具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法技术

本发明专利技术涉及具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，通过过硫酸盐氧化葫芦脲得到单羟基葫芦脲及双羟基葫芦脲，在强碱氢化钠的存在下进一步反应得到单炔基葫芦脲及双炔基葫芦脲，通过点击反应与不同结构的叠氮官能化聚合物制备具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物。通过本发明专利技术的方法制备的聚合物，结构规整，性质丰富，可控性高，同时结合了葫芦脲在自组装方面的优势，在基础研究、药物输运、细胞负载、功能材料设计以及生化分析等多个领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法
本专利技术涉及一类聚合物的制备方法，具体涉及一类含有葫芦脲结构的聚合物的制备方法，特别涉及葫芦脲封端聚合物的制备方法、葫芦脲星型聚合物的制备方法以及葫芦脲主链聚合物的制备方法，属于有机合成

技术介绍
葫芦脲是一类由亚甲基桥联甘脲单元构成的大环主体分子，依据构成其大环的甘脲单元数量，其家族包含葫芦[5]脲、葫芦[6]脲、葫芦[7]脲、葫芦[8]脲和葫芦[10]脲等一系列成员。作为一类主体分子，其与相应的客体分子表现出良好的结构选择性以及极佳的结合强度。另外，葫芦脲化学结构稳定，生物毒性低，生物相容性良好。文献研究显示葫芦脲在药物运输控释、分析检测、富集分离、新型功能材料构筑等诸多领域都由巨大的应用潜力。然而，葫芦脲极差的溶解性与难以官能化的特点阻碍了其进一步的应用。构筑含有葫芦脲结构的聚合物不仅为提供克服葫芦脲的缺点、发挥葫芦脲优势提供了一种可行方法，而且可以进一步拓展葫芦脲的应用方式和范围。例如：文献Biomaterials,2011,32,7687-7694报道了葫芦脲接枝透明质酸的方法，文献J.Polym.Sci.,PartA:Polym.Chem.,2015,53,1748-1752及中国专利文件CN104086691A公开了一种含有葫芦脲结构的聚合物的制备方法，中国专利文件CN103183743A公开了一种葫芦脲[6](CB[6])接枝壳聚糖的制备方法。此外，文献ACSNano,2012,6,2960–2968及ScientificReports,2016,DOI:10.1038/srep20722等报道了利用含有葫芦脲结构的聚合物进一步构筑超分子水凝胶的方法。然而，目前国内外报到的带有葫芦脲结构的聚合物仅限于侧链聚合物及支化聚合物两种拓扑结构。所以，需要寻找一类可以有效制备各种拓扑结构的葫芦脲聚合物的方法，具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种可以有效制备各种拓扑结构葫芦脲聚合物的方法，包括葫芦脲封端聚合物的制备方法、葫芦脲星型聚合物的制备方法以及葫芦脲主链聚合物的制备方法。本专利技术提供的葫芦脲封端聚合物如式(Ⅶ)、式(Ⅸ)所示，葫芦脲星型聚合物如式(Ⅺ)所示，葫芦脲主链聚合物如式(Ⅻ)所示。本专利技术的技术方案如下：一种具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，包括步骤如下：(1)将式(I)所示葫芦脲羟基化，得到含有式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲、式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲和其它多羟基葫芦脲的混合物；(2)将含有式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲、式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲和其它多羟基葫芦脲的混合物进行分离纯化，得到式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲和式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲；(3)将式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲在氢化钠作用下，与溴丙炔反应，得到式(Ⅳ)所示的单炔基葫芦脲；(4)将式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲在氢化钠作用下，与溴丙炔反应，得到式(Ⅴ)所示的双炔基葫芦脲；(5)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅶ)所示单葫芦脲封端聚合物；或者，(6)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅸ)所示双葫芦脲封端聚合物；或者，(7)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅹ)所示叠氮官能化的星型聚合物反应，即得式(Ⅺ)所示葫芦脲星型聚合物；或者，(8)将式(Ⅴ)所示双炔基葫芦脲与式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅻ)所示的葫芦脲主链聚合物；葫芦脲封端聚合物的合成：葫芦脲星型聚合物的合成：葫芦脲主链聚合物的合成：本专利技术中，式(Ⅰ)所示葫芦脲化学结构如下：根据本专利技术，优选的，步骤(1)中葫芦脲羟基化的过程如下：将葫芦脲分散到水中，加入3,3’-(1,8-二亚辛基)-双-(1-乙基咪唑)二溴盐，形成均相溶液；所得溶液加入过硫酸盐进行氧化反应，得到含有式(Ⅱ)、式(Ⅲ)和其它多羟基葫芦脲的混合物；优选的，葫芦脲、3,3’-(1,8-二亚辛基)-双-(1-乙基咪唑)二溴盐、过硫酸盐的质量比为(0.1–2)：(0.05–1)：(0.05–1)；葫芦脲的质量与水的体积之比为(0.1–2)：(10–100)g/mL。