聚酰胺-胺树枝状大分子的合成及应用

聚酰胺-胺树枝状大分子的合成及应用
聚酰胺-胺树枝状大分子的合成及应用

聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的

合成及应用

Synthesis and Application of Polyamidoamine Dendrimer

摘要:聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子是目前树状大分子化学中研究较为成熟的一类,是三种已经商品化的树状大分子之一,其功能化和应用是目前树状大分子领域的热点。PAMAM已在多个领域显示出良好的应用前景。本文综述聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的结构、性质、合成方法、表征技术,并介绍了其在化剂、金属纳米材料、纳米复合材料、膜材料、表面活性剂等领域的应用研究进展。聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的合成方法主要是发散法,另外还有收敛法和发散收敛共用法。

关键词:聚酰胺-胺(PAMAM);树状大分子;合成;应用

Abstract: Polyamidoamine (PAMAM) dendrimers, which are one of three kinds of commercialized dendrimers, have been studied more completely in dendritic chemistry. Currently, the hot point in this field focuses on their functionality and application. Their excellent potential applications have been shown in many areas. In this paper, progress in study on the structure properties, methods for preparation, characterization and application of PAMAM in catalysts, metal nanomaterials, nanocomposites, film materials and surface active agents was reviewed. The main method for preparation of PAMAM is the divergent method. In addition the convergent method and the divergent-convergent method are used too. Keywords:Polyamidoamine(PAMAM) ; Dendrimers; Synthesis; Application

1 引言

树形分子(Dendrimer)是最近几年出现的一类三维的、高度有序的新型大分子。由于其独特的结构性能特征,发展至今已引起高分子化学、有机化学和超分子化学等众多学科的兴趣与关注,成为现代高分子科学体系中的重要内容。树形分子与传统的线性聚合物在结构上有很大差异,带来了很多与线性聚合物不同的特性,这些特性都不能用传统的聚合物理论进行解释,因而树形分子的出现对传统的聚合物理论进行了补充。树形分子的研究逐级成为当代化学发展最快的领域之一,美国化学文摘从第11 6 卷起在普通主题词索引中新设专项(Dendritic Polymers ),在1993年美国丹佛召开的美国化学会全国会议上和在2002年北京召开的国际纯粹和应用化学会议上,树形分子被列为一大主题,可见其重要的理论价值和实际意义。

聚酰胺-胺(PAMAM)是目前研究最广泛、最深入的树状大分子之一,它既具有树状大分子的共性,又具有自身的特性,是第一个被报道的具有三维立体球形结构的树枝状高分子。它由初始引发核、重复单元组成的内层、含有大量官能团的表面区域三部分构成,由于其具有高度支化、高度对称及表面含有大量官能团等独特的结构特点,广泛应用于药物载体、表面活性剂、催化剂、纳米材料、膜材料等领域。

图1.1 树枝状大分子的结构特征

2 结构和性质

2.1 结构

PAMAM树状大分子是目前树状大分子化学中研究较为成熟的一类,是三种已经商品化的树状大分子之一。它的一个重要结构特点就是具有大量的端基官能团,因此通过对端基官能团的改性可以得到具有不同用途的树状大分子。另外,PAMAM树状大分子成为商品化的原因还在于合成容易,每一步可接近定量。

1985年Tomalia[1]等人首次合成了这种高度支化、对称、呈辐射状的聚酰胺-胺大分子,并称其为星射状树形聚合物。聚酰胺-胺树状大分子由初始引发核、与初始引发核径向连接的重复支化单元和与最外层重复支化单元连接的末端基组成[2]。由于表面官能团的数目随代数的增加而成指数增长,最终导致表面空间拥挤而产生几何变化。聚酰胺-胺树状大分子代数较低时一般为开放的分子构型,随着层数的增加和支化的继续,从第四代树状大分子开始就形成了较为封闭的多孔的球形三维结构,第八代则是表面几乎无缝的球体。且高代数的树状大分子形成表面紧密堆积的三维结构,内部空间较大,其性质与胶团相似[3- 7]。树状大分子中结构单元每重复一次成为一次繁衍,得到的产物的代数就增加1,据报道,目前聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子已合成到10.0代[8]。聚酰胺-胺(PAMAM)具有以下结构特点[9]:

(1)结构规整,分子结构精确;

(2)相对分子质量可控;

(3)具有高密度表面功能团;

(4)高度的几何对称性;

(5)球形分子外挤内松,分子内存在空腔并可调节。

2.2 性质

聚酰胺-胺(PAMAM)的特殊结构使其具有独特的性质[9]:

(1)良好的流体力学性能,是一种牛顿流体,有利于成型加工;

(2)独特的粘度行为,低的溶液粘度和熔体粘度;

(3)容易成膜,在膜科学方面有大量应用;

(4)多功能性,表面有大量官能团存在,且易修饰;

(5)具有纳米尺寸的分子溶解能力,有独特的催化作用,并且可随存在介质的不同而变化;

(6)由于其独特的中空结构,特别适合做金属纳米粒子的主体;

(7)随着相对分子质量的增加,密度将出现最小值,特性粘度出现最大值,折光指数增量出现最小值等[10]。

3 PAMAM树状大分子的合成方法

3.1 发散合成法

1985年,Tomalia等[1]首次利用发散法合成了PAMAM树状大分子以来,以其为基础合成了具有各种结构的树枝大分子,目前己成为应用最广泛的树状大分子。PAMAM合成机理为从多功能基的引发核心(如乙二胺、胺、苯胺等)出发,与丙烯酸甲酯进行完全的Michael加成反应得到0.5代PAMAM树状大分子,然后用过量的乙二胺(EDA)与0.5代进行酯的酰胺化反应,得到1.0代PAMAM树状大分子[11]。不断重复上述步骤,理论上可得到任意高代数的PAMAM树状大分子。图3.1为采用发散法合成的以EDA为中心核的1.0代PAMAM树状大分子。

图3.1 发散法合成PAMAM的路线

发散合成法是目前合成PAMAM树状大分子采用最多、最成熟的一种合成方法,具有反应条件温和、反应迅速、选择性高等优点,其缺点是为了使末端官能团反应完全,防止下一级产物产生缺陷,在合成过程中往往使用了过量的EDA,而过量的EDA会残留在PAMAM树状分子内部的大量空腔中,导致分离

和纯化很困难。尤其在合成高代数的PAMAM树状分子时,由于受到空间位阻的影响,使得反应不完全,从而造成PAMAM树状分子产生结构缺陷,影响相对分子质量的单分散性。因此,该方法合成的关键在于精确控制分子链在空间的生长及产物的纯化[12]。研究结果表明,由发散法合成的PAMAM树状大分子,在低代数下(3. 0G以下)为敞开和相对疏松的结构,而在高代数下(4.0G以上)则是表而紧密堆积的结构[13]。

在合成高代数PAMAM树状大分子时,由于反应步骤过多,反应后产物的提纯复杂,无法实现大规模合成。Majoros等[14]采用重复发散的方法,合成了以不同代数的聚丙烯亚胺树形分子(POMAM)为核、PAMAM为壳的高代数混合树枝状聚合物,减少了反应步骤,保证了产物的质量。2. 0 G、3.0 G、4. 0 G的POMAM分子表而分别含有16、32、64个伯胺基,在核上重复进行Michael反应和酰胺化反应就得到了不同代数的PAMAM壳。采用高效液相色谱(HPLC)、凝胶色谱(UPC )、核磁共振(NMR )、原子力显微镜(AFM)等对混合树枝状聚合物进行表征,其相对分子质量、13C-NMR谱图、流体力学直径等接近理论值,分子颗粒大小均一,产物具有与PAMAM树状大分子相似的传输活性,且无生物毒性。

3.2 收敛合成法

收敛合成法是1990年Cornell大学的Frechet等[15]提出来的,与发散法的合成顺序正好相反,如图3.2所示。它是从将要生成树状聚合物的最外层结构部分开始,先构造外围分支,然后逐步向内合成。王冰冰等[16]利用收敛法合成了具有32个末端基的扇形树枝状分子,它由2分子16个端基的扇形PAMAM树枝状分子组装而成。通过对该树枝状大分子进行红外光谱(FTIR)、1 H-NMR、13 C-NMR、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱( Maldi-Tof)分析表明,其结构与目标化合物相符合,而且分散单一,不存在缺陷。

fp一保护基团fr一反应基团S一端基c一内层反应基团

图3.2 收敛合成法生长示意图

收敛合成法由于反应点数目有限,有利于反应完全,可以获得单分散程度很高的产物,而且目标产物与合成体系中其他成分的结构、性能差别较大,在提纯和表征方而优于发散法。但缺点是反应时间过长,同时随着增长级数的增加,树突的尺寸变大以后,在中心点的官能团所受的空间位阻将增大,阻碍反应的进一步进行。因此,到目前为此,几乎没有高代数的PAMAM树状大分子是通过收敛法合成的。

