可降解性提高，且更易于调控聚合物材料的亲疏水性，从而在作为药物载体使用过程中可更好地控制药物包覆与释放率。

【技术实现步骤摘要】
一种香豆素衍生物及其制备和应用
本专利技术涉及一种香豆素衍生物即7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素，还涉及7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素的制备方法和7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素在光刺激响应功能聚合物材料合成中的应用，属于精细化工中间体的有机合成领域。
技术介绍
香豆素(又称1,2-苯并吡喃酮)及其衍生物是一类内酯环结构的化合物，不仅具有抗菌、抗凝血、抗炎和降压等作用，而且一些衍生物还具有抗HIV活性和抗肿瘤作用。此外，香豆素母体结构苯并吡喃本身并无荧光，但取代后的香豆素衍生物，往往具有很好的荧光性能，其荧光量子产率高斯托克位移大、光稳性好。因此，香豆素及其衍生物作为优良的荧光增白剂、激光染料、荧光探针，被广泛应用在聚合物材料、香料工业、农药工业、分析检测等领域。香豆素母体在紫外光λ>310nm光照情况下烯烃双键单元处发生四元环合，实现光交联反应，当紫外光λ<260nm光照情况下生成的四元环又可以发生相反的过程，即光解交联反应。把光致交联、解交联材料作为纳米载体，还可以用于药物的包覆和光控释放等方面。利用其对外界光刺激(如紫外光、近红外光等)的快速光反应性能，可设计合成“光响应型”智能聚合物，可通过对光照位置、波长、强度及光照时间长短的调节，控制其结构。目前，有关于7-羟基-4-甲基香豆素直接与4-乙烯基苄氯发生苄氯取代反应的报道，但是这种单体存在的缺点是合成的聚合物材料亲疏水性不好控制，在作为药物载体使用过程中不易于控制药物包覆与释放率。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的第一个目的是在于提供了一种具有乙烯基苄氧基双键基元、烷氧基柔性间隔基和香豆素感光基团的香豆素衍生物，其可作为光敏单体应用于光刺激响应聚合物材料的合成，具有良好的前景。本专利技术的第二个目的是在于提供一种过程简单、反应条件安全且温和、反应时间短、产物易纯化、收率相对较高的7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素的制备方法，该合成方法后续处理纯化后的产物具有较高的纯度保持着明显的质量收率优势，适用于工业生产。本专利技术的第三个目的是在于提供7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素在合成光刺激响应聚合物材料中的应用，其不但可以提高聚合反应效率，而且合成的聚合物材料的水溶性、可降解性提高，且更易于调控聚合物材料的亲疏水性，从而在作为药物载体使用过程中可更好地控制药物包覆与释放率。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种香豆素衍生物，其具有式1结构：其中，R为C2～C6的烷链。本专利技术的香豆素衍生物同时具有可参与聚合的乙烯基苄氧基双键基元，增加链长度的柔性烷氧基间隔基以及具有香豆素感光基团，可作为光敏单体通过均聚或与其他有机单体通过共聚获得具有光刺激响应的功能聚合物材料，具有广泛的应用前景。本专利技术的7-(2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基)-4-甲基香豆素通过引入烷氧基增加链长度，一方面极性变大，键越容易断裂，活性变高，且柔性链增长更易于发生聚合反应，可以提高聚合反应效率；另一方面，通过烷氧基增加链长度和极性，使其水溶性增加、可降解性增加，分子刚性越强，更易于调控聚合物的亲疏水性，从而更好地控制聚合物材料作为药物载体使用过程中药物包覆与释放率。本专利技术还提供了香豆素衍生物的制备方法，其包括以下步骤：步骤1)：7-羟基-4-甲基香豆素和卤代醇类化合物在无水碳酸钾催化作用下进行取代反应，得到7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素；所述卤代醇类化合物具有式2结构：其中，X为卤素，R为C2～C6的烷链；步骤2)：7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素与4-乙烯基苄氯在无水碳酸钾催化作用下进行苄氯取代反应，即得7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素。优选的方案，步骤1)中，无水碳酸钾的质量为7-羟基-4-甲基香豆素质量的40～60％。优选的方案，步骤1)中，卤代醇类化合物的摩尔量为7-羟基-4-甲基香豆素摩尔量的1～2倍。优选的方案，步骤1)中，取代反应在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中进行，且N,N-二甲基甲酰胺与7-羟基-4-甲基香豆素的体积质量比为10～30mL/g。优选的方案，步骤1)中，取代反应的温度为65～85℃，时间为20～24小时。优选的方案，步骤2)中，无水碳酸钾的质量为7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素质量的60～80％。优选的方案，步骤2)中，4-乙烯基苄氯的摩尔量为7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素摩尔量的1～2倍。