根据本专利技术，优选的，步骤(2)中分离纯化过程在色谱柱中进行；优选的，色谱柱中的填料为大孔树脂；进一步优选三菱化工CHP大孔树脂。根据本专利技术，优选的，步骤(3)中，单羟基葫芦脲、氢化钠和溴丙炔的质量比为(0.05–0.5)：(0.05–0.2)：(0.05–1)；步骤(4)中，双羟基葫芦脲、氢化钠和溴丙炔的质量比为(0.05–0.5)：(0.05–0.2)：(0.05–1)；优选的，步骤(3)和步骤(4)所述反应在强极性的非质子溶剂中进行，进一步优选的，所述的强极性的非质子溶剂为二甲基亚砜或者N,N’-二甲基甲酰胺；优选的，步骤(3)与步骤(4)的反应产物由与反应溶剂互溶的其他溶剂沉淀、洗涤纯化得到；进一步优选用甲醇或丙酮进行沉淀、洗涤纯化。根据本专利技术，优选的，步骤(5)、(6)、(7)中式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物、式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物和式(Ⅹ)所示叠氮官能化的星型聚合物为端基叠氮官能化的聚乙二醇；进一步优选的，式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物为α-叠氮-ω-甲基聚乙二醇2000、α-叠氮-ω-甲基聚乙二醇4000。进一步优选的，式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物为α,ω-叠氮聚乙二醇2000、α,ω-叠氮聚乙二醇4000。进一步优选的，式(Ⅹ)所示叠氮官能化的星型聚合物为叠氮封端四臂聚乙二醇10000。根据本专利技术，优选的，步骤(5)中反应过程如下：将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲分散到水中，加入氯化钾，滤除不溶物，得到澄清溶液；向该溶液中加入式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物，加入三[1-(3-羟丙基)-1H-1,2,3-三唑-4-基]甲醇与氯化亚铜的配合物作为催化剂进行反应，反应结束后，透析除掉氯化钾及催化剂，冻干溶液，得到式(Ⅶ)所示单葫芦脲封端聚合物；优选的，单炔基葫芦脲、氯化钾的质量比为(0.05g–0.2)：(0.05–0.1)；单炔基葫芦脲的质量与水的体积之比为(0.05g–0.2)：(10–100)g/mL；式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物加入摩尔量为单炔基葫芦脲摩尔量的20％-100％；催化剂的加入摩尔量为单炔基葫芦脲摩尔量的2％-20％。根据本专利技术，优选的，步骤(6)中反应过程如下：将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲分散到水中，加入氯化钾，滤除不溶物，得到澄清溶液；向该溶液中加入式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物，加入三[1-(3-羟丙基)-1H-1,2,3-三唑-4-基]甲醇与氯化亚铜的配合物作为催化剂进行反应；反应结束后，透析除掉氯化钾及催化剂，冻干溶液，得到式(Ⅸ)所示双葫芦脲封端的聚合物；优选的，单炔基葫芦脲、氯化钾的质量比为(0.05g–0.2)：(0.05–0.1)；单炔基葫芦脲的质量与水的体积之比为(0.05g–0.2)：(10–100)g/mL；式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物加入摩尔量为单炔基葫芦脲摩尔量的20％-100％；催化剂的加入摩尔量为单炔基葫芦脲摩尔量的2％-20％。根据本专利技术，优选的，步骤(7)中反应过程如下：将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，包括步骤如下：(1)将式(I)所示葫芦脲羟基化，得到含有式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲、式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲和其它多羟基葫芦脲的混合物；(2)将含有式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲、式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲和其它多羟基葫芦脲的混合物进行分离纯化，得到式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲和式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲；(3)将式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲在氢化钠作用下，与溴丙炔反应，得到式(Ⅳ)所示的单炔基葫芦脲；(4)将式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲在氢化钠作用下，与溴丙炔反应，得到式(Ⅴ)所示的双炔基葫芦脲；(5)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅶ)所示单葫芦脲封端聚合物；或者，(6)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅸ)所示双葫芦脲封端聚合物；或者，(7)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅹ)所示叠氮官能化的星型聚合物反应，即得式(Ⅺ)所示葫芦脲星型聚合物；或者，(8)将式(Ⅴ)所示双炔基葫芦脲与式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅻ)所示的葫芦脲主链聚合物；