3.3 发散收敛结合法

发散收敛结合法是Frechet等[17]在综合了发散法和收敛法的特点后,提出的一种新的合成方法,如图3.3所示。先用发散法合成一个高度枝化的PAMAM中心核,再用收敛法制得一个扇形结构的高度支化单体,最后将支化单体接到PAMAM中心核上合成出树状大分子。这种方法合成出来的PAMAM树状大分子的端基官能团具有功能化。Aoi等[18]采用发散收敛结合法合成了一种具有表而嵌段结构的两亲AB型树状大分子,具体步骤为:首先对中心核EDA进行半保护,以发散法合成非对称型的PAMAM (2. 0 G)树状大分子,再分别与吡喃葡萄糖-D-葡萄糖酸内酯和邻苯二甲酸酐反应,得到A(亲水性)和B(疏水性)两种嵌段结构的半球状树状大分子,最后,脱除中心核上的保护基,以收敛法将A、B连接起来,形成球形树状大分子。紫外光谱分析表明半球表而的“糖衣”对蛋白质受体具有明显的识别功能,该物质可作为细胞识别的生物医学材料。

图3.3 发散收敛结合法合成示意图

4 PAMAM树状大分子的表征

合成的聚酰胺-胺(PAMAM)产品首先需检测其纯度,分析其元素组成、结构、尺寸等,一般采用的表征方法主要有:

(1)元素组成:元素分析仪、MS质谱;

(2)摩尔质量与分子代数:小角激光散射、CI与FAB质谱、气相渗透压法;

(3)内层与端基:红外光谱、核磁共振、化学滴定法;

(4)结构:核磁共振(1H- NMR 13C- NMR)、电子显微镜、流变学研究、计算机辅助分子模拟;

(5)尺寸:电子显微镜,特性粘度测量,计算机辅助分子模拟;

(6)均一性:电子显微镜。

核磁共振谱(NMR)是表征树状大分子结构的强有力手段,特别是13C- NMR 和杂原子NMR对评价树状聚合物的纯度特别有效,因为结构缺陷会导致不对称的结构,从而在NMR谱上产生众多信号。Tomalia等[19]用13C- NMR对以乙二胺为核的PAMAM进行了表征。元素分析可以准确测量树状分子各元素的含量,对表征树状大分子的组成是相当有用的。Tomalia报道的以乙二胺为核PAMAM 树状大分子元素分析的理论值与实验值具有较好的一致性。PAMAM树状大分子是采用逐步重复的方法合成的,每一步反应其官能团都在发生变化,根据基团的特征频率,利用红外光谱定性鉴定合成过程中及最终产物的特征官能团,可以指导树状大分子的合成[20]。

用HPLC分离和质谱分析可以精确估计分支缺陷引起的多分散性,用滴定分析还可精确表征树状大分子外层官能团(如PAMAM伯氨基)的含量。周贵忠[21]等利用高效液相(HPLC)和热重分析仪(TG)对PAMAM进行分析,并给出了详细的分析条件。

5 PAMAM树状大分子的应用

由于聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子具有独特的结构和性质,尤其是具有大量的表面官能团,并可对其进行修饰,因而具有广泛的用途。

5.1 催化剂

由于树状大分子内部具有广阔的空腔,分子内部和外部具有大量的活性官能团,所以可以在树状大分子内部引入催化剂的活性中心[22],在空腔内部完成整个催化过程;同时也可以利用端基的活性,将催化剂的活性中心连接在树状大分子的外部。Brunner等[22]报道了树状大分子封装金属纳米粒子复合材料的合成及其催化作用。王金凤[23]等用苯甲醛、苄基氯和三苯甲基氯等对第三代的PAMAM 进行修饰使其外层的每一个- NH2 分别接上一个、两个、三个苯环,再用TiCl4与这些被修饰的化合物进行配合,得到的配合物可用于催化有机聚合反应。Zhao 等[24]报道了用4. 0代的PAMAM树状大分子作为样板,将过渡金属Cu、Pt、Pd 等分散在其表面上起到载体的作用,该催化剂可用于烯烃的加成反应。这为贵金属催化剂提供了一类新型的载体。

5.2 金属纳米材料

金属成为纳米微粒后,表面积增大、表面活性升高,因而催化活性、吸附能力也提高,可用做石油化工催化剂来取代昂贵的铂族金属。树状大分子因为具有独特的结构,特别适合作金属纳米粒子的主体,主要原因是: ①树状大分子模板本身具有非常均匀的组成和结构,因此可以产生精致的纳米粒子复制品; ②纳米粒子因被封装在树状大分子内或与树状大分子键保持稳定,因此不会产生聚集;

③被封装的纳米粒子由于空间效应而受到抑制,因此树状大分子表面仍然是活泼的,可以参与反应; ④树状大分子的分支可作为选择性门户,以控制小分子(基

质)接近被封装的纳米粒子; ⑤树状大分子表面段即可控制杂化纳米复合材料的溶解度,还可促使表面与其他聚合物的连接[25]。Groehn等[26]用带电的PAM2AM 树状大分子形成无机-有机杂化胶体,可用作主客体纳米级合成的模板,来制备金属纳米材料。ZhaoMingqi等[27]也报道了利用PAMAM树状大分子作为制备金属纳米粒子材料的“纳米池”,通过树状大分子的内部空隙还原Cu2+为粒径4~6nm的Cu粒子团簇,改变树状大分子的结构和尺寸,可以控制生成不同尺寸的纳米粒子,且生成的纳米粒子稳定而细小,甚至达到2nm,反应完全并且速度快。

5.3 纳米复合材料

“纳米复合材料”(Nanocompsites)是上世纪80年代初由Roy等首先提出来的,与单一相组成的纳米结晶材料和纳米相材料不同,它是由两种或两种以上的吉布斯固相,至少在同一方向以纳米级大小复合而成的纳米复合材料。Valluzzi 等[28]以PAMAM树状大分子为聚合的模板,用肼还原PAMAM-四氯金酸盐来制备稳定的金-树状大分子;用金磺酸钠-苯乙烯(PSS)作为相反电荷的聚电解质,通过静电逐层组装成均匀的多层金-树状大分子纳米复合材料。Sooklal等[29]报道了制备CdS- PAMAM树状大分子纳米复合材料的方法,单个的CdS-PAMAM作为半导体,其优异的光学性质一直得到人们的青睐。研究表明,CdS- PAMAM纳米复合材料具有稳定性,并能发射蓝光。这种CdS- PAMAM树状大分子纳米复合材料加到SiO2 中会使玻璃发出稳定的蓝光。

5.4 膜材料

树状大分子具有高官能度、球状对称三维结构以及分子内和分子间不发生链缠结的结构特点,因此这类物质具有粘度低、活性高、具有可控制的表面基团及化学稳定性等性质,因此它们可以形成具有一定特色的超薄膜,树状大分子形成单膜的一大优点是厚度可控制。有机薄膜,特别是金属隔离膜,可用于金属防腐粘合剂、化学传感器、光学以及膜化学。Dvornic等[30]利用有机硅对PAMAM树状大分子进行了交联,形成纳米结构的薄膜,这种薄膜呈无色透明,且内部具有纳米尺寸均一的三维树形微区;在有机溶剂中只溶胀不溶解,可用作涂料、分子海绵等。Regne等[31]早在1994年就报道了利用PAMAM的胺端基,将其沉积到

Pt2+的活化表面,重复这一过程,就得到多层膜,重复12次就会得到80nm厚的薄膜。没有Pt2+就不会有层的出现,说明金属离子在层与层之间形成了树状大分子内的金属-胺键。

5.5 表面活性剂

树状大分子作为表面活性剂与传统的表面活性剂的结构是不同的。随着代数的增加,其结构越来越接近于球形,但分子中碳氢链及甲基是亲油基团,羧基和氨基是亲水基团,因而有增溶、破乳、稳定的作用,并且不同支化代的系列产物都有一定的表面活性,因此可应用于生物医药、材料改性、工业催化和石油开采等领域中。Zhao等[24]制备了以PAMAM为核、聚丙交酯为臂的星形聚合物,与线性聚丙交酯相比,该星形聚合物具有一定的亲水性[32]。由于树状大分子的末端含有大量的活性基团,能够强烈地吸附油水界面,使新生成界膜的强度降低,有利于破乳。王俊[33- 34]等采用发散法合成的PAMAM树状大分子,其中3代的PAMAM对O/W型模拟原油乳液具有高效的破乳性能,破乳过程与常规的破乳剂不同,能迅速脱出乳液中的油相,在50℃、添加量为100mg时,脱水率超过90%。目前O/W型乳液破乳剂种类很少,由PAMAM树状大分子制得的新型破乳剂可以解决油田的后期问题。周贵忠等[35- 36]认为以PAMAM树状大分子作为稳定剂的乳化炸药是一种性能优良的工业炸药,通过高低温循环电导率测定、常温贮存电导率测定、透射电镜观察等测试手段,证明了以PAMAM为稳定剂的乳化炸药具有极高的贮存稳定性。对该种乳化炸药爆速测试结果表明,稳定化后的乳化炸药比不添加PAMAM乳化剂的炸药的爆速略高,但对爆炸性能不会带来负面的影响。

