一种水溶性光聚合引发剂及其制备方法技术

一种水溶性光聚合引发剂及其制备方法属于光聚合领域。现有光聚合引发剂具有疏水性质，限制光聚合技术在蛋白质药物输送体系，组织工程领域中的应用及推广。本发明专利技术所提供的引发剂化学结构如通式Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ所示。本发明专利技术通过将Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９的伯羟基卤化后，与氨基保护后的氨基醇或单胺基被保护的二胺在碱性条件下反应，产物经酸解，得到水溶性光聚合引发剂Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ。本发明专利技术引发剂具有优异的单体引发聚合能力和生物相容性，同时具有较高的水溶性和反应活性，可应用于生物材料领域。式中，Ｒ↓［１］和Ｒ↓［３］分别选自含有ｎ个亚甲基单元的烷基链，１＜ｎ＜６；Ｒ↓［２］为异丙基或２－异丁基；Ｒ为氯离子或三氟醋酸根离子。

Water soluble photopolymerization initiator and preparation method thereof

The invention relates to a water-soluble photopolymerization initiator and a preparation method thereof, belonging to the field of photopolymerization. The present photopolymerization initiator has hydrophobic properties, limiting the application and popularization of photopolymerization in the field of protein drug delivery system and tissue engineering. The chemical structure of the initiator provided by the present invention is shown in general formula I, II or III. The primary hydroxyl groups of halogenated Irgacure2959 after reaction with amino protection after amino alcohols or single amine protected two amine under alkaline conditions, the product by acid solution, water soluble photoinitiator I, II or III. The initiator of the invention has excellent monomer initiation polymerization ability and biocompatibility, and has high water solubility and reaction activity, and can be applied to the field of biological materials. In the formula, R: 1 and R: 3 were selected from alkyl chains containing N methylene units, 1 < n < 6; R: 2 to 2 - or isopropyl isobutyl; R chloride or three fluorine acetate ions.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光聚合领域，具体涉及一种水溶性光聚合？ 1发剂及其 制备方法。技术背景自1968年德国Bayer公司成功开发光固化木器涂料以来，光聚 合技术除了在涂料、油墨、胶粘剂、微电子和齿科修复等领域得到广 泛应用以外，由于该聚合技术具有聚合条件温和，固定细胞迅速，细 胞死亡率低等优点，因此在组织工程，药物输送等生物领域也得到极 大的重视。光聚合体系一般包含三个基本要素(l)光源，提供断裂 引发剂，产生自由基，维持聚合反应的能量；(2)光引发剂，用于产 生可以引发聚合的自由基或离子；(3)单体，用于产生聚合物。目前，用于光聚合技术的引发剂其化学结构丰富，但绝大多数光 引发剂具有疏水性质，在水溶液中溶解度极低，即使Ciba公司开发 的光引发剂Irgacure2959具有两亲性质，但在水溶液中的溶解状况 不容乐观。光引发剂的疏水特性严重影响了光聚合技术在蛋白质药物 输送体系，组织工程领域中的应用及推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种制备条件温 和，操作简便的水溶性光聚合引发剂及其制备方法。本专利技术所提供的 引发剂具有优异的单体引发聚合能力和生物相容性，且水溶性强，引发剂结构末端官能团化学活性高，能与多种官能团反应，具有4艮强的 进一步化学衍生化能力。本专利技术所提供的水溶性光聚合引发剂的化学结构通式如i、 n或 m所示<formula>formula see original document page 7</formula>式中，R!和R3分别选自含有n (l<n<6)个亚甲基单元的直链烷 基；其中，优选异丙基、2-丁基、3-曱基异丁基或2-戊基； R2选自异丙基或2-异丁基； R选自氯离子或三氟醋酸根离子。本专利技术所提供的水溶性光聚合51发剂的制备方法，包括以下步骤1)将2-羟基-4- (2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮与囟化磷或卣化 碳按摩尔比l. 