【技术特征摘要】
1.一种具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，包括步骤如下：(1)将式(I)所示葫芦脲羟基化，得到含有式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲、式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲和其它多羟基葫芦脲的混合物；(2)将含有式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲、式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲和其它多羟基葫芦脲的混合物进行分离纯化，得到式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲和式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲；(3)将式(Ⅱ)所示单羟基葫芦脲在氢化钠作用下，与溴丙炔反应，得到式(Ⅳ)所示的单炔基葫芦脲；(4)将式(Ⅲ)所示双羟基葫芦脲在氢化钠作用下，与溴丙炔反应，得到式(Ⅴ)所示的双炔基葫芦脲；(5)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅶ)所示单葫芦脲封端聚合物；或者，(6)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅸ)所示双葫芦脲封端聚合物；或者，(7)将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲与式(Ⅹ)所示叠氮官能化的星型聚合物反应，即得式(Ⅺ)所示葫芦脲星型聚合物；或者，(8)将式(Ⅴ)所示双炔基葫芦脲与式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物反应，即得式(Ⅻ)所示的葫芦脲主链聚合物；2.根据权利要求1所述的具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中葫芦脲羟基化的过程如下：将葫芦脲分散到水中，加入3,3’-(1,8-二亚辛基)-双-(1-乙基咪唑)二溴盐，形成均相溶液；所得溶液加入过硫酸盐进行氧化反应，得到含有式(Ⅱ)、式(Ⅲ)和其它多羟基葫芦脲的混合物；优选的，葫芦脲、3,3’-(1,8-二亚辛基)-双-(1-乙基咪唑)二溴盐、过硫酸盐的质量比为(0.1–2)：(0.05–1)：(0.05–1)；葫芦脲的质量与水的体积之比为(0.1–2)：(10–100)g/mL。3.根据权利要求1所述的具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中分离纯化过程在色谱柱中进行；色谱柱中的填料为大孔树脂。4.根据权利要求1所述的具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，单羟基葫芦脲、氢化钠和溴丙炔的质量比为(0.05–0.5)：(0.05–0.2)：(0.05–1)；步骤(4)中，双羟基葫芦脲、氢化钠和溴丙炔的质量比为(0.05–0.5)：(0.05–0.2)：(0.05–1)；优选的，步骤(3)和步骤(4)所述反应在强极性的非质子溶剂中进行，所述的强极性的非质子溶剂为二甲基亚砜或者N,N’-二甲基甲酰胺；优选的，步骤(3)与步骤(4)的反应产物由与反应溶剂互溶的其他溶剂沉淀、洗涤纯化得到。5.根据权利要求1所述的具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(5)、(6)、(7)中式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物、式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物和式(Ⅹ)所示叠氮官能化的星型聚合物为端基叠氮官能化的聚乙二醇；优选的，式(Ⅵ)所示单叠氮官能化的聚合物为α-叠氮-ω-甲基聚乙二醇2000、α-叠氮-ω-甲基聚乙二醇4000；优选的，式(Ⅷ)所示双叠氮官能化的聚合物为α,ω-叠氮聚乙二醇2000、α,ω-叠氮聚乙二醇4000；优选的，式(Ⅹ)所示叠氮官能化的星型聚合物为叠氮封端四臂聚乙二醇10000。6.根据权利要求1所述的具有多种拓扑结构的葫芦脲聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(5)中反应过程如下：将式(Ⅳ)所示单炔基葫芦脲分散到水中，加入氯化钾，滤除不溶物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭业邦，陈浩，侯胜珍，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37