丙烯酸、丙烯醇、乙烯基咪唑三元共聚物的合成

第40卷第4期化工新型材料Vol 40 No 42012年4月NEW CHEMICAL MATERIALS·153丙烯酸、丙烯醇、乙烯基咪唑三元共聚物的合成余磊12韓雅莉1·張衛麗1(1.廣東工業(yè)大學(xué)輕工與化工學(xué)院,廣州510006;2.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院制藥系,廣州510520)摘要通過(guò)沉淀聚合的方法,采用偶二異丁基腈為引發(fā)劑,將乙烯基咪哩、丙烯酸、丙烯酶三元共聚,制備了一種具有類(lèi)似于纖溶酶生物活性的新型高分子。探討了合成條件對聚合過(guò)程、黏度及分子量的影響,并對利用紅外光譜(IR)和核磁共搛(NMR)對該共聚物進(jìn)行了結構表征。纖維蛋白平板實(shí)驗誣實(shí)該共聚物能溶解血栓關(guān)鍵詞丙烯酸,丙烯醇,乙烯基咪,三元共聚物Synthesis of a terpolymer from acrylic acid, allyl alcohol and vinyl imidazoleYu Lei.2 Han Yali Zhang Weili(1. Faculty of Light and Chemical, Guangdong University? of Technology, Guangzhou510006:rtment of Pharmacy, Guangdong Food and Drug Vocational College, Guangzhou 510520)Abstract A new kind of fibrinolytic polymer was synthesized by precipitation polymerization with raw materials ofacrylic acid, allyl alcohol and vinyl imidazole, and with azobisisobutylnitrile as initiator. The effects of synthesis conditionson the polymerization process, viscosity and molecular weight of obtained copolymers were diseussed. The copolymer wascharacterized by infrared spectrum(IR)and nuclear magnetic resonance spectrum(NMR), and its fibrinolytic activity wasdetermined by fibrin plate.Key words acrylic acid, allyl alcohol, vinyl imidazole, terpolymer纖溶酶是生物體內一種能專(zhuān)一降解纖維蛋白凝膠的蛋白用的抗血栓藥物提供了理論和實(shí)驗基礎水解酶,它在抑制血栓形成和血栓溶解的過(guò)程中起重要作用纖溶酶屬于絲氨酸蛋閂酶家族[2,有關(guān)研究經(jīng)證實(shí)這類(lèi)酶的1實(shí)驗部分活性中心結構高度保守,均由組氨酸(Hi)天冬氨酸(Asp)、1.1試劑與儀器絲氨酸(Ser)3個(gè)氨基酸殘基組成形成催化三聯(lián)體36。酶大凝血酶( sigma-T4648);尿激酶,中國藥品生物制品檢定多是從各種生物組織中分離提取的,其制備工藝復雜且成本所;牛血清蛋白,北京鼎國生物技術(shù)有限責任公司。其它試劑高口。利用有機化學(xué)方法合成比天然酶簡(jiǎn)單的非蛋白質(zhì)分均為國產(chǎn)分析純。子,模擬酶的催化作用,發(fā)展新的非生物催化劑已成為當今酶瑞士 Bruker av400核磁共振儀;美國 Magna7502-Ⅱ型學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新的研究熱點(diǎn),許多研究者進(jìn)行了模擬紅外光譜儀;德國 OSMOMAT90膜滲透壓儀;國產(chǎn)NDJ-1A酶的研究,并且取得了許多有意義的結果, Overberger曾用型旋轉黏度計乙烯基苯酚與乙烯基咪唑進(jìn)行共聚,生成的聚合物能催化31.2三元共聚物的合成乙酰氧基-N三甲基碘化苯胺水解。