氨基聚乙二醇范文

氨基聚乙二醇范文（精选3篇）

氨基聚乙二醇 第1篇

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Varian 400 MHz核磁共振波谱仪(美国Varian公司);150 mL高压釜(大连理工大学化工学院,化工机械厂)。PEG (Mw=2000)、TsCl、二氯甲烷、吡啶、四氢呋喃、乙醚等试剂均为市售分析纯。

1.2 双端氨基聚乙二醇的合成

1.2.1 聚乙二醇对甲苯磺酸酯1合成[12]

PEG (40.0 g,20.0 mmol)溶于200 mL二氯甲烷中,在1 h内缓慢向二氯甲烷溶液中滴加含有TsCl(11.4 g,60.0 mmol)的100 mL吡啶溶液,室温搅拌反应,TLC跟踪反应进程,反应24 h后结束。3 mol/L的盐酸洗涤有机相(150 mL3)合并有机相,缓慢向其加入固体碳酸氢钠,同时剧烈搅拌,直至没有气泡后,过滤浓缩得淡黄色固体粗产品。室温条搅拌下将粗产品溶于20 mL的四氢呋喃中,缓慢向其中加入过量乙醚,0℃下冷冻10 h,析出大量沉淀后过滤,真空干燥得白色蜡状固体30.0 g,收率65%。1H NMR(CDCl3,400 MHz,TMS):d 2.38 (s,6 H),3.51～3.63(m,176 H),4.09 (t,J=4.6 Hz,4 H),7.29 (d,J=8.0Hz,4 H),7.74 (d,J=8.0 Hz,4 H).

1.2.2 双端氨基聚乙二醇2的合成

PEG-OTs (23.1 g,10.0 mmol),80 mL氨水,分别加入到150 mL高压釜中,于140℃密闭反应6小时后,冷却至室温,二氯甲烷萃取水相(50 mL3),合并有机相后,加入100 mL的氢氧化钠水溶液(C=1moL/L),搅拌4小时后静置,合并有机相,饱和食盐水(100 mL3)洗涤至pH=7后,经无水硫酸钠干燥12小时,过滤浓缩得到白色固体16.2 g,收率70%。1H NMR (CDCl3,400 MHz,TMS):d 2.86 (t,J=5.0Hz,4H),3.51 (t,J=5.2 Hz,4H),3.55～3.62 (m,172H).

2 结果与讨论

2.1 聚乙二醇对甲苯磺酸酯1合成及表征

PEG与TsCl进行酯化反应,反应活性不高(图2)。这主要是因为PEG的分子中含有较多的氧乙烯链(n=44),而起较多的氧乙烯链互相包埋缠绕形成较大的空间位阻,不利于TsCl与PEG分子末端的羟基发生碰撞,因此酯化反应时间相应要延长到24小时。整个酯化反应通过TLC检测,当反应完全的时候,停止反应,因为过量的对甲苯磺酰氯,在反应过程中会不断水解成氯化氢,而反应体系中的酸可以导致PEG链的断裂[1]。产物通过简单的沉淀-洗涤的方法,就可以得到目标产物。

通过1H NMR对中间体PEG-OTs的结构进行表征(图3)。d 2.38为苯环上4位上连有的甲基的化学位移,d 3.51～3.63是氧乙烯链中氢原子的化学位移,d 4.09是与对甲苯磺酸酯相连亚甲基的化学位移,d7.29,7.74则分别是苯环2和3位上氢原子的化学位移。其中2.38与4.09处的峰面积比为3:2,表明聚乙二醇是双磺酸酯化的;而3.51～3.63与4.09处的峰面积比44:1与所用聚乙二醇原料PEG-2000基本一致。

2.2 双端氨基聚乙二醇2合成及表征

PEG-OTs作为N烷基化试剂进攻氨,发生亲电取代反应生成带有双正电荷的氨基共聚物后[10,11],与碱液中和后,进一步经过简单的萃取就可以生成目的产物。OTS基团离去是整个反应的关键。通过比较PEG-OTs与Amino-PEG的1H NMR发现(图4和图5):OTS基团是一个很好的离去基团(离去率近乎100%),所以上述反应在140℃的高压釜中很容易进行。

