[发明专利]含疏水烷基侧链的两亲性聚电解质接枝物制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能高分子材料领域，特别涉及一种在表面活性剂及生物医药领域具有潜在应用价值的含疏水烷基侧链的两亲性聚电解质接枝物的制备方法。

背景技术

疏水修饰的水溶性聚电解质由于同时含有亲水及疏水部分，因此具备既亲水又亲油的两亲性，可作为高分子表面活性剂应用于石油开采、涂料工业、生物医药等领域。也可用做结构模板，制备形态丰富的纳米结构材料。与低分子量表面活性剂相比，这种两亲性高分子具有临界胶束浓度更低，热力学更稳定等优点(Supramol.Sci.，1996，3，157-163；Langmuir，2002，18，3780-3786；Biomacromoles，2005，6，1154-1158.)。特别是许多来源天然的高分子电解质材料(如天然多糖、各种蛋白质分子、明胶等)，经疏水改性后在水相中能够通过分子间和分子内的疏水部分之间的相互交联自发地形成胶束或凝胶等自聚集体，由于其具有良好的生物相容性和可生物降解性，作为药物或蛋白等的载体应用于药物缓释控释或酶固定化方面具有很大的潜力(Langmuir，2004，20，11726-11731；Adv.Drug Deliv.Rev.，2001，47，113-131.)。因此，相关两亲性聚电解质的研究一直非常活跃。

将疏水烷基链通过共价键引入水溶性聚电解质的侧链是最常用的疏水修饰方法之一。对于含有羧基侧链的聚电解质而言，目前引入疏水烷基侧链的方法主要有两种：(1)通过长链烷基氨和羧基反应生成酰胺，从而引入烷基(化学研究与应用，2008，20，638-641，Polym.Bull.，1988，20，577-582.)。此方法虽可比较方便地引入短链长烷基，但当引入的烷基链较长时，接枝率会大幅下降，并且，长链烷基胺的水溶性下降，反应常需要在非均相体系中进行，导致反应转化率低，因此通过此方法能引入的烷基链种类有限。(2)通过卤代烃进行烷基化反应，通过亲核取代将烷基引入聚电解质的侧链。但卤代烃通常具有较强的毒性，会对环境造成污染，尤其不利于将产品用做生物医用材料(Carbohy.Polym.，2000，43，343-349)。

发明内容

针对现有技术的含疏水侧链两亲性聚电解质制备方法的研究现状和不足，本发明的目的是提供一种更简便高效，同时又绿色环保的含疏水烷基侧链的两亲性聚电解质接枝物的制备方法。

本发明的基本思想是，利用绿色安全、结构多样的季胺盐作为烷基化试剂，通过酯化反应将疏水的烷基链引入到含有羧基阴离子的聚电解质侧链上。具有反应温和简便、接枝率效率高，同时原料绿色环保的特点。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

先将聚电解质溶于溶剂中配制成重量浓度为0.1-10％电解质溶液，然后搅拌加入重量浓度为0.1-20％烷基季胺盐溶液，于3-180℃下搅拌反应；将充分反应后的溶液透析除去未反应的烷基季胺盐，即得到含疏烷基水侧链的两亲性聚电解质接枝物。

上述方案进一步优选的方案：电解质溶液的重量浓度为0.5-3.0％；烷基季胺盐溶液的重量浓度为0.5-5.0％；反应温度为10-95℃。

在上述技术方案中，所述聚电解质可为侧链含有羧酸阴离子的高分子电解质或含有羧酸侧链的蛋白。其中可作为聚电解质的高分子电解质的范围十分广泛，可选自但不限于聚丙烯酸、海藻酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、羧甲基魔芋葡甘聚糖、羧甲基魔芋葡甘聚糖和羧甲基纤维素。

在上述技术方案中，所述烷基季胺盐分子通式为R₄N⁺X^-，其中R为烷基，N为氮，X为卤素负离子或酸根，且R可以相同，也可以不同。当R不同时，烷基转移具有较好的化学选择性，优先选择顺序依次为：苄基＞伯胺＞仲胺。

在上述技术方案中，所述的溶剂可以是不同溶剂复配体系，也可以是单一体系，通常为单一体系。体系中可以加入羧基活化助剂(如碳化二亚胺等)，也可以不加入。所述溶剂具体可选自水、四氢呋喃、吡咯烷酮、二甲亚砜、氯仿、吡啶、乙醇、甲醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、二氧六环和二氯甲烷。

本发明通过调整聚电解质与季胺盐的比例，可得到接枝率3-80％的疏水侧链两亲性聚电解质。

本发明制备的含疏水侧链两亲性聚电解质的反应方程式可表示为：