制备壳聚糖衍生物接枝聚乙二醇侧链的简单方法
第20卷第8期2008年8月化学研究与应用
Che m ical Research and App licati on Vol .20,No .8
Aug .,2008
收稿日期:2008204201;修回日期:2008206218基金项目:湖南省教育厅项目(05C079)
联系人简介:彭圣明(19762),男,在读博士,主要从事生物高分子研究,E 2mail:pengsheng m ing@xtu 1edu 1cn
文章编号:100421656(2008)0821056203
制备壳聚糖衍生物接枝聚乙二醇侧链的简单方法
彭圣明3
,丁永兰,林原斌,丁华兰
(湘潭大学化学学院,教育部环境友好化学与应用重点实验室,湖南 湘潭 411105)
关键词:壳聚糖;活化聚乙二醇单甲醚;接枝聚合物;合成
中图分类号:O636111 文献标识码:A
壳聚糖及其衍生物由于其可再生性、生物相容性以及结构中的多种活性基团,具有多种优良的性质,已经广泛应用于化妆品、食品、医药、农业、环保等多个行业中。近年来,壳聚糖在生物医药方面,如:用作创伤敷料、人造皮肤、止血剂、血液透析膜和药物传递载体等都引起了人们越来越
多的关注[1]
,尤其是在药物的控释、缓释、靶向以及智能释药系统中的应用引起了广大研究者的重视[2,3]。但壳聚糖不溶于普通溶剂,只能在某些酸性介质中溶解,使之加工困难,从而限制了其推广应用,也影响了研究工作的广泛开展。而对壳聚糖进行化学改性,可以改善其溶解性和药剂学性能,使之在药学领域有更广泛用途。聚乙二醇单甲醚(MPEG )是一种不带电荷的线性大分子,可溶于水及绝大多数有机溶剂,由于具有较好的生物相容性且无毒,经常被用来作为药物传递系统的
载体材料[4]
。因此,对壳聚糖与聚乙二醇及衍生物接枝产物的研究,在国内外已经引起了相当的
关注,并且已经取得了一些进展[527]
。
本文采用了一种简单的制备壳聚糖衍生物接枝聚乙二醇侧链方法,即以壳聚糖为原料,将长链辛基作为疏水链引入到壳聚糖的氨基上,可以使壳聚糖的油溶性增强,将活化的MPEG 接枝到壳聚糖的残留氨基上,以提高壳聚糖的水溶性及生物相容性。这样可以得到两亲性的N 2辛基2N 2酰胺化聚乙二醇单甲醚壳聚糖(N 2octyl 2chit osan 2MPEG ),有望作为难溶性药物增溶的载体。
1 实验部分
111 主要仪器与试剂
I m pact 410型傅里叶变换红外光谱仪(美国N icolet 公司);I N OVA2500型核磁共振仪(美国Varian 公司,D 2O 2DCl 混合溶剂溶解,T MS 为内标)。
壳聚糖(济南海得贝海洋生物工程有限公司,β2构型,脱乙酰度>90%,食品级);(Fluka
公司,M n =510×103
);CD I (Fluka 公司);其余试
剂为分析纯或化学纯。112 实验步骤
11211 N 2辛基壳聚糖的制备[8]
将壳聚糖6mmol (按结构单元计算)加入到装有100mL 1%醋酸溶液的三口烧瓶中,搅拌至溶液澄清,再加入正辛醛30mmol,30℃搅拌12h,然后用011mol/L 的氢氧化钠溶液调pH 至415,分批加入10%硼氢化钾溶液4m l,继续搅拌1h,用稀氢氧化钠调pH 至10,抽滤,所得沉淀用蒸馏水洗至中性,沉淀转入索氏提取器分别用乙醇和乙醚各提取24h,除去未反应完的辛醛,常温下真空干燥,得到淡黄色粉。反应式见示例1。
11212 MPEG 2CD I 的制备[9]
在100mL 三口瓶中加10m mol MPEG,20mL 二氧六环2二甲亚砜(2:1),25mmol CD I,保持40℃,搅拌反应22h,冷却,冰水浴中搅拌滴加无水乙醚沉淀产物。用二氧六环2二甲亚砜2无水乙醚(2:1:3)洗涤产物2次。再用无水乙醚洗涤3次,真空干燥得产品MPEG 2CD I 。反应式见示例2。
11213 N 2octyl 2chit osan 2MPEG 的制备[10]
在100mL 三口瓶中加入5mmol N 2辛基壳聚糖和5mmol MPEG 2CD I,溶于017%的盐酸溶液中,保持40℃,搅拌反应12h,冷却至室温,滴加015mol/L 氢氧
第8期彭圣明等:
制备壳聚糖衍生物接枝聚乙二醇侧链的简单方法示例3 合成N 2octyl 2chit osan 2M PEG Sche me 3 The synthesis of N 2octyl 2chit osan 2MPEG
化钠至pH728,冰水浴中搅拌滴加丙酮2无水乙醚
(1∶2)沉淀产物,抽虑,冷水2丙酮(1∶10)洗涤,真空干燥,得产品。反应式见示例3。
2 结果与讨论
211 MPEG 2CD I 的合成