通过1H NMR对Amino-PEG结构进行表征(图5)。d 2.02为氨基上氢原子的化学位,d 2.86为与氨基相连的α位亚甲基氢原子的化学位移,d 3.51是与氨基相连的β位亚甲基氢原子的化学位移。而3.55～3.62是氧乙烯链中氢原子的化学位移。

3 结论

以吡啶为缚酸剂,二氯甲烷为溶剂,室温下PEG与TsCl发生酯化反应,制备出PEG-OTs,收率65%。以氢氧化钠为缚酸剂,PEG-OTs进一步与氨水在高压釜内140℃下密闭反应得到Amino-PEG,收率70%。PEG-OTs及Amino-PEG结构经过1H NMR表征。Amino-PEG的应用性能正在进一步研究。

参考文献

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氨基聚乙二醇 第2篇

聚乙二醇ω-氨基酸是指聚乙二醇两端的羟基分别修饰成氨基和羧基,类似于氨基酸结构的衍生物。由于聚乙二醇分子的两端是均是羟基,在对药物分子或纳米材料修饰时反应活性较低且易出现两端同时交联。聚乙二醇ω-氨基酸不仅同时具有较高反应活性的羧基和氨基[5],还可以避免聚乙二醇两端同时交联的发生。目前,关于聚乙二醇ω-氨基酸的制备的报道很少,如Zhang S等[6]利用氰化甲基钾引发环氧乙烷聚合得到聚乙二醇ω-氨基酸。由于环氧乙烷开环聚合过程难以精确控制,会伴随一定量副产物且很难得到较窄的分子量单分散性,再加上环氧乙烷易燃和高毒性的缺点,常给聚乙二醇ω-氨基酸的制备带来危险。另一方面,也可以直接对聚乙二醇端基修饰得到聚乙二醇ω-氨基酸。Zalipsky S等[7]将过量聚乙二醇与氯化亚砜反应得到一个末端羟基被氯代的聚乙二醇,再对单氯代聚乙二醇的两端分别进行修饰得到聚乙二醇ω-氨基酸。但这些方法具有不易操作、分离纯化繁琐等缺点。

我们利用液相合成和固相合成相结合的方法,以分子量为1000的聚乙二醇为模型,经氧化、固相合成、叠氮化和Curtius重排四步反应得到聚乙二醇ω-氨基酸。该方法可以直接利用商品化的聚乙二醇为原料,有效避免环氧乙烷聚合带来的缺点,同时结合固相合成,可以提高产率并减少液相合成中分离纯化的繁琐步骤。所得到的的聚乙二醇ω-氨基酸的羧基和氨基分别采用甲酯基和叔丁氧羰基保护,可分别在碱性和酸性条件下选择性脱除,方便与其他基团交联[8,9]。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片),美国Nicolet公司;Bruker AV500核磁共振谱仪,瑞士Bruke 公司;LCMS-2010型液相色谱质谱联用仪,日本岛津公司。

聚乙二醇(分析纯,平均分子量1000),Sigma公司;2-氯三苯甲基氯树脂(交联度1%DVB,取代度0.95 mmol·g-1, 100~200目),天津南开和成科技有限公司;N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶,吉尔生化有限公司;叠氮化钠、氯甲酸乙酯、N,N-二环己基碳二亚胺(分析纯),萨恩化学技术有限公司;2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、三氟乙酸,阿法埃莎化学有限公司;其余试剂均为市售分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1 α,ω-二羧基聚乙二醇的合成

α,ω-二羧基聚乙二醇参考文献[10]的方法合成,合成路线如图1所示。称取6 g 聚乙二醇,0.12 g溴化钠,0.01 g TEMPO溶解在20 mL水中。将反应瓶置于冰浴下,量取26 mL次氯酸钠溶液(有效氯>10%)加入,并滴加4 mol·L-1盐酸调节pH值在10左右。反应过程中维持反应温度为0 ℃及pH值为10左右,反应2 h。反应结束后,加入3 mL乙醇终止反应,并滴入4 mol·L-1盐酸调节pH值小于2。反应混合液用乙醚洗涤3~5次,直至乙醚相为无色为止。取水相并加入二氯甲烷萃取3次,萃取液经无水硫酸钠干燥后减压蒸馏除去溶剂,真空干燥后得α,ω-二羧基聚乙二醇5.93 g,产率96.1%。