优选的方案，步骤2)中，苄氯取代反应在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中进行，且N,N-二甲基甲酰胺与7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素的体积质量比为10～30mL/g。优选的方案，步骤2)中，苄氯取代反应过程中加入双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯作为阻聚剂，双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯的质量为7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素质量的10～30％。双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯主要用于阻止碳碳双键发生自聚合反应。优选的方案，步骤2)中，苄氯取代反应的温度为65～85℃，反应时间为20～24小时。优选的方案，步骤2)中，苄氯取代反应在惰性气体氛围下进行。本专利技术还提供了香豆素衍生物的应用，将其作为光敏功能单体用于合成光刺激响应功能聚合物材料。本专利技术提供的香豆素衍生物(7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素)的制备方法如下：7-羟基-4-甲基香豆素和2-溴乙醇在催化剂无水碳酸钾存在下在加热条件下强烈搅拌，通过取代反应得到中间体7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素，反应方程式如下：7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素与4-乙烯基苄氯在催化剂无水碳酸钾存在下在加热条件下强烈搅拌，通过苄氯取代反应制备了目标产物7-(2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基)-4-甲基香豆素，反应方程式如下：本专利技术的技术方案仅仅通过两步取代反应，以7-羟基-4-甲基香豆素为原料，快速高效合成7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素，取代反应过程操作简单、反应时间短、反应条件温和、产物易纯化、产率高、副产物较少。特别是通过苄基氯与羟基进行取代反应相对酯化反应更容易进行，主要是由于氯原子有较强的电负性，在苄氯中主要表现为强吸电子诱导效应，而与苄基的共轭效应很弱。本专利技术方法采用无机弱碱碳酸钾作为缚酸剂和催化剂来催化7-羟基-4-甲基香豆素合成7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素，与有机碱相比，碳酸钾成本低廉、易于保存。本专利技术的香豆素衍生物7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素的制备方法，包括以下两步：第一步取代反应：7-羟基-4-甲基香豆素和2-溴乙醇在催化剂无水碳酸钾存在下通过取代反应制备中间体7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素，制备过程即往反应管中加入7-羟基-4-甲基香豆素、N,N-二甲基甲酰胺、无水碳酸钾，超声分散后用橡皮塞封管，强烈搅拌，待体系稳定并混合均匀后，将2-溴乙醇逐滴注入反应管中，在加热条件下搅拌进行反应；反应结束后，将滤液滴入冰去离子水中沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种香豆素衍生物，其特征在于：具有式1结构：

【技术特征摘要】
1.一种香豆素衍生物，其特征在于：具有式1结构：其中，R为C2～C6的烷链。2.权利要求1所述的香豆素衍生物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1)：7-羟基-4-甲基香豆素和卤代醇类化合物在无水碳酸钾催化作用下进行取代反应，得到7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素；所述卤代醇类化合物具有式2结构：其中，X为卤素，R为C2～C6的烷链；步骤2)：7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素与4-乙烯基苄氯在无水碳酸钾催化作用下进行苄氯取代反应，即得7-[2-(4-乙烯基苄氧基)-乙氧基]-4-甲基香豆素。3.根据权利要求2所述的香豆素衍生物的制备方法，其特征在于：步骤1)中，无水碳酸钾的质量为7-羟基-4-甲基香豆素质量的40～60％；步骤1)中，卤代醇类化合物的摩尔量为7-羟基-4-甲基香豆素摩尔量的1～2倍。4.根据权利要求2所述的香豆素衍生物的制备方法，其特征在于：步骤1)中，取代反应在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中进行，且N,N-二甲基甲酰胺与7-羟基-4-甲基香豆素的体积质量比为10～30mL/g。5.根据权利要求1～4任一项所述的香豆素衍生物的制备方法，其特征在于：步骤1)中，取代反应的温度为65～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，李思思，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43