新核聚酰胺胺树形分子合成及其增溶叶酸研究

发布时间：2017-08-06 19:23

  本文关键词：新核聚酰胺胺树形分子合成及其增溶叶酸研究

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【摘要】：树形分子是一种具有独特树枝状结构、纳米尺寸的三维球形高分子化合物。由于树形分子具有高度的几何对称性、精确的分子结构、大量的表面官能团、分子内存在空腔及分子量可控等特点，在化学和生物领域有着广泛的应用。尤其在生物医用领域，树形分子的结构允许其对难溶性药物分子（例如抗癌药物分子）进行化学结合或物理封装，形成树形分子-药物传送系统。本论文对树形分子的研究背景、结构特点、合成手段及物化性质等做了介绍，并对树形分子的应用方向进行简单的概括，重点突出了树形分子在药物增溶和癌症治疗中的应用。 聚酰胺胺（Polyamidoamine, PAMAM）树形分子是被最早开发、目前研究最多的树形分子类别。在分析化学、催化剂以及生物医用等领域有着广泛的应用。传统的聚酰胺胺树形分子核单元较小，导致树形分子较为刚性，限制其在生物医药方面的应用潜力。树形分子的柔顺性对其基因转染和药物输送性能有明显影响，而通过增大树形分子的核结构可以有效提高树形分子的柔顺性。本论文尝试以三聚乙二醇双丙烯酸酯为核单元，旨在合成核空间更大，，核内元素更丰富的聚酰胺胺树形分子。但从实验结果看未能合成目标化合物。此外，我们还尝试以过量的三聚乙二醇双丙烯酸酯与乙二胺反应，旨在生成含有三聚乙二醇双丙烯酸酯的支化单元，从而能够利用较长的支化臂来提高整个树形分子的柔顺性。然而，实验结果表明反应较复杂，副产物较多，未能得到所需的长支化臂化合物。结合以上实验结果，我们设计了一种含有酰胺键的双氨基化合物用作树形分子核单元。利用过量的乙二胺与丙烯酸甲酯反应可以得到该目标化合物，以该化合物为初始核，通过重复的迈克尔加成反应和酰胺化反应合成得到1代到4代的新核聚酰胺胺树形分子，并对其进行FT-IR和1H NMR结构表征。这些化合物不但具有传统乙二胺核聚酰胺胺树形分子的结构特点，而且其内部核单元变长并带有酰胺基团。核空间的增大将有利于提高树形分子的柔顺性，以及其作为助剂增溶难溶性药物分子的能力。 大多数有机药物分子的低水溶性限制了其在实际中的应用。叶酸是一种B族维生素，是机体细胞生长繁殖必需物质，然而其在水中的溶解度较低。本论文以叶酸为模型分子，分别在酸性与碱性条件下，比较了叶酸在树形分子和小分子（乙二胺）溶液中的溶解度，并研究了不同末端官能团下树形分子对叶酸溶解度的影响，研究并归纳了不同代数的树形分子对叶酸的溶解趋势。通过对树形分子/叶酸溶液进行核磁表征，分析了树形分子增溶叶酸的机理。结果表明，叶酸的离子化作用在整个增溶过程中起主导作用。在酸性条件下，叶酸的离子化程度较弱，树形分子通过内部空腔的包覆作用增溶；在碱性条件下，叶酸的离子化程度增强，与树形分子表面氨基产生静电相互作用，导致叶酸的溶解度明显增加。与树形分子相比，乙二胺的末端氨基更加自由，所以在碱性条件下增溶效果比树形分子更好；而在酸性条件下，乙二胺增溶效果并不明显，说明了树形分子的树形结构在此条件下对叶酸的增溶更具有优势。 最后，本论文研究了所合成的新核聚酰胺胺树形分子在酸性条件下，对叶酸的增溶效果。结果表明，与传统的聚酰胺胺树形分子相比，在低代时，新核树形分子因核单元大，结构更开放，而包覆效果较弱，增溶效果不如传统树形分子；随着树形分子代数的增加，新核树形分子的结构更加紧凑，得到的高代树形分子具有更大的内核空腔，从而有利于叶酸的包覆，增溶效果更好。
【关键词】：聚酰胺胺树形分子 核单元 叶酸 增溶 柔顺性
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 目录10-14
• 第1章 文献综述14-36
• 1.1 树形分子的研究与发展14-15
• 1.2 树形分子的结构特点及性质15-17
• 1.3 树形分子的合成方法17-21
• 1.3.1 发散法合成18
• 1.3.2 收敛法合成18-19
• 1.3.3 发散-收敛合成法19-20