1.2.2 α-羧基-ω-甲酯基聚乙二醇的合成

称取2 g 2-氯三苯甲基氯树脂并置于二氯甲烷中溶胀10 min。称取5 g α,ω-二羧基聚乙二醇溶解于少量二氯甲烷,并与树脂混合,接着滴加2.5 mL N,N-二异丙基乙胺(DIEA),室温下反应2.5 h。反应结束后将树脂二氯甲烷冲洗1次,向树脂中加入二氯甲烷和甲醇的混合液(其体积比为17:3),并滴加2.5 mL的DIEA,室温下继续反应30 min。反应结束后,用二氯甲烷洗涤树脂3次。称重法估算α,ω-二羧基聚乙二醇的上载率为48%。

向树脂中加入40 mL二氯甲烷和甲醇的混合液(其体积比为17:3),加入280 mg N,N-二环己基碳二亚胺(DCC)和6 mg 4-二甲氨基吡啶(DMAP),于室温下反应24 h。反应过程中采用孔雀石绿显色试验[11]监测反应进程。取少量树脂,用甲醇洗涤,加入2 mL孔雀石绿的乙醇溶液并滴加一滴三乙胺,反应2 min,用乙醇洗涤树脂直至洗涤液为无色,观察树脂的颜色,若树脂颜色呈绿色则表示反应未完全,须继续反应;若树脂呈黄色则表示反应完全。待反应完全后,树脂用二氯甲烷洗涤3次,甲醇和乙醚各洗涤1次。

向树脂加入30 mL 含1%三氟乙酸(TFA)的二氯甲烷溶液,室温下裂解20 min。滤除树脂,收集滤液并减压蒸馏除去溶剂,真空干燥得α-羧基-ω-甲酯基聚乙二醇0.88 g。

1.2.3 α-叠氮羰基-ω-甲酯基聚乙二醇的合成

将得到的α-羧基-ω-甲酯基聚乙二醇溶于丙酮和少量水的混合溶液中,冰浴下磁力搅拌溶解。滴加0.18 mL三乙胺和0.12 mL氯甲酸乙酯,反应30 min,然后加入82 mg叠氮化钠的水溶液,继续反应1 h。反应结束后旋蒸,加入少量冰水,二氯甲烷萃取,旋蒸,再经真空干燥得α-叠氮羰基-ω-甲酯基聚乙二醇0.74 g,产率82.1%。

1.2.4 聚乙二醇ω-氨基酸的合成及纯化

将上一步的α-叠氮羰基-ω-甲酯基聚乙二醇溶于少量二氯甲烷中,磁力搅拌下滴加至50 mL叔丁醇中,80 ℃回流反应5h。反应结束后,减压蒸馏除去溶剂得粗产品。再经硅胶柱层析分离,洗脱液为氯仿/甲醇(5:1,V/V),真空干燥得聚乙二醇ω-氨基酸0.68 g,产率89.2%。

1H NMR(500 MHz, CDCl3)δ 4.13(s, 2H), 3.71(s, 3H), 3.69~3.61(m, 81H), 1.41(s, 9H); IR(KBr)v: 3428, 2911, 2877, 1704, 1646, 1520, 1456, 1351, 1101 cm-1; MS(TOF MS EI+)ESI-MS m/z: calcd for C47H90O+24 1077.54 [M+K+]+, found 1077.52。

2 结果与讨论

2.1 聚乙二醇ω-氨基酸的合成

我们采用直接对聚乙二醇的端基进行化学修饰的方法合成聚乙二醇ω-氨基酸。由于聚乙二醇两端的羟基完全相同,利用液相合成直接对聚乙二醇的端基进行不同的修饰非常困难。而固相有机合成是将化合物分子固定在固相载体(大多为树脂)上,然后再在溶液中与其他化合物进行反应,可以有效解决这个问题[12]。早期固相合成主要用于多肽的合成,后来逐渐发展到其他有机化合物的合成。本文中,我们以聚乙二醇为原料,先在液相中合成得到α,ω-二羧基聚乙二醇,再利用固相有机合成的方法合成了α-羧基-ω-甲酯基聚乙二醇,后经过液相合成得到聚乙二醇ω-氨基酸。该方法具有以下优点:(1)可直接用商品化的聚乙二醇为原料;(2)反应条件温和,便于操作;(3)固相合成方法的引入简化了分离纯化步骤;(4)直接得到端基保护的聚乙二醇ω-氨基酸,在酸性和碱性的条件下选择性脱除后,方便与其他基团交联。

