一种封端聚轮烷及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种封端聚轮烷及其制备方法和应用，属于聚轮烷的制备技术领域。所述封端聚轮烷的制备方法，包括以下步骤：将聚乙二醇二丙烯酸酯和羟丙基

【技术实现步骤摘要】
一种封端聚轮烷及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及聚轮烷的制备
，尤其涉及一种封端聚轮烷及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，基于环糊精的聚轮烷在凝胶材料和生物医药等方面展示出巨大的应用前景，从而吸引了广泛科研工作者的关注。然而，传统的环糊精聚轮烷制备过程普遍分为两步。第一步为准轮烷的制备，首先将环糊精和聚合物主链在水溶液中穿链生成准轮烷，借助准轮烷在水溶液中差的溶解性使准轮烷以沉淀的形式析出，分离固液相，得到的固体即为准轮烷；第二步则为准轮烷的封端，将第一步制备的固态准轮烷溶于有机相中，然后在催化剂存在的条件下加入具有大空间位阻的封端试剂进行封端反应，从而得到聚轮烷。
[0003]但是，上述方法由于反应的特性和使用溶剂的差异，两步制备过程需要完全分离开；而且，第二步的轮烷封端过程需要用到催化剂，不同种类的催化剂需要的反应条件和环境不同，从而导致反应过程中可能需要用到除水或除氧的设备，进一步增大了实际生产的成本，提升了工业生产难度。此外，通过该方法制备的环糊精聚轮烷中聚合物主链上含有的环糊精数量往往非常大，聚合物主链覆盖率高，这不利于改善以环糊精聚轮烷为基础的凝胶材料的拉伸性能和机械性能，极大的限制了环糊精聚轮烷在材料领域方面的应用。因此，研究开发一种新的环糊精聚轮烷的制备方法意义重大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种封端聚轮烷及其制备方法和应用。所述封端聚轮烷的制备方法为以FMOC
‑
L
‑<br/>半胱氨酸为封端试剂，在碱性水溶液中实现封端聚轮烷的水相一锅法制备，该方法反应条件温和，反应过程简单高效。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了FMOC
‑
L
‑
半胱氨酸作为封端试剂在水相一锅法制备封端聚轮烷中的应用。
[0007]本专利技术通过FMOC
‑
L
‑
半胱氨酸与聚乙二醇二丙烯酸酯间的迈克尔加成反应完成了水相一锅法制备封端聚轮烷。
[0008]本专利技术还提供了一种封端聚轮烷的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)将聚乙二醇二丙烯酸酯和羟丙基
‑
α
‑
环糊精在碱性水溶液中混合并反应得到混合体系S1；
[0010]2)将封端试剂FMOC
‑
L
‑
半胱氨酸与上述混合体系S1混合并发生反应得到封端聚轮烷。
[0011]本专利技术所述聚乙二醇二丙烯酸酯由聚乙二醇与丙烯酰氯在三乙胺存在的条件下制备得到。
[0012]上述步骤2)中反应完成后还包括过滤、透析、冻干、洗涤等后处理。具体为：将所得
产物过滤除去固体杂质，剩余滤液进行透析除去未穿链的羟丙基
‑
α
‑
环糊精、封端试剂FMOC
‑
L
‑
半胱氨酸和无机盐；然后将剩余溶液冻干，用有机溶剂洗涤除去未反应的聚乙二醇二丙烯酸酯，剩余固体用二次水溶解，再次透析，将所得溶液冻干后即得到固体的封端聚轮烷。
[0013]在本专利技术的一些具体实施例中，上述透析采用截留分子量为3000的透析袋，因为环糊精分子量在1400左右，聚乙二醇分子量和聚轮烷分子量均超过8000。透析过程中，小于透析袋截留分子量的有机小分子会被透析除去。因此，选用截留分子量为3000的透析袋进行透析，可以除去未反应的环糊精和溶液中的磷酸盐缓冲溶液。
[0014]本专利技术中准轮烷的制备和封端在同一碱性水溶液中、温和条件下进行，这极大的简化了传统两步法的制备步骤。另外，通过上述水相一锅法制备得到的封端聚轮烷中聚合物主链上所含的环糊精数量要远远少于通过传统两步法制备出的聚轮烷上所含的环糊精数量，大大降低了聚合物主链的覆盖率，提高了封端聚轮烷的应用性。
