一种具有亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物的制备方法，主要包括以下步骤：（１）将含荧光生色团的双炔单体通过环三聚反应制得超支化荧光聚合物，该超支化荧光聚合物的外围带未反应的炔基；将带单官能团的亲水性聚合物链段通过取代反应得到可加成或可偶合的亲水性聚合物链段，或将亲水性单体进行聚合反应得到可加成或可偶合的亲水性聚合物链段；（２）将所述超支化荧光聚合物与可加成或可偶合的亲水性聚合物链段相应地通过加成或偶合反应得到亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物。本发明专利技术属于功能材料技术领域，与现有技术相比，其亲水性显著提高；克服了小分子有机荧光染料的光漂白和稳定性差的缺陷；检测结果准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种两亲性的荧光聚合物的制备方法。
技术介绍
荧光检测具有高灵敏性、高选择性、快响应性及无破坏性等优点，越来越多的学科 开始应用荧光检测手段进行科学研究，其中一些已经获得实际应用。尤其在生物医学方面， 荧光检测具有广阔的应用前景。如人体血液中葡萄糖的检测、生命活动中新陈代谢的过程、 ATP的水解、DNA的识别、临床分析等生化过程的研究都需要一种高灵敏度和易操作性的工 具来实现，由荧光材料做成的荧光探针无疑是最好的选择之一。然而，要用于生物领域，首 先要解决荧光材料的水溶性和高灵敏性两个关键问题。 目前，有机小分子荧光染料已经在荧光检测得到广泛应用，其水溶性通过化学修饰或者包埋等手段得到改善。分子探针公司(Molecular Probes,美国)推出了 4700多种小分子荧光探针，在国际市场上占据统治性地位。这类探针存在的问题是由于光漂白作用，荧光分子在光辐射一段时间后荧光强度显著降低甚至完全失效，严重影响检测结果。近年来，科学家们开始尝试用荧光聚合物来代替小分子荧光探针，试图解决光漂白和光稳定性问题，并且在基础研究上取得了重大进展。因为荧光聚合物通常是含有大的共轭基团的线形聚合物，所以本身是不溶于水的。为了获得水溶性，通用的方法是通过化学修饰把这类聚合物制备成聚电解质。但是聚电解质与生物分子之间有强的相互作用，会影响检测结果。科学家近年来还发展了无机量子点作为荧光探针，这类材料可以有效解决光漂白和稳定性问题，但构成发光的无机量子点含有镉、碲、砷等元素，生物毒性相当大，必须在其表面进行很多化学修饰来提高其生物相容性，步骤繁琐。并且无机量子点在体内的降解机制目前还不清楚，长时间在体内存在时其中的金属离子是否会释放还有待进一步研究。 因此，开发一种亲水性好的高效荧光探针材料，对于生物等领域的研究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于是提供一种新的具有亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物的 制备方法。 为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是该具有亲水外壳疏水内核结构的 荧光聚合物的制备方法主要包括以下步骤 (1)将含荧光生色团的双炔单体通过环三聚反应制得超支化荧光聚合物，该超支 化荧光聚合物的外围带未反应的炔基； 将带单官能团的亲水性聚合物链段通过取代反应得到可加成或可偶合的亲水性 聚合物链段，或将亲水性单体进行聚合反应得到可加成或可偶合的亲水性聚合物链段； (2)将所述超支化荧光聚合物与可加成或可偶合的亲水性聚合物链段相应地通过 加成或偶合反应得到亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物，其疏水内核为超支化聚合物。3其中，可加成的亲水性聚合物链段通过加成反应与超支化荧光聚合物结合，可偶合的亲水 性聚合物链段通过偶合反应与超支化荧光聚合物结合。 进一步地，本专利技术在步骤(1)中，所述带单官能团的亲水性聚合物链段为带单官能团的聚乙二醇。 进一步地，本专利技术在步骤(1)中，所述亲水性单体为异丙基丙烯酰胺。 进一步地，本专利技术步骤(2)中所述的加成反应为超支化荧光聚合物外围未反应的炔基与可加成的亲水性聚合物链段的叠氮基之间的1，3-偶极环加成反应。 进一步地，本专利技术在所述加成反应中，反应溶剂为甲苯和N， N' -二甲基甲酰胺的混合溶液，反应温度为80-100°C 。 进一步地，本专利技术步骤(2)中所述的加成反应为超支化荧光聚合物外围未反应的 炔基与可加成的亲水性聚合物链段的巯基之间的加成反应。 