5.6 生物医药领域

树状大分子由于具有稳定、无免疫原性、在使用剂量下不存在毒性、对生物活性剂的运转效率高等特点,已成为生物医药领域研究的热点之一。Wiener等[37]将螯合剂二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)连接到PAMAM树状大分子上,再与Gd(Ⅲ)螯合成为树状核磁共振成像造影剂。与单螯合剂相比,具有大量螯合点的树状分子螯合剂在血池中循环时间更长,增强了造影剂的弛豫时间,提高了造影效果。

另外,PAMAM树状大分子在液晶[38]、涂料[39]、絮凝剂污水处理[40]等方面都有应用研究。

6 展望

虽然树状大分子具有广泛的应用价值,但是它的合成过程繁琐,合成产品不易分离提纯,合成成本较高,因而不能广泛地用于工业化生产。目前如果能够找到更有效的分离提纯产品的手段,优化合成条件,将更有利于聚酰胺-胺的大规模生产和应用。另外,由于聚酰胺-胺(PAMAM)末端可引入大量的功能性官能团,具有许多比普通高分子更优良的性能。

参考文献

[1] Tomalia D A, Baker H, Dewald J R, et al. A New Class of Polymers: Starburst- dendritic Macromolecules[J]. Polym J, 1985, 17: 117- 132.

[2] Tomalia D A. Dendritic Macromolecules: Synthesis of Starburst Dendrimers Macromolecules[J]. Macromolecules, 1986, 19(9): 2466- 2468.

[3] Tomalia D A, Dewald J R. Dense star polymer having core, core branches terminal groups: US, 4507466[P]. 1985.

[4] Tomalia D A, Dewald J R. Dense star polymer having core: US, 4558120[P]. 1985.

[5] Tomalia D A, Dewald J R. Dense star polymer and dendrimers, US, 4568737[P]. 1986.

[6] Ottaviai M F, Cossu E, Turro N J, et al. Characterization of starburst dendrimers by electron paramagnetic resonance 2 [J]. J Am Chem, 1995, 117: 4387- 4398.

[7] Flory P J. Molecular size dimensional polymers VI, Branched polymers containing A- R- Bf- 1 type units[J]. J Am Chem Soc, 1952, 74 (11): 2718- 2723.

[8] 郭晨莹, 王恒. 纳米材料在基因转染中的应用- Starburst PAMAM dendrimers 研究现状[J]. 基础医学与临床, 2002, 22 (2): 103- 108.

[9] 谭惠民, 罗运军. 树枝形聚合物[M]. 北京:化学工业出版社, 2001.

[10] Bosman A W, Janseen H W. About Dendrimers: Structure, physical properties, and applications[J ]. Chem. Rev. 1999, 99(7): 1665- 1688.

[11] 雷金环,刘伟,丽和生,等.树枝状大分子的合成及其阻垢性能[J]. 北京化工大学学报,2008, 35(2): 1-4.

[12] 章昌化,胡剑青,涂伟萍. 聚酰胺一胺(PAMAM)树状分子的合成[J]. 化工新型材料,2005, 33(10): 32-34.

[13] Ottaviani M F, Cossu E, Turro N J, et al. Charactcrization of Starburst Dendrimers by Electron Paramagnetic Resonance 2. Positively Charged Nitroxide Radicals of Variable Chain Length Used as Spin Probes[J]. American Chemical Society, 1995, 117: 4387-4398.

[14] Majoros I J, Williams C R, Tomalia D A, et al. New Dendrimers; Synthesis and Characterization of POMAM-PAMAM Hybrid Dendrimers[J]. Macromolecules, 2008, 41: 8372-8379.

[15] Hawker C J,Frechet J M J. Preparation of Polymers with Controlled Molecular Architecture; A New Convergent Approach to Dendritic Macromolecules[J]. American Chemical Society, 1990, 112: 7638-7647.

[16] 王冰冰,罗宇飞,贾欣茹,等.扇形PAMAM树枝状高分子的合成与表征[J]. 高分子学报,2004, (2): 304-308.

[17] Wooley K I.,Hawker C J,FrechetJ M J. Hyperbranched Macromolecules via a Novel Double-stage Convergent Growth Approach[J]. American Chemical Society, 1991, 113: 4252-4261.

[18] Aoi K, Itoh K, Okada M. Divergent/Convergent Joint Approach with a Half-protected initiator Core to Synthesize Surface-block Dendrimers[J]. Macromolecules, 1997, 30: 8072-8074.

[19] Tomalia D A, Naylor A M, Goddard W A. Starburst dendrimers: Molecular level Bisrol of Size Shape, Surface chemistry, Topology and Flexibillity fromAtoms to MacroscopicMatter[J]. Angew ChemInt EDEngl, 1990, 29 (2) : 138- 175.

[20] 徐冬梅, 宁春花, 张可达, 等. 树形大分子的合成及表征[J].高分子材料科学与工程, 2004, 20(1): 40- 43.

[21] 周贵忠, 潘广萍, 孟勇, 等. 高效液相色谱和热重分析在树形聚酰胺胺合成中的应用[J]. 分析测试学报, 2002, 21 (1) : 60- 62.

[22] Brunner H, Forst J. Optically Active Expanded Chelate Phosphines Derived from1, ω- Bis ( dichlorophosphino) alkanes[J]. Tetrahedron Lett, 1994, 50: 13- 15.

[23] 王金凤, 贾欣茹, 金钟. 聚酰胺胺树枝状化合物与四氯化钛的配合及其催化作用初步研究[J]. 高等化学学报, 2001, 22 (4) : 709- 711.

[24] Zhao mingqi, Sun L, Crooks R M, et al. Hyperbranched Polymer Films and Dendrimers[J]. Polym Prepr, 1999, 40: 400- 401.

[25] 吴文娟, 徐冬梅, 张可达, 等. 聚酰胺-胺树状大分子的应用[J]. 高分子通报, 2003, 8: 67- 71.

[26] Groehn F, Bauer B J, Akpalu Y A, et al. Dendrimer Templates for The Formation of Gold Nanoclusters[J]. Macromoccules, 2000, 33 (16) : 6042- 6050.

[27] Zhao M Q, Sun L, Crooks R M. Preparation of Cu Nanoclusters[J]. Chem Mater, 1999, 11 (11) : 3379- 3385.

[28] Valluzzi R, Yang K, et al. Electro static Multilayer Deposition of a Gold- Dendrimer Nanocomposite[ J ]. Chem Mater, 1999, 11 (11) : 3268- 3274.

[29] Sooklal K, Huang, Murphy C J, et al. Inorganic Quantum Dot -Organic Dendrimer Nanocomposite Materials [ J ]. Master Res Symp Proc, 1999, 576 : 439- 444.

[30] Dvornic P R, Owen M J. Nanostructured Films, Coating Molecular Sponges and Reactors from Copolymeric Amidoamine Orga-nos-ilicon (PAMAMOS) Dendrimers[J]. Polym Prepr, 1999, 40 (1) : 408- 409.

[31] Regen S L,Watanabe S J. Dendrimers as Building Blacks for Multilayer Construction[J]. Am Chem Soc, 1994, 116(19): 8855-8856.

[32] Checkik V, Crooks R M, Zhao Mingqi, et al. Self- Assembled Inverted Micelles Prepared from a Dendrimer Template: Phase Transfer of Encapsulated Guests[J]. J Am Chem Soc, 1999, 121 : 4910- 4913.

[33] 王俊, 陈红侠, 于翠艳, 等. 树枝状聚酰胺-胺对O/W型模拟原油乳液的破乳性能[J]. 石油学报, 2002, 18 (3) : 60- 64.

[34] 王俊, 李杰, 于翠艳, 等. 星型聚合物破乳剂的合成与性能研究[J]. 精细化工, 2002, 19 (3) : 169- 172.

[35] 周贵忠, 潘朝蓬, 王纲, 等. 聚酰胺胺(PAMAM)树形分子用作乳化炸药的稳定剂[J]. 火炸药学报, 2001 (4) : 20- 22.

[36] 周贵忠, 潘朝蓬, 多英全, 等. 一种新型乳化炸药及其制备工艺[J]. 爆破器材, 2001, 30 (4) : 1- 4.