也有人研究α羥基吡啶準確稱(chēng)量乙烯基咪唑,用HCl氣體酸化至pH值小于7。和吡啶苯酚混合物等物質(zhì)催化小分子底物水解反應,但這將乙烯基咪嘩、丙烯酸、丙烯醇按摩爾比1:1的比例,放入些物質(zhì)都不能催化水解纖維蛋白這樣的蛋白質(zhì)大分子帶有溫度計、回流冷凝管和攪拌器的三口燒瓶中,加入溶劑筆者依據纖溶酶活性中心的催化三聯(lián)體結構,以乙烯基苯。在溶液中加入自由基引發(fā)劑偶氮二異丁基腈。加熱至50咪唑丙烯酸、丙烯醇為原料,三元共聚合成了一種新型高分100℃,隨著(zhù)反應的進(jìn)行,逐漸有高分子物質(zhì)析出,當沉淀物子,該高分子在國內外尚未報道。利用紅外光譜和核磁共振不再增加時(shí),停止反應。倒出有機溶劑,減壓蒸干溶劑。將產(chǎn)等測試手段對其進(jìn)行了表征,經(jīng)檢測該高分子側鏈含大量咪物溶于乙醇,再將乙醚加入共聚物的乙醇溶液中,得沉淀。離唑基狻基和羥基,與纖溶酶活性中心Hi、Ser、Asp側鏈相心,去上清,揮去乙醚,得純化的乙烯基咪唑、丙烯酸、丙烯醇同,并通過(guò)纖維蛋白平板檢測,證明該高分子具有纖溶活性三元共聚物。中國煤化工此新高分子的合成與表征為獲得低成本、高效、無(wú)毒副作CNMHG基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(30772739),廣東工業(yè)大學(xué)輕工化工學(xué)院211工程培育項目(20091015)作者簡(jiǎn)介:余磊(1980-),男,博士研究生,講師主要從事應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)和科研聯(lián)系人:韓雅莉(1957-),女,博導,教授研究方向為生化藥物基礎·154·化工新型材料第40卷1.3纖溶活性檢測1單體濃度對共聚物分子量和產(chǎn)率的影響,結果如圖2和圖3將牛血纖維蛋白原、牛凝血酶用0.01mol/L的磷酸緩所示。由圖2可以看到,當單體濃度增加時(shí),共聚物特性黏度沖液(pH7.2)溶解,先配制0.8%的瓊脂糖10mL,煮沸,冷卻增大,分子量增加。特別是單體濃度超過(guò)40%分子量隨單體至45~5℃,加入10mg/mL的牛血纖維蛋白原100μL及濃度增加更明顯。這與一般自由基聚合反應的規律相符。因100U/mL的凝血酶250L,迅速搖勻,倒入直徑9cm的培養為單體濃度增加單體同長(cháng)鏈自由基的有效碰撞幾率增大鏈皿中,蓋上玻璃蓋冷卻凝固后轉移到4℃冰箱保存30min備增長(cháng)速度加快,從而分子量升高。由圖3可以看到,單體濃度用。用0.2mL槍頭在制備好的纖維蛋白凝膠板上打孔,在各對產(chǎn)率也有類(lèi)似的影響。單體濃度小于40%時(shí),聚合速率低個(gè)孔中加入纖溶高分子化合物水溶液,然后置于37℃培養箱反應緩慢且不完全,產(chǎn)率低,特別是單體濃度小于30%時(shí),反保溫24h后觀(guān)察結果。若有纖溶活性,則會(huì )在樣品孔周?chē)鰬a(chǎn)物不能從乙醚中析出。但單體濃度過(guò)大,則會(huì )使反應過(guò)現清晰透明的纖維蛋白溶解圈,用考馬斯亮藍R250染色后,于劇烈,大量高分子產(chǎn)物快速析出,產(chǎn)物粘結,無(wú)法攪拌,如果觀(guān)察溶圈面積以尿激酶為陽(yáng)性對照,以蒸餾水為陰性對照單體濃度超過(guò)60%會(huì )出現爆聚現象。因此單體濃度取50%溶圈面積與纖溶活性成正較合適。1.4纖溶高分子的表征采用KBr固體壓片法測定紅外光譜,掃描范圍000600cm3;以核磁共振儀測定其結構。