该步反应使用了活化剂CD I,其咪唑结构中具
有一个闭合的大p 键,且其中一个氮原子未成键
的sp 2
轨道有一对孤对电子,所以具有较强的反应活性,能与MPEG 中的羟基反应,得到具有高反应活性、高选择性的酯基咪唑活性中间体,使MPEG 接枝更容易。而且CD I 有许多优点─高效、高选择性,反应条件温和,反应中生成的副产物(二氧化碳和咪唑)无毒。另外在该反应中还应用二氧六环2二甲亚砜(2∶1)为溶剂,较文献报道的以二
氧六环2丙酮为溶剂[10]
的活性要高,因为该复合溶剂为反应物的良性溶剂,使反应更加完全。
212 合成产物结构表征
图1为壳聚糖、N 2辛基壳聚糖和N 2octyl 2chit osan 2MPEG 的红外光谱图,从图中可以看出,N 2n 2C 8H 172CH 由于脂肪链的引入,2875,2920和2966c m 21
附近表征饱和C 2H 伸缩振动的谱带强度
均比壳聚糖有明显的增强,1378和1424c m 21
附近表征C 2H 变形振动的谱带也比较突出。另外,
1599c m 21
附近表征2N 2H 变形振动的谱带随着脂肪
链的引入也相应减弱。且在1467和723cm 21
附近
出现新峰,其中1467c m 21
为亚甲基的C 2H 变形振
动峰,723c m 21
为n ≥4的(CH 2)n 基团的骨架振动峰。C 2O 的三条谱带都相似,说明反应未发生在
羟基上。红外光谱分析说明长链烷基已接到壳聚糖上。从N 2octyl 2chit osan 2MPEG 的谱图中可以看
出,由于新的酰胺的引入,在1660c m 21
附近出现了新的酰胺羰基的伸缩振动峰。证明MPEG 链也成功的接枝在壳聚糖的氨基上。
7
501
化学研究与应用第20
卷
图1 壳聚糖(a)、N2辛基壳聚糖(b)
和N2octyl2chit osan2MPEG(c)的红外光谱图Fig11 I R of chit osan(a),N2octyl2chit osan(b) and N2octyl2chit osan2MPEG(c)
图2 N2octyl2chit osan2M PEG的1H NMR谱图
Fig12 1H NMR of N2octyl2chit osan2M PEG
图2为N2octyl2chit osan2MPEG的1H NMR谱图,与壳聚糖相比,N2octyl2chit osan2MPEG在δ为1125ppm,1109ppm,0188ppm出现了疏水烷基链
的质子吸收峰,分别为与2NH相连的2CH
22,烷基
链的2CH
3
,2CH22,说明烷基链已经成功连接在壳聚糖的氨基上,另外在δ为4140ppm出现了与酰
胺羰基相连的2OCH
22
的吸收峰,证明MPEG链也已经连在壳聚糖氨基上。
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A sim ple m ethod of prepara ti on of graft copolym er of
ch itos an der i va ti ve w ith polyethylene glycol si de
PE NG Sheng2m ing3,D ING Yong2lan,L IN Yuan2bin,D ING Hua2lan
(College of Che m istry,Key Laborat ory of Envir on mentally Friendly Che m istry
and App licati ons ofM inistry of Educati on,Xiangtan University,Hunan Xiangtan411105,China)
Abstract:M PEG which was actived by CD I and Octyl gr oup was intr oduced int o the a m ino gr oup of chit osan;a mphi philic N2octyl2 chit osan2MPEG was synthesized1It’s a si m p le method of p reparati on a mphi philic chit osan derivative1FTI R and1H NMR were used t o characterize the copoly mer1
Key words:chit osan;active of MPEG;graft copoly mer;synthesize
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