[37] 刘敏, 袁美龙. 酰胺荚醚类萃取剂的研究进展[J]. 济南大学学报(自然科学版) , 2007, 21 (2) : 133- 136.

[38] Percec V, Chu P, Ungar G, et al. Rational Design of the First Nonspherical Dendrimer which Displays Calamitic Nematic Nematic and Semectic Thermotropic Liquid Crystalline Phases[ J ]. Am Chem Soc, 1995, 117 (46) : 11441- 11454. [39] 章昌华, 涂伟萍. 聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子在涂料中的应用研究[J]. 涂料技术与文摘, 2006, 27 (6) : 1- 3.

[40] 章昌华, 胡剑青, 涂伟萍. 聚酰胺胺(PAMAM)树状分子在我国的研究进展[J]. 材料导报, 2005, 19 (9) : 33- 36.

聚酰亚胺的合成方法2

聚酰亚胺的合成方法 聚酰亚胺是一类环链化合物,根据其结构和制备方法,可分成主链含有脂肪链的聚酰亚胺和主链中含有芳环链的聚酰亚胺2大类。其通式为: 聚酰亚胺由四酸二酐与二胺聚合而成,合成方法有一步法、二步法、三步法和气相沉积法。 2.1一步法 一步法是二酐和二胺在高沸点溶剂中直接聚合生成聚酰亚胺,即单体不经由聚酰胺酸而直接合成聚酰亚胺。该法的反应条件比热处理要温和得多,关键要选择合适的溶剂。为提高聚合物的相对分子质量,应尽量脱去水份。通常采用带水剂进行共沸以脱去生成的水,或用异氰酸酯替代二胺和生成的聚酰胺酸盐在高温高压下聚合。此法的控制工艺尚需完善,并正向实用化迈进。反应方程式如图1。 2.2二步法 二步法是先由二酐和二胺获得前驱体聚酰胺酸,再通过加热或化学方法,分子内脱水闭环生成聚酰亚胺。化学亚胺化法,即用脱水剂处理聚酰胺酸;化学环化后生成的聚酰亚胺中含有大量异酰亚胺,该法制得的聚酰亚胺与用加热方法制得的聚酰亚胺,物理和化学性能有差异,特别是异酰亚胺环具有较低的热稳定性和高化学反应活性;应用不同的脱水剂,环化产物中亚胺/异酰亚胺的比例不同,可认为是互变异构的高度不稳定所引起的。 二步法工艺成熟,但聚酰胺酸溶液不稳定对水汽很敏感,储存过程中常发生分解,所以又出现聚酰胺酸烷基酯法、聚酰胺酸硅烷基酯法等改进方法 聚酰亚胺的另一种前驱体聚酰胺酯,是一种相对稳定的聚合物,能以固态或溶液形式长期存放高相对分子质量的聚酰胺酯通常是由芳香二酸二酯经酰氯化后,与芳香二胺进行溶液缩聚或界面缩聚制得;聚酰胺酯受热或在有机碱的催化下发生酰亚胺化反应生成聚酰亚胺,但脱掉的小分子化

合物是醇或α-烯烃而不是水。中间体聚酰胺酯的溶解性好于聚酰胺酸,可溶于常用低沸点有机溶剂,如二氯甲烷、四氢呋喃等,并可获得高浓度溶液而且可通过改变酯基结构使聚酰胺酯性能各异,可用于制备高强高模材料,是合成聚酰亚胺的典型方法。但其酰亚胺化反应活性低,工艺复杂,制造成本高,有待优化。反应方程式如图2。 2.3三步法 三步法是经由聚异酰亚胺得到聚酰亚胺的方法。聚异酰亚胺结构稳定,作为聚酰亚胺的先母体,由于热处理时不会放出水等低分子物质,容易异构化成酰亚胺,能制得性能优良的聚酰亚胺。聚异酰亚胺是由聚酰胺酸在脱水剂作用下,脱水环化为聚异酰亚胺,然后在酸或碱等催化剂作用下异构化成聚酰亚胺,此异构化反应在高温下很容易进行。聚异酰亚胺溶解性好,玻璃化转变温度较低,加工性能优良。聚酰亚胺为不溶、不熔性材料,难于加工,通常采用先在预聚物聚酰亚胺阶段加工,但由于在高温下进行,亚胺化时闭环脱水易使制品产生气孔,导致制品的机械性能和电性能下降,难以获得理想的产品,作为聚酰亚胺预聚的聚异酰亚胺,其玻璃化温度低于对应的聚酰亚胺,热处理时不会放出水分,易异构化成聚酰亚胺,因此用聚异酰亚胺代替聚酰胺酸作为聚酰亚胺的前身材料,可制得性能优良的制品。该法较新颖,正受到广泛关注。 2.4气相沉积法 气相沉积法主要用于制备聚酰亚胺薄膜,反应是在高温下使二酸酐与二胺直接以气流的形式输送到混炼机内进行混炼,制成薄膜,这是由单体直接合成聚酰亚胺涂层的方法。

树枝状大分子聚酰胺_胺的合成与性能_李杰

第15卷第2期化学研究Vol.15No.2 2004年6月C HE MICAL RESEARC H Jun.2004 树枝状大分子聚酰胺-胺的合成与性能 李杰,王俊,王天凤,刘立新 (大庆石油学院石油化工系,黑龙江大庆163318) 摘要:采用发散合成法合成了以乙二胺为核的1.0~3.0代的系列树枝状高分子聚酰胺-胺(PAMAM).采用IR、 核磁共振、端基分析对PAMAM的结构进行了表征,考察了PAMAM水溶液的表面活性及其对难溶药物水杨酸的 增溶能力.结果表明:半代PAMAM具有一定的表面活性,整代PAMAM几乎没有表面活性,表面活性主要与PA- MAM的端基结构有关;PAMAM对难溶药物水杨酸具有增溶作用,增溶能力随代数和质量浓度的增加而增大,增 溶方式与传统的表面活性剂不同. 关键词:树状大分子;聚酰胺-胺;合成;表面张力;增溶 中图分类号:O633122文献标识码:A文章编号:1008-1011(2004)02-0031-04 Synthesis and Performance of Dendrimer Polyamidoamine LI Jie,W ANG Jun,WANG Tian-feng,LIU L-i xin (De partmend o f Petroc hemical Engineering,Daqing Petrole um Institute,Daqing163318,Heilongjiang,China) Abstract:A series of1.0~3.0G dendrimers(PAMAM)have been synthesized by divergent method with ethylenedia mine as core.The structure of PAMAM has been characterized by IR,NMR,terminal analysis. The surface activity of their aqueous solution and their solubilization to water insoluble salic ylic acid have been investigated.The results are as follows:PAMAM of hal-f generation possesses certain surface activity, while PAMAM of integer-generation possesses hardly any surface ac tivity.The surface ac tivity of PAMAM aqueous solution is related to their terminal groups.PAMAM have certain solubilization on water insoluble salicylic acid.The solubilization magnitude increases with the build-up of PAMAM mass concentration or generation,and their solubilizing pattern is different from that of traditional surfactant. Keywords:dendrimer;polyamidoamine;synthesis;surface tension;solubilization 树枝状高分子(dendrimer)是上世纪80年代中期国外开发的一类新型合成高分子[1].由于树枝状高分子的内部具有空腔,外部含有大量的功能基团,具有携带难溶药物和生物活性物质的潜在能力,所以,它在药物输送领域具有良好的应用前景[2-3].本实验采用/发散合成法0[1]合成了以乙二胺为核(core)的1.0~ 3.0代端基为胺基的树枝状高分子聚酰胺-胺(PAMAM)1在对PAMAM进行表征的基础上,考察了PAMAM水溶液的表面活性和其对难溶药物的增溶作用. 1实验部分 111原料与试剂 乙二胺,AR,沈阳市东兴试剂厂;丙烯酸甲酯,AR,沈阳市新西试剂厂;甲醇,AR,黑龙江省阿城化学试剂厂;甲苯,AR,哈尔滨市化工试剂厂;乳化剂OP-7,天津助剂厂. 1.2仪器与测试 红外光谱用403型傅立叶变换红外光谱仪,液膜法测定;端基分析用ZD-2型自动电位滴定计测定;核磁共振采用美国Varian NOVA400MHz核磁共振仪,C DCl3为溶剂,13C的观测频率为399.716MHz.PAMAM的增溶性能采用UV-300型紫外分光光度计测定;表面活性用滴体积法测定. 113PAMAM的合成 收稿日期:2003-09-01. 基金项目:黑龙江省教育厅资助课题(10511121). 作者简介:李杰(1970-),男,硕士,讲师,研究方向为油田化学.