进一步地，本专利技术步骤(2)中所述的偶合反应为超支化荧光聚合物外围未反应的炔基与可偶合的亲水性聚合物链段的碘苯基团之间的偶合反应。 进一步地，本专利技术在步骤(1)所述的环三聚反应中，以二级胺为催化剂。 本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是 1.该聚合物具有亲水链段构成的外壳，一方面保护了内核的荧光生色团；更重要 的是，聚乙二醇和聚异丙基丙烯酰胺是典型的水溶性高分子，而且已经被证明具有良好的 生物相容性和低的生物毒性，能够克服无机半导体量子点生物毒性大的缺点。亲水链端的 结合使整个聚合物亲水性显著提高。 2.该聚合物具有超支化荧光聚合物构成的内核，超支化结构可以将大量荧光生色 团聚集在小的空间内，可以有效提高荧光强度，降低光漂白性，从而克服小分子有机荧光染 料的光漂白和稳定性差的问题。 3.该具有亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物的水溶性由亲水链段提供，因此， 将其用作荧光探针时，不会象聚电解质等荧光材料那样与生物分子之间产生强的相互作用 而影响检测结果，确保检测的准确性。具体实施例方式本专利技术公开了一种制备具有亲水性外壳、疏水性内核结构的荧光聚合物的方法。 其制备方法包括以下步骤(l)将含荧光生色团的双炔单体通过环三聚反应制得超支化荧 光聚合物，该超支化荧光聚合物的外围带未反应的炔基；将带单官能团的亲水性聚合物链 段通过取代反应得到可加成或可偶合的亲水性聚合物链段，或将亲水性单体进行聚合反应 得到可加成或可偶合的亲水性聚合物链段；(2)将所述超支化荧光聚合物与可加成或可偶 合的亲水性聚合物链段相应地通过加成或偶合反应得到亲水外壳疏水内核结构的荧光聚 合物。 本专利技术得到的荧光聚合物具有核_壳两部分内核由含荧光生色团的超支化聚合物构成，外壳由亲水性的聚合物链段构成。 以下结合具体实施例进一步说明本专利技术。实施例1 : 步骤1):一方面，在100mL烧瓶中加入36mL N， N' -二甲基甲酰胺(DMF)。在0°C4的冰浴下，将46mL三氯氧磷逐滴加入烧瓶并不断搅拌。待三氯氧磷加入完毕后，称取4. 9g 三苯胺加入，移走冰浴，并升温至95°C 。回流反应4小时后，萃取处理，柱层析进行分离提纯 后得中间产物1。在干燥的250mL两口烧瓶加入1. 2g中间产物1，保证无水无氧条件，加入 40mL除水的四氢呋喃溶液。冰浴下，逐滴加入20mL 0. 5M的乙炔溴化镁的四氢呋喃溶液。 在室温下反应过夜，用饱和氯化铵水溶液终止反应。反应液经萃取后，将有机相浓縮。将浓 縮液溶于100mL二氯甲烷溶液中，加入7. 08g 85%活化的二氧化锰。室温下反应过夜，过滤 浓縮后，用柱层析进行分离提纯，最终得到含三苯胺生色团的双炔单体。 含三苯胺生色团的双炔单体的结构式如式(1)所示 将140mg含三苯胺生色团的双炔单体加入聚合管中，抽真空充氮气3次后，加入 3. 5mL 二氧六环作为溶剂，再加入0. 45mL的哌啶作为催化剂。在IO(TC下反应24小时。该 反应即环三聚反应。待反应结束后，将反应液稀释后逐滴加入大量甲醇中沉淀。静置24小 时，过滤干燥至恒重，得到含三苯胺生色团的疏水性超支化荧光聚合物，以"hb-TPA"表示。 由式(2)可见，hb-TPA的外围带未反应的炔基。反应式如式(2)所示 <formula>formula see original document page 6</formula>(2) 另一方面，在250mL双口烧瓶中加入将7g分子量为350的带单羟基的聚乙二醇 (PEG35。-OH)，再加入20mL四氢呋喃和20mL 0. 5g/mL NaOH水溶液，充分搅拌并冰浴冷却。将 2g对甲苯磺酰氯溶于60mL四氢呋喃中，逐滴加入到烧瓶中。滴加完毕后，移走冰浴，使反应 温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：　　（１）将含荧光生色团的双炔单体通过环三聚反应制得超支化荧光聚合物，该超支化荧光聚合物的外围带未反应的炔基；　　将带单官能团的亲水性聚合物链段通过取代反应得到可加成或可偶合的亲水性聚合物链段，或将亲水性单体进行聚合反应得到可加成或可偶合的亲水性聚合物链段；　　（２）将所述超支化荧光聚合物与可加成或可偶合的亲水性聚合物链段相应地通过加成或偶合反应得到亲水外壳疏水内核结构的荧光聚合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐莉，孙景志，秦安军，唐本忠，闫继明，汪剑，毛宇，沈晓源，梅菊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]