2.2 聚乙二醇ω-氨基酸的红外光谱表征

图2为聚乙二醇ω-氨基酸的红外光谱图。在谱图上3428 cm-1附近可以看到一个宽的单峰,这归属于N-H伸缩振动吸收。在2911~2877 cm-1之间出现甲基和亚甲基的C-H伸缩振动吸收。1704 cm-1附近显示酯基中C=O的伸缩振动吸收峰。1646 cm-1附近显示叔丁氧羰基中C=O的伸缩振动吸收峰。1520 cm-1附近出现N-H的变形振动。1456~1351 cm-1之间出现甲基和亚甲基的变形振动。1251 cm-1附近显示C-N的伸缩振动吸收峰。1101 cm-1附近显示较强的C-O的变形振动。

2.3 聚乙二醇ω-氨基酸的核磁共振氢谱表征

图3为聚乙二醇ω-氨基酸的核磁共振氢谱图。叔丁氧羰基上9个质子的化学位移在1.41 ppm出现。3.60~3.61 ppm可指认为聚乙二醇主链上亚甲基上的质子峰。3.69 ppm可指认为与仲氨基相连的亚甲基上的质子峰。3.71 ppm可指认为酯基的质子峰。4.13 ppm可指认为与酯基相连的亚甲基的质子峰。

2.4 聚乙二醇ω-氨基酸的质谱表征

如图4所示,聚乙二醇ω-氨基酸的质谱图呈现正态分布,且每相邻的两个峰值相差44左右,这是由于聚乙二醇属于聚合物,且单元链CH2CH2O的分子量为44引起的。聚乙二醇ω-氨基酸的平均分子量为1038.58,1077.54峰归属为[M+K+]+峰。因而,从质谱图可证明聚乙二醇ω-氨基酸的结构。

3 结 论

聚乙二醇硬脂酸酯的合成与应用 第3篇

1 聚乙二醇硬脂酸酯的定义

所谓的聚乙二醇双硬脂酸酯 (DS6000) 是工业生产活动中重要的原材料之一, 由于其具有较高的高乳化能力、低泡沫力和良好润湿性能, 使得这种非离子表面活性剂可以替代脂肪醇聚氧乙烯, 在日用化学、食品、农药、纺织、金属加工等领域具有极大的利用率, 并有逐年增多的迹象, 特别是在“十五”期间, 聚乙二醇双硬脂酸酯是精细化工产品中重点的研究对象。

目前, 研究聚乙二醇硬脂酸酯合成主要有乙氧基化法、直接酯化法和酰氯醇解法三种方法。其中乙氧基化法主要利用的是环氧乙烷和脂肪酸药品, 使得在碱性条件下进行反应, 虽然这类产品的纯度较高, 但是采用乙氧基化法中使用的环氧乙烷具有较高的反应活性, 对实验研究的控制力度较弱, 同时环氧乙烷在实验过程中要求的工艺条件也非常严格, 必须在氮气保护和高压釜内进行。采用直接酯化法合成聚乙二醇硬脂酸酯也有很多的缺点弊端, 主要是在实验过程中其反应时间长, 操作条件严格, 反应温度高, 很容易腐蚀设备, 其增稠性不十分理想。酰氯醇解法操作复杂, 反应时间长, 更重要的是其操作对环境的影响较大, 使用上具有较低的安全性。为此, 本文主要采用的是以聚乙二醇6000 (PEG6000) 和硬脂酸单甘油酯 (MG) 为原料, 采用酯交换法制备DS6000。这种方法不仅操作简单, 而且原材料也很廉价, 具有很高的经济效益。