尼龙66国内外生产现状及发展建议精

专论综述 弹性体 , 2010 12 25, 20(6 :78~82 CH IN A EL A ST O M ERICS 收稿日期 :2010 10 22 作者简介 :华阳 (1976 , 女 , 吉林省吉林市人 , 经济师 , 主要从事化工营销工作。 尼龙 66国内外生产现状及发展建议 华阳 1, 刘振明 2, 刘权毅 3, 张立 4, 张炜 5 (1. 中国石油吉林石化公司销售管理部 , 吉林吉林 132021; 2. 中国石油 吉林石化公司研究院 , 吉林吉林 132021; 3. 中国石油吉林石化公司电子商务 部 , 吉林吉林 132021; 4. 吉林省电力有限公司四平供电公司 , 吉林四平 136000; 5. 吉林梦溪工程管理有限公司 , 吉林吉林 132021 摘要 :介绍了国内外尼龙 66的生产和市场现状 , 阐述了尼龙 66生产技术及其工艺 , 并结合我国实际情况 , 提出了尼龙 66的发展建议。 关键词 :尼龙 66; 生产 ; 市场 ; 生产技术 ; 发展建议 中图分类号 :T Q 342+. 1 文献标识码 :A 文章编号 :1005 3174(2010 06 0078 05 尼龙 (Nylon 又称聚酰胺 , 英文名称 Poly am ide(简称 PA , 是分子主链上含有重复酰胺基团 NH CO 的热塑性树脂总称 , 其包括脂肪族 PA 、脂肪芳香族 PA 和芳香族 PA 。其中 , 脂肪族 PA 品种多 , 产量大 , 应用广泛 , 其命名由合成单体 具体的碳原子数而定。 尼龙纤维和树脂是合成材料中的一大系列产品。尼龙纤维主要是由己内酰胺(CPL 开环聚合制得的尼龙 6和尼龙 66盐缩聚合而成的尼龙 66生产的 , 在我国又

聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的应用

聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的应用 陈谡 (02300002) 摘要:聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子是目前树状大分子化学中研究较为成熟的一类,是三种已经商品化的树状大分子之一,其功能化和应用是目前树状大分子领域的热点。PAMAM已在多个领域显示出良好的应用前景。本文主要对PAMAM在表面活化、载体、膜材料、絮凝剂等方面的应用进行阐述。 关键词:聚酰胺-胺(PAMAM);树状大分子;功能化;应用。 树状大分子(Dendrimer) 是当前正在蓬勃发展的新型合成高分子。近年来,随着对树枝状大分子各方面研究的不断深入,其许多独特的性质引起相关领域普遍关注。由于这类化合物研究的迅猛发展,美国化学文摘从第116 卷起在普通主题索引中新设专项标题(Den2drimic Polymers) 。在1993 年美国丹佛召开的美国化学会全国会议上和在2002 年北京召开的国际纯粹和应用化学联合会( IUPAC) 的世界高分子会议上,树枝形大分子被列为五大主题之一。 聚酰胺胺(PAMAM)树状大分子是目前研究最广泛,最深入的树状大分子之一,它既具有树状 大分子的共性,又有自身特色.聚酰胺胺(PAMAM)树状分子的特点是:精确的分子结构,大量的表 面官能团,分子内存在空腔,相对分子质量可控性,分子量分布可达单分散性,分子本身具有纳米尺寸,高代数分子呈球状.聚酰胺胺(PAMAM)树状分子的结构特点使其具有独特的性质:良好的相容性,低的熔体粘度和溶液粘度,独特的流体力学性能和易修饰性。 自1985 年PAMAM 树状分子首次出现以来,有关PAMAM 树状分子的研究工作十分活跃,尤其 是近10 年来,关于PAMAM 树状分子合成和应用研究的报道更是快速增长。PAMAM 树状大分子在药物载体、纳米复合材料、纳米反应器、毛细管气相色谱固定相、废水处理、乳化炸药稳定剂、催化剂、高分子材料的流变学改性剂、光电传感、液晶、单分子膜、基因载体等多方面已显示出广阔的应用前景。本文主要对PAMAM在表面活化、载体、膜材料、絮凝剂等方面的应用进行阐述。 1,表面活化 1.1表面活性剂 聚酰胺胺(PAMAM)树状分子中碳氢链是亲油性的基团, 而羧基和胺基是亲水性的基团,所以聚酰胺胺(PAMAM)树状分子具有增溶,破乳,稳定等表面活性剂所具有的作用.但是聚酰胺胺(PAMAM)树状分子作为表面活性剂与传统的表面活性剂在结构上是不一样的,随着代数的增多,它接近于球形,而传统的表面活性剂多为线形.因而,聚酰胺胺(PAMAM)树状分子作为表面活性剂又有其自身的特点. 叶玲[1]等报道了聚酰胺胺(PAMAM)树状分子可作为亲油性药物的增溶剂,研究了第一代到第六代的聚酰胺胺(PAMAM)树状分子浓度和水溶液的pH值对烟酸增溶效果的影响. 结果发现,随着聚酰胺胺(PAMAM)树状分子浓度的增加,对烟酸的增溶能力也提高;当烟酸处在高的pH值和完全处于离子状态时,增溶效果变好.王俊等合成了聚酰胺胺(PAMAM)树状分子,并用三羟基氨基甲烷进行端基改性,研究了它们对布洛芬的增溶能力,结果表明,两类树状大分子对布洛芬的增溶量

树枝状大分子前言

1.前言 1.1树枝状大分子简介 树枝状大分子作为一种新型功能大分子,具备规则三维结构以及高度的支化度,相对比于传统的线性大分子,在合成时,它拥有卓越的产物对称性,获得良好的相对分子质量单分散性,并且够准确控制其分子大小、形状、官能团和结构,即能在分子水平上进行精确设计来满足不同的使用要求,近几年来,独具规则结构和独特性质的树枝状大分子,广泛应用于反应催化、生物医药、导电介质、染料工业、温敏传感器、膜材料开发等众多的领域。尽管当前,正式投入工业化生产的树枝状大分子厂家寥寥无几,但借助树枝状大分子如此多优异的出众性能,未来应用前景无可限量。 树枝状大分子是通过不断反复的反应环节合成的,每一次重复,得到的树枝状大分子产物代数就加一代,从理论上讲,树枝状大分子可以一代代的不断重复下去,但是实际上由于存在空间位阻的干扰,重复的越多,条件也越苛刻,目前,1-10代为主,以低代数居多。 1.2树枝状大分子的发展 树枝状大分子的发展大约经历了如下三个阶段:(1)提出与尝试;(2)合成方法的研究与改善;(3)金属树枝状大分子的诞生。 (1)提出与尝试 Flory于1952年发布的通过合成多功能基单体,聚合生成高度支化大分子,该法获得的不规整、分子量分布宽的树枝状大分子是人类向高分子发起研究的第一步。 通过逐步重复反应,V?gtle在1978年第一次合成并报道了树枝状大分子。合成过程由两个步骤组成,第一步是进行迈克尔加成,单体是苯胺和丙烯腈;二步是使用硼氢化钠来还原腈基。重复上述两个步骤可以获得树状大分子。 合成过程如下图所示:

图1 逐步重复法合成树枝状分子示意图 (2)合成方法的研究与改善 Tomalia博士(美国Dow化学公司)和Newkome教授(南弗罗里达大学)在1985年,几乎同一时间合成了带有树枝状结构大分子化合物并进行发表。俩位科学家分别将这类新型的化合物命名为“Sarburst Dendrimers”和“Arboml”。正因为这两种命名均牵涉到“树状”这个概念,因此该类高分子也被称为树状大分子。从这一年起,人类真正敲开了树枝状大分子的大门。 此后,Tomalia、Newkome等教授成功合成了多种结构的树枝状大分子,树枝状大分子的研究取得了突破性的进展。Tomalia研究组的主要研究内容是合成聚酰胺-胺型树枝状大分子,一般选择氨、乙二胺等作为树枝状大分子的中心核。合成步骤简单介绍如下:先进行迈克尔加成,将丙烯酸甲酯通过反应接入中心核,接着进行下一步酰胺化反应,即加入二氨基烷烃进行反应。通过围绕核心不断反复进行这两步,便能够构筑出一种星状式的链增长反应(如图2)。 图2 Tomalia制备树枝状大分子PAMAM反应机理