[0015]在本专利技术中，不同分子量的聚合物主链(聚乙二醇二丙烯酸酯)可以制备出穿有不同数量羟丙基
‑
α
‑
环糊精的聚轮烷。
[0016]优选的，所述步骤1)中聚乙二醇二丙烯酸酯的平均重均分子量为1000～20000；更优选为8000～20000。在本专利技术的一些具体实施例中，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的平均重均分子量为8000或20000。
[0017]在本专利技术中，使用平均重均分子量约8000的聚乙二醇二丙烯酸酯作为聚合物主链，平均每条聚合物主链上穿链3～5个羟丙基
‑
α
‑
环糊精；使用平均重均分子量约20000的聚乙二醇二丙烯酸酯作为聚合物主链，平均每条聚合物主链上穿链6～7个羟丙基
‑
α
‑
环糊精，所述封端聚轮烷中穿链的大环化合物较少，聚合物主链覆盖率低，实现了低覆盖率聚轮烷的制备。
[0018]本专利技术优选的，所述聚乙二醇二丙烯酸酯和羟丙基
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α
‑
环糊精的质量比为1：(0.25～20)；更优选为1：(3～15)。在本专利技术的一些具体实施例中，所述聚乙二醇二丙烯酸酯和羟丙基
‑
α
‑
环糊精的质量比为1：5。
[0019]本专利技术优选的，所述步骤1)中碱性水溶液选自pH&lt;9的碱性磷酸盐缓冲溶液。在本专利技术的一些具体实施例中，所述碱性磷酸盐缓冲溶液的PH值为8。
[0020]在本专利技术中，除了不同分子量的聚合物主链(聚乙二醇二丙烯酸酯)可以影响聚轮烷穿有的羟丙基
‑
α
‑
环糊精数量，不同的穿链温度也会影响羟丙基
‑
α
‑
环糊精的穿链数量。
[0021]本专利技术优选的，所述步骤1)中反应的温度为
‑
5℃～5℃、室温或50℃。
[0022]优选的，所述室温为10℃～30℃；更优选为20℃～30℃。
[0023]在本专利技术的一些具体实施例中，当聚乙二醇二丙烯酸酯的平均重均分子量为8000时，在低温(3℃)条件下进行穿链反应，得到的封端聚轮烷PR
‑
1穿有羟丙基
‑
α
‑
环糊精的数量为4.5个；在室温条件下进行穿链反应，得到的封端聚轮烷PR
‑
3穿有羟丙基
‑
α
‑
环糊精的数量为3.9个；在50℃条件下进行穿链反应，得到的封端聚轮烷PR
‑
4穿有羟丙基
‑
α
‑
环糊精的数量为2.9个。
[0024]当聚乙二醇二丙烯酸酯的平均重均分子量为20000时，在低温(3℃)条件下进行穿链反应，得到的封端聚轮烷PR
‑
2穿有羟丙基
‑
α
‑
环糊精的数量为6.3个；在50℃条件下进行穿链反应，得到的封端聚轮烷PR
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.FMOC
‑
L
‑
半胱氨酸作为封端试剂在水相一锅法制备封端聚轮烷中的应用。2.一种封端聚轮烷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将聚乙二醇二丙烯酸酯和羟丙基
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α
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环糊精在碱性水溶液中混合并反应得到混合体系S1；2)将封端试剂FMOC
‑
L
‑
半胱氨酸与上述混合体系S1混合并发生反应得到封端聚轮烷。3.根据权利要求2所述的封端聚轮烷的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中聚乙二醇二丙烯酸酯的平均重均分子量为1000～20000；所述聚乙二醇二丙烯酸酯和羟丙基
‑
α
‑
环糊精的质量比为1：(0.25～20)。4.根据权利要求2所述的封端聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘育，许文文，姜琳楠，陈湧，张瀛溟，王丽华，王波，申健，梁宁宁，高记深，
申请(专利权)人：山东滨州智源生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：