• 1.3.4 Click 合成法20-21
• 1.4 树形分子的潜在性能研究21-24
• 1.4.1 树形分子的生物降解性能21-23
• 1.4.2 树形分子的毒性及免疫原性23-24
• 1.4.3 树形分子的抗菌性能24
• 1.5 树形分子的应用24-30
• 1.5.1 树形分子作为纳米模板25
• 1.5.2 树形分子作为自组装分子25-26
• 1.5.3 树形分子用于介导基因转染26
• 1.5.4 树形分子用于药物增溶26-30
• 1.6 树形分子在癌症治疗中的作用30-32
• 1.7 树形分子在生物医用领域的应用32
• 1.8 小结32-33
• 1.9 论文研究的意义及内容33-36
• 1.9.1 选题思想33-34
• 1.9.2 研究内容34-36
• 第2章 新核聚酰胺胺树形分子的探索合成及表征36-58
• 2.1 研究意义36
• 2.2 合成方法一36-43
• 2.2.1 实验药品36-37
• 2.2.2 实验仪器37
• 2.2.3 实验策略37-38
• 2.2.4 实验讨论38-43
• 2.2.4.1 红外表征（FT- IR）38-40
• 2.2.4.2 核磁表征（1H NMR）40-43
• 2.2.4.3 分析原因43
• 2.3 合成方法二43-45
• 2.3.1 研究意义43
• 2.3.2 实验策略43-44
• 2.3.3 分析原因44-45
• 2.4 新核聚酰胺胺树形分子的合成及表征45-56
• 2.4.1 研究意义45
• 2.4.2 研究内容45
• 2.4.3 实验部分45-48
• 2.4.3.1 核的合成47
• 2.4.3.2 G0.5 的合成47-48
• 2.4.3.3 G1 的合成48
• 2.4.3.4 G1.5 的合成48
• 2.4.4 结构表征48-56
• 2.4.4.1 红外表征48-51
• 2.4.4.2 核磁表征（1H NMR）51-56
• 2.5 本章小结56-58
• 第3章 乙二胺核树形分子增溶叶酸的研究58-72
• 3.1 研究意义58-59
• 3.2 研究内容59
• 3.3 实验药品及仪器59-60
• 3.3.1 实验药品59
• 3.3.2 实验仪器59-60
• 3.4 实验步骤60-61
• 3.4.1 叶酸的标准曲线60
• 3.4.2 增溶实验60-61
• 3.5 讨论61-67
• 3.5.1 碱性条件下对叶酸的溶解61-64
• 3.5.1.1 末端基团对叶酸溶解的影响61-63
• 3.5.1.2 末端氨基数目相同的整代树形分子比较63
• 3.5.1.3 小分子与整代树形分子比较63-64
• 3.5.2 酸性条件下对叶酸的溶解64-67
• 3.5.2.1 末端基团对叶酸溶解的影响64-66
• 3.5.2.2 末端氨基数目相同的整代树形分子比较66
• 3.5.2.3 小分子与整代树形分子比较66-67
• 3.6 树形分子增溶叶酸的机理探究67-71
• 3.6.1 酸性条件下各代树形分子-叶酸的核磁表征68-69
• 3.6.2 碱性条件下各代树形分子-叶酸的核磁表征69-71
• 3.7 本章小结71-72
• 第4章 新核树形分子增溶叶酸的研究72-76
• 4.1 研究意义和内容72
• 4.2 实验部分72-73
• 4.3 结果讨论73-75
• 4.3.1 整代树形分子的比较73
• 4.3.2 低代的树形分子比较73-74
• 4.3.3 高代树形分子比较74-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第5章 总结76-78
• 参考文献78-88
• 攻读硕士期间已发表的论文88-90
• 致谢90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郑世昭,徐伟箭;树枝状大分子的合成与研究进展[J];化工新型材料;2003年11期

2 侯昭升,张其震,朱鸣岗;树形大分子的研究进展及现状[J];山东化工;2002年02期

本文编号：631153