聚酰胺酸的合成及其酰亚胺化研究_李焱

聚酰胺酸的合成及其酰亚胺化研究 李焱,于俊荣,刘兆峰 (东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海200051) 摘要:采用均苯四酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,合成聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA)。研究了溶剂体系、反应温度、时间、投料比和总固含量等因素对所得聚酰胺酸特性黏度的影响。试制了聚酰胺酸和聚酰亚胺(PI)薄膜,对其进行了红外光谱分析及力学性能测试。 关键词:聚酰亚胺;聚酰胺酸;缩聚;特性黏度 中图分类号:TQ342.731文献标识码:A文章编号:1001-7054(2006)04-0006-04 1引言 聚酰亚胺(PI)具有独特的化学、物理性能,包括:优异的耐热性能,优良的力学性能,良好的尺寸和氧化稳定性,耐化学药品性和耐辐照性能,较好的绝缘性和介电性能以及突出的韧性和柔软性[1,2]。聚酰亚胺的制备方法,通常有一步法和两步法[3]。本论文采用两步法,首先合成聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA),即将芳香族二胺溶于非质子极性溶剂,然后加入均苯四酸二酐,在氮气保护下完成低温溶液缩聚,制得PAA预聚体溶液,然后对其进行酰亚胺化初步研究。 2实验 2.1试剂 4,4'-二氨基二苯醚(ODA):二胺,上海试剂厂,化学纯;均苯四酸二酐(PMDA):二酐,上海试剂厂,化学纯;N,N-二甲基乙酰胺(DMAc):上海试剂厂;N-甲基吡咯烷酮(NMP):巴斯夫公司。 2.2聚酰胺酸溶液的制备 聚酰胺酸的合成反应在氮气保护下进行,以保持反应物不被氧化且保持干燥。先按一定比例将二胺和溶剂加入三口烧瓶中,在搅拌下使二胺完全溶解,然后分批加入二酐,在低温下搅拌反应得到淡黄色透明的聚酰胺酸溶液,低温保存待用。2.3聚酰胺酸溶液特性黏度的测定 聚酰胺酸的特性黏度用乌式黏度计测定[4]。通过测定聚酰胺酸溶液的流出时间t和纯溶剂的流出时间t0,计算溶液的相对黏度ηr=t/t0和增比黏度ηsp=(t-t0)/t0,并计算PAA的特性黏度[η]:[η]=lnηr/c(1) 式中:c为待测溶液浓度。实验中,根据投料量计算所得PAA的理论浓度,然后采用稀释法将合成所得PAA溶液稀释至c为0.5g/dL左右。实验温度25℃,采用乌氏黏度计,毛细管直径为0.5 ̄0.6mm。 2.4聚酰胺酸薄膜的制备及其酰亚胺化过程取少量PAA溶液,在玻璃板上推膜后,放入烘箱,在60℃下烘2h,得到PAA薄膜。将PAA膜置于马福炉中,直接将温度升至300℃保持1h,得到PI薄膜(Ⅰ);采用程序升温的方法,在100℃下烘1h,200℃下烘1h,然后调至300℃再烘干0.5h,得到PI薄膜(Ⅱ)。 2.5薄膜的力学性能测试 收稿日期:2005-09-20 作者简介:李焱(1981 ̄),男,出生于吉林省,硕士研究生。

树枝状大分子聚酰胺_胺的合成与性能

第15卷 第2期化 学 研 究V ol.15 N o.2 2004年6月CHE MIC A L RESE ARCH Jun.2004 树枝状大分子聚酰胺2胺的合成与性能 李 杰,王 俊,王天凤,刘立新 (大庆石油学院石油化工系,黑龙江大庆163318) 摘 要:采用发散合成法合成了以乙二胺为核的1.0~3.0代的系列树枝状高分子聚酰胺2胺(PAM AM).采用IR、 核磁共振、端基分析对PAM AM的结构进行了表征,考察了PAM AM水溶液的表面活性及其对难溶药物水杨酸的 增溶能力.结果表明:半代PAM AM具有一定的表面活性,整代PAM AM几乎没有表面活性,表面活性主要与PA2 M AM的端基结构有关;PAM AM对难溶药物水杨酸具有增溶作用,增溶能力随代数和质量浓度的增加而增大,增 溶方式与传统的表面活性剂不同. 关键词:树状大分子;聚酰胺2胺;合成;表面张力;增溶 中图分类号:O633122文献标识码:A文章编号:1008-1011(2004)02-0031-04 Synthesis and Perform ance of Dendrimer Polyamidoamine LI Jie,W ANGJun,W ANG T ian2feng,LI U Li2xin (Departmend o f Petrochemical Engineering,Daqing Petroleum Institute,Daqing163318,H eilongjiang,China) Abstract:A series of1.0~3.0G dendrimers(PAMAM)have been synthesized by divergent method with ethylenediamine as core.The structure of PAMAM has been characterized by IR,NMR,terminal analysis. The surface activity of their aqueous s olution and their s olubilization to water ins oluble salicylic acid have been investigated.The results are as follows:PAMAM of half2generation possesses certain surface activity, while PAMAM of integer2generation possesses hardly any surface activity.The surface activity of PAMAM aqueous s olution is related to their terminal groups.PAMAM have certain s olubilization on water ins oluble salicylic acid.The s olubilization magnitude increases with the build2up of PAMAM mass concentration or generation,and their s olubilizing pattern is different from that of traditional surfactant. K eyw ords:dendrimer;polyamidoamine;synthesis;surface tension;s olubilization 树枝状高分子(dendrimer)是上世纪80年代中期国外开发的一类新型合成高分子[1].由于树枝状高分子的内部具有空腔,外部含有大量的功能基团,具有携带难溶药物和生物活性物质的潜在能力,所以,它在药物输送领域具有良好的应用前景[2-3].本实验采用“发散合成法”[1]合成了以乙二胺为核(core)的1.0~3.0代端基为胺基的树枝状高分子聚酰胺2胺(PAMAM)1在对PAMAM进行表征的基础上,考察了PAMAM水溶液的表面活性和其对难溶药物的增溶作用. 1 实验部分 111 原料与试剂 乙二胺,AR,沈阳市东兴试剂厂;丙烯酸甲酯,AR,沈阳市新西试剂厂;甲醇,AR,黑龙江省阿城化学试剂厂;甲苯,AR,哈尔滨市化工试剂厂;乳化剂OP27,天津助剂厂. 1.2 仪器与测试 红外光谱用403型傅立叶变换红外光谱仪,液膜法测定;端基分析用Z D22型自动电位滴定计测定;核磁共振采用美国Varian NOVA400MH z核磁共振仪,C DCl3为溶剂,13C的观测频率为399.716MH z.PAMAM的增溶性能采用UV2300型紫外分光光度计测定;表面活性用滴体积法测定. 113 PAMAM的合成 收稿日期:2003-09-01. 基金项目:黑龙江省教育厅资助课题(10511121). 作者简介:李杰(1970-),男,硕士,讲师,研究方向为油田化学.

不同引发核树状大分子的合成

https://www.360docs.net/doc/8e5529859.html, 《化学通报》在线预览版 不同引发核树状大分子的合成 孙万虹2 莫尊理1# 陈红# (1 西北师范大学化学化工学院 兰州730070; 2 西北民族大学理科实验中心 兰州 730030) 摘 要 含不同分支官能团树状大分子的合成是目前研究的一个热点。文献报道的有两方向引发核、三方向引发核、四方向引发核、六方向引发核等结构新颖的树状分子。本文综述了不同引发核及其衍生物在树状大分子合成中的应用。 关键词 树状大分子 树枝状化合物 引发核 Progress of Having Different Branch Core of Dendrimers Sun Wan-hong 2 Mo Zun-li # Chen Hong # 1 College of Chemistry and Chemical Engineering, Northwest Normal University, Lanzhou 730070 2 Center of Scientific Experiment, Northwest Minorities University, Lanzhou 730030 Abstract synthesis research of dendrimers containing different branch is now focused. Dendrimer of two branch core, three branch core, four branch core, six branch core, having original structure, have been reported in the literature. It is summarized that having different branch of core and ramification applied to the synthesis of dendrimers. Key words Dendrimers, Poly(amidoamine) dendrimers, Having different branch of core 树状大分子是20世纪80年代中期开发的一类具有三维结构的合成高分子,其特点为高度对称,呈单分散性,表面具有高密度的官能团。树状大分子由各种初始核构筑而成,其外围支化层(代数)呈几何级数增长,最外层的末端基团分布在树状大分子表面。树状大分子核的形状与官能团数目(Nc )和支化单元的形状与官能团数目(Nr )决定着树状大分子的形状与大小[1]。常见的树状大分子引发核有二胺、芳香族化合物、硅烷核和多羟基醇等。 迄今为止,大多数树状大分子是在有限的几种内部官能团,特别是内部多官能团的基础上成功合成出来的。选择不同方向起始核进行树状化合物的合成,是目前这一领域研究的热点内容之一,如两方向引发核A [2]、三方向引发核B [3]、四方向引发核C [4]、六方向引发核D [5]等。 A B C D 1 二方向核树状大分子的合成 以偶氮苯为核合成树状大分子是近几年来的研究热点,因为基于偶氮苯的结构,这类分子一般都具有很好的光学活性[6, 7]。Momotake 等[8]合成了水溶性偶氮苯为核的树状大分子(图式1),该分子在光的照 作者简介:莫尊理(1964--), 男,教授,研究生导师。主要研究方向为树状高分子与功能材料。E-mail:mozl@https://www.360docs.net/doc/8e5529859.html, 基金项目:国家自然科学基金(29875018)、甘肃省自然科学基金(3ZS051–A25-050)、甘肃环保科研基金(GH2005-10)、甘肃省高分子材料重点实验室重点项目 N X X X OH OH OH HO HO OH HO OH HO (CH 2)n X X