采用NDJ-1A型旋轉黏度計,測該共聚物25℃時(shí)10%水溶液的黏度;膜滲透壓儀測量不同濃度下的滲透壓,對于稀溶液滲透壓公式為II RT(1)2333444488題其中,∏為滲透壓,C為質(zhì)量體積濃度,數均M為分子量,生沫(%)R為狀態(tài)方程常數,T為溫度,A為常數。C對作圖得直圖2單體濃度對黏度(分子量)的影響線(xiàn),外推至C=0,可求數均分子量132結果與討論2.1引發(fā)劑對共聚物分子量的影響圖1為引發(fā)劑用量與共聚物分子量的關(guān)系,其中,單體濃度為50%反應溫度為80℃?？梢?jiàn),聚合物分子量隨引發(fā)劑用量增加而減少,特別是當引發(fā)劑用量小于0.8%(對單體重)時(shí),聚合物分子量增加明顯。這與自由基聚合反應引發(fā)劑用量與聚合物分子量的關(guān)系相符1。引發(fā)劑的用量越大,產(chǎn)生34自由基就越多,長(cháng)鏈自由基間相互有效碰撞和反應的概率增圖3單體濃度對產(chǎn)率的影響加,有利于鏈終止反應,故分子量小因此引發(fā)劑量大些對合2.3反應溫度的影響成低分子量聚合物有利。但不能過(guò)大,否則反應速率過(guò)快反引發(fā)劑用量為1%(對單體重),單體濃度為50%時(shí),考察應難于控制,同時(shí)還容易使反應體系溫度過(guò)高而引起羧基的反應溫度對共聚物分子量和產(chǎn)率的影響,結果如表1所示。脫水交聯(lián)和醇酸脫水交聯(lián),導致共聚物不溶。而引發(fā)劑用量由表1可見(jiàn)在50℃下不發(fā)生聚合反應,推測在此溫度下偶氮過(guò)少,則容易造成聚合物分子量過(guò)高同時(shí)會(huì )造成單體反應不二異丁基腈還未裂解產(chǎn)生自由基。在60~70℃下反應后提純完全,轉化率低下。產(chǎn)物時(shí),發(fā)現從乙醇里析出量較少,顯然,產(chǎn)率較低,可能產(chǎn)物大部分以低聚物的形式存在,不能從體系中析出。當溫度達到80℃時(shí),產(chǎn)率達到最大進(jìn)一步提高溫度,產(chǎn)量未有所增加,因而,確定80℃為合適的反應溫度。從表1還可看出,反應溫度對產(chǎn)物的分子量影響不大,這可能是因為采取的聚合方式為沉淀聚合這種聚合是當分子量增加到一定值時(shí),產(chǎn)物從體系中析出。所得到的產(chǎn)物分子量較為穩定。2.4共聚物纖溶活性研究861;;;;如共聚物纖中國煤化工a為質(zhì)量濃度為氮二鼻丁基質(zhì))20%共聚物產(chǎn)圖1引發(fā)劑用量與聚合物分子量的關(guān)系CNMHG18%共聚物產(chǎn)生的纖溶圈;c為質(zhì)量濃度為16%共聚物產(chǎn)生的纖溶圈;d為質(zhì)2.2單體濃度的影響量濃度為14%共聚物產(chǎn)生的纖溶圈;e為質(zhì)量濃度為12%共引發(fā)劑用量為1%(對單體重)反應溫度為80℃時(shí)考察聚物產(chǎn)生的纖溶圈;f為質(zhì)量濃度為10%共聚物產(chǎn)生的纖溶第4期余磊等:丙烯酸、丙烯醇、乙烯基咪唑三元共聚物的合成155·圈;g為質(zhì)量濃度為8%共聚物產(chǎn)生的纖溶圈;h為蒸餾水陰性對照,為尿激酶陽(yáng)性對照。3結論表1反應溫度對產(chǎn)率和分子量的影響設計了一種具有纖溶酶生物活性的新型高分子,并成功反應溫度/℃分子量產(chǎn)率/%將其合成,找到了最佳反應條件。此高分子為乙烯基咪唑、丙烯酸、丙烯醇的三元共聚物,在國內外尚未見(jiàn)此類(lèi)研究。本研4.6×10420.8究合成的共聚物,在反應過(guò)程中受熱,仍有纖溶活性,比酶的4,7×104.8×104穩定性強。高分子藥物與小分子有機物相比,不容易穿透細4.6×1068.7胞膜,在體內沒(méi)有受體,故而毒性低。而且與酶相比,成本低廉,有明確的藥理作用。該共聚物預期通過(guò)進(jìn)一步的深入研究將會(huì )在醫藥領(lǐng)域有廣闊的應用前景。參考文獻[1] Kamal, M. 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