2 聚乙二醇硬脂酸酯的市场应用及需求

聚乙二醇脂肪酸酯是一种具有高乳化能力、低泡沫力和具有良好润湿性能的非离子表面活性剂, 在化纤、食品、石油等工业领域主要利用聚乙二醇脂肪酸酯优良性能。聚乙二醇脂肪酸酯可用作润滑剂、乳化剂和破乳剂, 在在石油加工行业较为常见。在生产油田中, 其注水清理剂、碱度控制剂、消泡剂、海上溢油处理剂、重油助燃剂、防腐剂、除锈剂等都是具有较高的利用率。同时在日常生活中, 很多牙膏柔软剂、美容霜、化妆水的保湿剂等也是利用了聚乙二醇硬脂酸酯的乳化、分散、增溶性能。聚乙二醇硬脂酸酯也有很大的吸附特性, 具有良好的溶解性, 可以有效的起到去污、扩散、乳化、渗透、起泡、杀菌及抗静电作用。

3 实验部分

3.1 化学药品

本实验以聚乙二醇单硬脂酸酯合成为例, 主要采用的化学药品为聚乙二醇 (400n-8.2~9.1) 、硬脂酸、对甲苯磺酸、硼酸, 试剂均为分析纯。

3.2 操作方法

主要采用的是250ml三口反应瓶进行反应实验, 主要经过电磁搅拌、恒温油浴加热和减压的过程进行硼酸合成。首先将0.338g硼酸和30g聚乙二醇 (1700) 放入到250ml三口反应瓶内, 将温度调节在120℃, 在真空条件下进行电磁搅拌, 使硼酸酯化反应。经过一个小时的反应后, 将其冷却到室温程度, 接着加入0.3428g对甲苯磺酸和硬脂酸3.98g进行三小时的反应合成, 这个时候是酯交换反应。然后将温度调至100℃, 加入蒸馏水10ml, 无水醋酸钠0.1478g, 进行搅拌1个小时, 最后脱水减压形成聚乙二醇单硬脂酸酯产品。

4 实验讨论

4.1 正交试验及结果

本实验的聚乙二醇单硬脂酸酯合成方法主要采用的是正交试验方案, 这类方案可以有效的排除试验中其他因素的干扰和非均衡分散性所造成的误差, 以四因素、四水平为试验基准, 考察指标的平均值, 就可试验出在聚乙二醇单硬脂酸酯合成时所需要的最优条件。本文正交试验见表1。

4.2 反应的影响因素

本文中正交试验中A代表硼酸酯化时间, B代表催化剂浓度, C代表酯交换时间, D代表水解时间, 这四个因素是聚乙二醇单硬脂酸酯合成的重要影响因素, 以单酯收率和酸值进行对优化合成的指标分析, 其极差的结果如表2所示。

由表2可见, A, B, C, D四因素对反应要求指标的影响顺序如下:

4.2.1 单酯收率

催化剂浓度 (B) >硼酸酯化时间 (A) >酯交换时间 (C) >水解时间 (D) 。

4.2.2 酸值

催化剂浓度 (B) >硼酸酯化时间 (A) >酯交换时间 (C) >水解时间 (D) 。

4.3 最佳合成条件的确定

根据表1、表2所示, 可以推测出聚乙二醇单硬脂酸酯合成的最佳条件A2B3C4D1:硼酸酯化时间:120min;催化剂浓度1.5%;酯交换时间:9h;水解时间:40min。

5 结论

本文通过正交试验对聚乙二醇单硬脂酸酯进行合成实验, 通过四种因素考察对聚乙二醇单硬脂酸酯合成的影响, 按单酯收率影响顺序是:B>A>C>D。为此, 聚乙二醇单硬脂酸酯合成的最佳条件A2B3C4D1, 从而合成最佳的聚乙二醇单硬脂酸酯。

摘要：聚乙二醇硬脂酸酯是一种非离子型表面活性剂, 是日常工业生产不可或缺的原材料。主要是因为聚乙二醇硬脂酸酯具有很大的高乳化能力、低泡沫力和具有良好润湿性能等优势, 被广泛的应用到印花乳剂、化妆品乳剂等, 甚至还涉及到诸多的日用化工、食品、纺织、农药以及金属加工等领域。本文首先详细诠释聚乙二醇硬脂酸酯的定义, 总结出聚乙二醇硬脂酸酯的市场应用及需求, 最后通过实验的方法详细分析出聚乙二醇单硬脂酸酯合成方法。

关键词：聚乙二醇硬脂酸酯,合成,应用

参考文献

[1]王春凤, 周国伟, 王熙梁.聚乙二醇模板剂制备介孔材料的研究进展[J].材料导报, 2011, (11)