聚酰胺树脂纯化

第一章前言 1.1 甘草简介 甘草 (Licorice)是豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papiliantae Taub)甘草属植物,是一种应用极广的中药,素有“十方九草”之称[1]。深秋,荚果裂开,籽粒随风散步大地上,天然繁殖。茎挺拔直立,根如圆柱,直径三四厘米,大的五六厘米,长一米多,最长者达三四米。甘草多生长在干旱、半干旱的荒漠草原、沙漠边缘和黄土丘陵地带,在引黄灌区的田野和河滩地里也易于繁殖。它适应性强,抗逆性强,不愧是植物界抗干旱的能手,斗风沙的先锋。 甘草在中草药中具有“众药之王”的美誉,是重要市用中药, 来源于豆科(leguminosae) 植物甘草、欧甘草、胀果甘草的干燥根和茎。国产甘草主要有:乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch)、胀果甘草(G. inflata Batal)、光果甘草(Glucyrrhizic acid)、黄甘草(G. eurycarpa P.C.Li)、粗毛甘草(Glycyrrhiza aspera Pall.)、云南甘草(Glycyrrhiza yunnanensis Cheng f.et L.K.Ti)、园果甘草(G. squamulosaFranch)、刺果甘草(G. pallidifloraMaxim)、欧甘草(Glycyrrhiza glabra L.)和欧甘草变种(G. glabra var.glandalifera)等。其中以乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch)分布最广、产量最大[2]。甘草具有补脾益气,清热解毒,祛痰止咳,缓急止痛,调和诸药的功效。用于脾胃虚弱,倦怠乏力,心悸气短,咳嗽痰多,脘腹,四肢疼痛,痈肿疮毒,缓解药物毒性、烈性[3]。 1.2 主要有效成分及药理作用 国内外学者对甘草的化学成分和药理作用进行了许多研究,主要有效成分是黄酮类化合物和三萜皂苷。据现有资料报道,甘草的化学组成极为复杂,已从甘草中分离得到100多种黄酮类化合物,60多种三萜类化合物以及香豆素类、18种氨基酸、多种生物碱、雌性激素和多种有机酸等[4]。其中,黄酮类成分具有明显的抗溃疡、解痉、抗炎、降血脂、镇痛和雌性激素样作用[5]。近年来还发现甘草黄酮对艾滋病毒(HIV)有很强的抑制增殖作用,对甘草黄酮的研究应用已经引起人们的重视[6]。 1.2.1 甘草黄酮的化学成分 近年来的研究表明,甘草中存在着一种重要的生理活性物质,即黄酮类化合物。黄酮类化合物的基本母核早期是指2-苯基色原酮,近年来泛指两个苯基通过三碳链相连形成的化合物,即具有 C6-C3-C6 基本骨架,包括黄酮、黄酮醇、异黄酮、查尔酮及它们的二氢衍生物和黄烷醇、花青素等。甘草黄酮(Glycyrrhiza flavonoids ,FG) 是从甘草提取物中得到的一类生物活性较强的成分,许多学者对其化学成分进行了大量的研究工作。邢国秀等人[7]在文章中给出甘草黄酮类150 多个化合物的结

聚酰胺-胺树枝状大分子的合成及应用

聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的 合成及应用 Synthesis and Application of Polyamidoamine Dendrimer 摘要:聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子是目前树状大分子化学中研究较为成熟的一类,是三种已经商品化的树状大分子之一,其功能化和应用是目前树状大分子领域的热点。PAMAM已在多个领域显示出良好的应用前景。本文综述聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的结构、性质、合成方法、表征技术,并介绍了其在化剂、金属纳米材料、纳米复合材料、膜材料、表面活性剂等领域的应用研究进展。聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子的合成方法主要是发散法,另外还有收敛法和发散收敛共用法。 关键词:聚酰胺-胺(PAMAM);树状大分子;合成;应用 Abstract: Polyamidoamine (PAMAM) dendrimers, which are one of three kinds of commercialized dendrimers, have been studied more completely in dendritic chemistry. Currently, the hot point in this field focuses on their functionality and application. Their excellent potential applications have been shown in many areas. In this paper, progress in study on the structure properties, methods for preparation, characterization and application of PAMAM in catalysts, metal nanomaterials, nanocomposites, film materials and surface active agents was reviewed. The main method for preparation of PAMAM is the divergent method. In addition the convergent method and the divergent-convergent method are used too. Keywords:Polyamidoamine(PAMAM) ; Dendrimers; Synthesis; Application

树状大分子

树状大分子 树状大分子聚合物就是指有树枝形状结构的物质,结构上,它一般具有规整的分子结构,高度支化的分子内有许多空腔,末端含丰富的官能团,分子量容易在合成时控制;性能上,高度支化的分子使它不容易结晶,丰富的表面官能团决定了它的高表面活性,而它溶液和恪体的低粘度性能使它易于成型加工,容易成膜,良好的生物相容性使它能很好的应用于生物体内。 目前合成树形大分子聚合物的方法主要有发散法和收敛法两种。发散法是由核心开始,逐步引入单体,发散法能合成高代产物,但是随着代数变大,产品易产生结构缺陷。收敛法则是先构造外围分支,由核心将分支链接,虽然产物缺陷少,但是收敛法合成速度慢,空间位阻影响大。

PAMAM表面拥有多个活性中心和丰富的端基官能团,可以进行很多修饰或与各种药物共价形成共辄物,而许多重复单元形成的大量内体结构,可以有效地包埋药物,形成载药复合物,且PAMAM同时具有良好的生物相容性和无免疫原性,这使得PAMAM在药物载体方面广泛应用。 用发散法合成树状大分子的过程如下:0. 5G PAMAM的合成在冰水浴中,向250 m L三口瓶中缓慢加入9. 0 g ( 0. 15 mol) EDA(乙二胺)和30mL甲醇,通N2气除氧,磁力搅拌下用恒压滴液漏斗滴加( 1 滴/s) 103.2g( 1. 2 mol) MA(丙烯酸甲酯)。滴毕在25 ℃搅拌反应24 h,反应混合物经50 ℃减压下旋转蒸发除去溶剂和过量MA,得淡黄色透明液体0. 5GPAMAM 产品。按比例逐渐增大丙烯酸甲酯的用量,同法可合成 1. 5G、2. 5G 和 3. 5G PAMAM。 1. 0G PAMAM的合成在冰水浴中,向250 m L 三口瓶中加入20. 2 g( 0. 05 mol) 0. 5G PAMAM的甲醇( 50 m L) 溶液,通N2气除氧后磁力搅拌下缓慢滴加( 1滴/s) 72 g( 1. 2 mol) EDA,滴毕,在25 ℃搅拌反应24 h,再经60 ℃减压旋转蒸发,并利用浓硫酸作辅助吸收剂除去溶剂及过量EDA,得淡黄色粘稠状液体1. 0G 粗品。用乙醚作萃取剂、甲醇为溶剂交换剂蒸馏除去乙二胺,得1. 0G 纯品。按比例逐渐增大乙二胺的用量,同法可合成 2. 0G、 3. 0G 和 4. 0G