0: 1. 1 ~1. 5溶于二氯曱烷后，在冰浴中搅拌4 5小时再于室温下继续搅拌8 10小时，浓缩，柱层析分离，得到2-羟基 -4- (2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮卣代物IV;式中，X为氯、溴或^^;2)将二碳酸二叔丁酯的氯仿溶液滴加到含有氨基醇与三乙胺或 二胺与三乙胺的氯仿反应溶液中，水浴中搅拌3 6小时，而后自然 升温至室温，继续搅拌8 ~ 12小时，制得氨基纟皮保护的醇胺(V或VI) 或单氨基被保护的二胺(VII),其中，反应物二碳酸二叔丁酯、三乙 胺与氨基醇或二胺的计量摩尔比为1: 1: 2~1: 1: 10;式中R,和R3分别选自含有n ( 1< n<6 )个亚曱基单元的直链 烷基；3)将化合物IV与V、 VI或VII按摩尔比1: 1,在^5威性条件下溶于 乙腈、苯或曱苯中，并在50 - 65。C温度下加热搅拌5 8小时，反应 冷却后，加水和乙酸乙酯萃取，有机相经无水硫酸钠干燥后，浓缩， 过柱分离制得化合物VHI、 IX或X,其中，以曱苯或苯为溶剂时，需加 入相转移试剂四丁基硫酸铵，四丁基硫酸铵与化合物IV的摩尔比为 1: 2;<formula>formula see original document page 9</formula>式中R和R3分别选自含有n ( 1< n<6 )个亚曱基单元的直链 烷基；R2选自异丙基，2-异丁基；4 )将化合物Vlll、 IX或X溶于浓度为4M的氯化氢的二氧六环溶 液或三氟醋酸中(其中，化合物VHI、 IX或X与氯化氬或三氟醋酸的 摩尔比为l: 10),室温下搅拌1~4小时脱掉保护基，反应结束后， 经减压去除多余的酸和低沸点产物，得到水溶性光聚合引发剂I、 II 或III。步骤l)中所述的闺化磷为三氯化磷、五氯化磷、三氯氧磷或三 溴化磷；所述的囟化碳为四氯化碳或四溴化碳。步骤2)中所述的氨基醇为氨基-1， 3-丙二醇、2-氨基丙醇、3-氨基丙醇、2_氨基-1-丁醇、4-氨基-l-丁醇、2-氨基-3-曱基-l-丁醇、 2-氨基-1-戊醇或5-氨基-l-戊醇；所述的二胺为乙二胺、丙二胺、曱基乙二胺、丁二胺或戊二胺。步骤2)和3)中所述的l和R3分别选自异丙基、2-丁基、3-曱基异丁基或2-戊基。步骤3)中所述的碱为碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾或氢氧化钠。与现有技术相比较，本专利技术具有以下有益效果本专利技术方法操作简便、反应条件温和，所制备的水溶性光聚合引 发剂与Irgacure2959相比，在保留优异的单体引发聚合能力和生物 相容性的基础上，具有较高的水溶性；而且分子结构末端氨基官能团 的存在使该类光引发剂具有更高的反应活性，这为进一步化学修饰或 I发剂衍生化提供更多的可能。本专利技术所提供的引发剂可以应用于组 织工程，药物输送材料等生物材料领域。 附图说明图1、 2-羟乙基丙烯酸酯单体(HEA)上碳碳双键官能团的转化 与光照时间的关系图。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。具体实施方式 实施例11)将250毫升盛有0. Olmol 2-羟基-4- (2-羟乙氧基)-2-曱基 苯丙酮，0. Olfflol三苯基膦和150毫升二氯曱烷的圆底烧瓶置于冰浴 中，开动搅拌器，緩慢滴加0. Olmol四溴化碳和50毫升二氯曱烷的 混合溶液，滴加完毕，维持冰浴，搅拌4个小时，自然升温至室温，继续搅拌8个小时，经TLC监测，终止反应，反应液浓缩后，柱层析 分离，得到2-羟基-4- (2-羟乙氧基)-2-曱基苯丙酮溴代物；2 )将0. Glmol 二碳酸二叔丁酯溶于40毫升氯仿后，将其緩慢滴 加到水浴中的0. lmol乙二胺，0. lmol三乙胺和100毫升氯仿形成的 混合溶液中，维持冰浴，搅拌3小时后，自然升温至室温，继续搅拌 IO个小时，反应液浓缩后，经二氯曱烷萃取，干燥，浓缩，得到单 胺基保护的乙二胺；3)将0, Olmol 2-羟基-4- (2-羟乙氧基)-2-曱基苯丙酮溴代物、 0. Olmol单胺基保护的乙二胺和0. Olmol石灰酸钾溶于20毫升乙腈中， 于6(TC下搅拌8小时，反应液浓缩后，氯仿萃取，无水硫酸钠干燥， 再浓缩，柱层析分离，得到氨基被/f呆护的引发剂前体；4 )将0. Olmol引发剂前体与0. lmol浓度为4M氯化氢的1, 4-二氧六环溶液混合，在室温下搅拌l小时，减压除去酸类物质和低沸 点副产物，得到水溶性光聚合引发剂PI-1。<formula>formula see original document page 11</formula>实施例21)同实施例1步骤l;2 )将0. Olmol 二碳酸二叔丁酯溶于40毫升氯仿溶液后，将其緩 慢滴加到冰浴中的0. lmol丙二胺，0. lmol三乙胺和100毫升氯仿形成的混合溶液中，维持冰浴，搅拌5小时后，自然升温至室温，继续 搅拌8个小时，反应液浓缩后，经二氯曱烷萃取，干燥，浓缩，得到单胺基保护的丙二胺；3 )将0. Olmol 2-羟基-4- ( 2-羟乙氧基)-2-曱基苯丙酮溴代物、 0. Olmol单胺基保护的丙二胺和0. Olmol碳酸钾溶于20毫升乙腈中， 于6(TC下搅拌6小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性光聚合引发剂，其特征在于，所述引发剂的化学结构如通式Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ所示：　＊＊＊　式中，Ｒ↓［１］和Ｒ↓［３］分别选自含有ｎ个亚甲基单元的烷基链，１＜ｎ＜６；　Ｒ↓［２］为异丙基或２－异丁基；　Ｒ为氯离子或三氟 醋酸根离子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晶，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]