树枝状大分子在生物医学领域的研究与应用

树枝状大分子在生物医学领域的研究与应用Ξ 李桂英 张其震 李爱香 (山东大学化学与化工学院,济南250100) 摘要 树枝状大分子是一类具有特定三维结构和高度支化结构的新型大分子,其独特的分子结构和物理化学性质使之在许多领域有广泛的用途。本文着重介绍了树枝状大分子作为药物载体、基因载体、磁共振造影剂和硼中子俘获治疗试剂等在生物医药领域中的应用研究进展。 关键词 树枝状大分子 医学 中图分类号 R318 文献标识码 A 文章编号 1006-4915(2003)0120057203 The R esearch and Applications of Dendrimers in Biology and Medicine Li G uiying Zhang Q izhen Li Aixiang (School of Chemist ry&Chemical Engineering,S handong U niversity,Jinan250100) Abstract Dendrimers are a class of macromolecules with a regular and highly branched three-dimensional architecture.Owing to the unique features,dendrimers have potential applications in many areas.In this paper,the research and applications of dendrimers in the fields of medicine such as drug delivery,gene carriers,MRI and BNCT were reviewd. K ey w ords Dendrimers Medicine 树枝状大分子是近几年来出现的一类新型大分子,它是通过支化基元逐步重复的反应得到的一类具有高度支化结构的大分子。树枝状大分子与传统的线性大分子相比有以下几个显著特点:(1)树枝状大分子有明确的分子量及分子尺寸,结构规整,分子体积、形状和功能基都可在分子水平上精确控制; (2)树枝状大分子一般由核心出发,不断向外分支,代数较低时一般为开放的分子构型,随代数的增加和支化的继续,从第四代开始,分子由敞开的松散状态转变为外紧内松的球形三维结构(如图1),分子内部具有广阔的空腔,分子表面具有极高的官能团密度;(3)树枝状大分子有很好的反应活性及包容能力,在分子中心和分子末端可导入大量的反应性或功能性基团,用作具有特殊功能的高分子材料[1,2]。 由于树枝状大分子的分子量分布单一、内部具有广阔的空腔和表面具有极高的官能团密度,决定了它可以作为蛋白质、酶和病毒理想的合成模拟物,而且树枝状大分子很容易进行官能化,因此在生物和医学领域得到了广泛应用,如内部空腔可以包裹药物分子,末端基团通过修饰可连接基因和抗体等活性物质 。 图1 聚酰胺—胺树枝状大分子结构示意图 Fig1Structure sketch of Dendrimers 目前树枝状大分子在生物医学领域的研究主要集中在:抗微生物制剂、药物载体、基因载体、免疫制剂、硼中子俘获治疗试剂、磁共振造影剂等。 1 抗微生物制剂 树枝状大分子的三维结构可清晰的划分为核心和表面两部分,在核心和表面之间可以同时发生主 山东生物医学工程 Shandong Journal of Biomedical Engineering Ξ作者简介:李桂英(1975年—),女,在读硕士研究生。

聚酰胺酸合成工艺研究

第14卷 第2期强激光与粒子束V o l.14,N o.2 2002年3月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E B EAM S M ar.,2002 文章编号: 100124322(2002)022******* 聚酰胺酸合成工艺研究Ξ 张占文1, 王朝阳1, 钟发春2, 李 波1, 余 斌1, 魏 胜1, 黄 勇1 (1.中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900; 2.中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳621900) 摘 要: 采用超声波在线测量溶液粘度的方法,研究了合成聚酰胺酸过程中实验条件的影响,并 对实验结果进行分析,由此确定了合成高分子量聚酰胺酸的最佳实验条件。研究表明:在加料次序为先 加二胺后加二酐(二酐与二胺的摩尔比为1.01~1.02:1)、试剂中含水量尽可能少,反应温度0~5℃、反 应时间以溶液粘度到达最大值为止的条件下,所合成的聚酰胺酸溶液粘度最大,可满足惯性约束聚变 (I CF)充气腔靶端口膜的需要。 关键词: 柱腔充气靶; 聚酰亚胺; 聚酰胺酸 中图分类号: TL639 文献标识码: A 在惯性约束聚变(I CF)研究中,制备好的实验用靶具有非常重要的意义[1~3]。柱腔充气靶已被列为美国国家点火装置上的基本靶型[4],它的研制对于开展激光等离子体耦合、X光的产生和内爆物理等方面的研究具有重要意义。为了满足柱腔充气靶动态充气的需要,在柱腔端口应有阻气薄膜。该薄膜具有一定的阻气能力,并且应尽量减少激光能量的损失。聚酰亚胺薄膜抗张强度大,当薄膜转变成等离子体时,对腔内产生的影响较少,因此它是最理想的端口膜。理论上预计聚酰亚胺薄膜膜厚在0.3Λm时,可以满足制靶的需要。随着薄膜厚度增加,产生的不利影响也增大,因此,必须制备亚微米厚的超薄聚酰亚胺薄膜。 聚酰亚胺薄膜现已大量生产,制备技术已日趋成熟,但商用薄膜与实验所需相差很大。商用薄膜通常较厚,一般都在10~100Λm左右。随着薄膜厚度减少,保持其原有的抗张强度和脱膜都变得很困难,因此,自支撑的亚微米厚聚酰亚胺薄膜国内外均无厂家生产,只能在实验室制备。制备的关键是:其一,薄膜强度不能降低;其二,可以脱膜。薄膜的强度和脱膜都与聚酰亚胺分子量有关,只有分子量足够高才能保证薄膜强度和容易脱膜。而影响聚酰亚胺分子量的主要因素是环化前聚酰胺酸的分子量,高分子量的聚酰胺酸才可能得到高分子量的聚酰亚胺薄膜,以满足柱腔充气靶端口膜的需要。 1 实验 1.1 实验原理 合成聚酰亚胺的通用方法是利用二胺和二酐反应生成聚酰胺酸,然后再热环化生成聚酰亚胺[5,6]。二酐和二胺分别采用均苯四羧酸二酐(PM DA,pyrom ellitic dianhydride)和4,42二氨基二苯醚(ODA, oxydian iline)。PM DA和ODA生成聚酰亚胺的反应过程为 第一步生成聚酰胺酸,第二步热环化生成聚酰亚胺。决定聚酰亚胺分子量的主要是第一步合成聚酰胺酸 Ξ收稿日期:2001208227; 修订日期:2001211229 基金项目:国家863激光惯性约束聚变领域资助课题(863241623) 作者简介:张占文(19732),男,助研,硕士,主要从事靶制备与研究方面的工作;绵阳市919信箱987分箱。

树枝状大分子

树枝状大分子 树枝状大分子是近几年来出现的一类新型大分子,它是通过支化基元逐步重复的反应得到的一类具有高度支化结构的大分子。树枝状大分子与传统的线性大分子相比有以下几个显著特点:(1)树枝状大分子有明确的分子量及分子尺寸,结构规整,分子体积、形状和功能基都可在分子水平上精确控制;(2)树枝状大分子一般由核心出发,不断向外分支,代数较低时一般为开放的分子构型,随代数的增加和支化的继续,从第四代开始,分子由敞开的松散状态转变为外紧内松的球形三维结构(如图1),分子内部具有广阔的空腔,分子表面具有极高的官能团密度;(3)树枝状大分子有很好的反应活性及包容能力,在分子中心和分子末端可导入大量的反应性或功能性基团,用作具有特殊功能的高分子材料。 树枝状大分子特殊的结构赋予其与线型分子不同的物理和化学性能。树枝状大分子具有广阔的应用前景,可用于生物制药、催化剂、物质分离技术、自组装及“光天线”等各个领域。 一、树枝化聚合物的合成 树枝化聚合物的合成方法通常有下列两种:大单体路线(Macromonomer route)和聚合物表面接枝路线(Divergent route)。前者是先合成带有相应树枝化基元的可聚合单体,而后进行相应的聚合反应,直接得到目标树枝化聚合物。这一路线的关键在于选择合适的树枝化基元(包括树枝化基元的结构和代数)及聚合基元、简便有效的合成路线以及适当的聚合方法。其最大的优点是所合成的树枝化聚合物的结构(化学和物理结构的)高度完美。而问题一是由于通常认为的树枝化基元空间位阻效应,二是由于大单体中较低的聚合基元浓度,因而不易制备

高代数、高分子量的目标聚合物。因此,尤其对于合成表面具有反应性官能团的聚合物体系,选择合适可行的聚合方法至关重要。而聚合物表面接枝法则是先合成线性聚合物主链,而后通过聚合物主链上的反应性官能团联接上相应代数的树枝化基元。这一路线的优点是可以采用常规的聚合方法合成相应的聚合物主链,而后采用逐步接枝反应将树枝化基元引入聚合物链,合成方法相对简单。但此路线要求在每一步接枝反应中所有树枝化基元的末端活性基团必须反应十分完全,而这在实际操作中往往是不易实现的,特别是在合成较高代数的树枝化聚合物时尤为突出,因而由此路线合成的树枝化聚合物均或多或少地存有结构缺陷。除了上述两种合成方法外,另有一种折衷的合成树枝化聚合物的方法是:先采用大单体路线合成高分子量的低代数树枝化聚合物,而后在此聚合物表面采用接枝法引入新的树枝化基元以制备高代数、高分子量的目标聚合物,但此方法仍然不可避免地存在结构缺陷问题。 1. 大单体路线 目前为止,通过大单体路线合成树枝化聚合物的方法主要有自由基聚合反应、逐步聚合反应和过渡金属催化的偶联反应等。 2. 聚合物表面接枝路线 鉴于在这一领域研究初期难于通过大单体路线合成高分子量的树枝化聚合物,很多研究组采用表面接枝路线以合成高分子量的树枝化聚合物。 二、几种树枝状大分子 1.高连勋等合成了聚酰胺胺类的树枝状大分子,如图2,图3,图4 图2

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