[发明专利]一种用微波合成三方向树形分子核的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用微波合成三方向树形分子核的方法。

背景技术

树形分子是一类新型的合成大分子，其许多独特的性质，近年来均引起相关领域普遍关 注。它在结构上具有高度几何对称性、精确的分子结构、低的分散系数、大量的表面官能团、 以及可控的内部空腔和分子尺寸等特点，可用于催化、药物代谢、基因载体等众多领域。

研究结果表明，在众多树形分子中，聚酰胺一胺类树形分子在低代数(3代以下)时为敞 开和相对疏松的结构，在高代数(4代以上)则是表面紧密堆积的结构。聚酰胺一胺类树形分 子尺寸处于纳米范围，每增长一代，分子尺寸大约增长1.3纳米。其中4代(约4.0nm)、5 代(约5.3nm)、6代(约6.7nm)、7代(约8.0nm)的聚酰胺一胺类树形分子尺寸分别与细 胞色素C、血红蛋白、前白蛋白和蚯蚓血红蛋白接近。聚酰胺一胺类分子这种与生物大分子 大小相近的特点使得它很适合作为生物模拟体系，并应用于生物医药领域。

目前，聚酰胺一胺类树形分子最热门的研究领域之一是作为基因转染载体，部分降解的 聚酰胺一胺类树形分子在基因转染方面比完整的树形分子有着更好的表现。这与部分降解的 聚酰胺一胺类树形分子具有柔顺的分子结构有关。因为结构更为松散灵活树形分子，可以与 DNA形成更紧密的复合物，有利于通过胞吞途径进行基因转染。以三乙醇胺为引发核的三方 向树形分子，其树形分子核具有较大的空间结构，由此得到的树形分子比传统的以氨为核的 树形分子结构更为松散灵活柔顺，有利于提高其基因转染效率，因此其在生物医用领域如基 因转染方面有较好的应用前景。

一般而言，树形分子由三部分构成：树形分子核；与树形分子核径向连接的内层重复单元； 与最外层一代重复支化单元连接的含末端基团的树形分子表面。

树形分子核是树形分子代数增长的起点(即树形分子的0代)，其表面为氨基，可通过 交替的酰胺化反应和Michael加成进行树形分子的代数增长。常见的被用作聚酰胺一胺树形 分子核的物质主要包括两类：一类是表面具有氨基，可以直接作为树形分子核的小分子化合 物，如乙二胺、丁二胺；另一类是本身不能直接作为树形分子核，而需要通过逐步的化学改性 将其表面转化为氨基的小分子化合物。后者一般多是一些表面全为羟基的醇胺或多羟基醇， 如三乙醇胺、季戊四醇，将这一类物质转化成树形分子核时，为了得到足够大的树形分子内 部空腔和末端为氨基的表面，其反应历程一般分为三步：首先是与丙烯腈的Michael加成，然 后再是加成产物的醇解，最后是醇解所得酯的酰胺化，最终得到目标产物-树形分子核。然 而这些反应在目前采用常规方法进行合成的情况下，均耗时较长，且在腈醇解这一步还存在 产率过低的问题，以致拖延了整个树形分子的合成周期，增加了相应的合成成本，从而限制 了同类别树形分子本身的应用与发展。

为了提高反应效率，微波合成已经成为有机合成中的一个重要方法。与传统的加热方法 相比，微波加热效率更高，具有大幅缩短反应时间、提高产率、能耗低等诸多优点。对于微 波合成，已有相关文献报道，其中，Hawker等报道了利用微波辐射催化促进聚合物的合成 (United States Patent Application：20080009558)，Hargett等则报道了通过控制微波条件以加 快化学反应速度(United States Patent Application：20070295594)。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提供一种能够在较短时间内利用微波法快 速合成出三方向树形分子核的方法。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：一种用微波合成三方向树形分子核的 方法，其特征在于包括有以下步骤：

A)三腈的合成：

(1)取一定量三乙醇胺溶于盛有1，4-二氧六环的反应容器中，向其中加入强碱类催化 剂和冠醚类相转移催化剂；

(2)然后向反应体系中加入丙烯腈，其中三乙醇胺与丙烯腈的摩尔比为：三乙醇胺∶丙 烯腈＝0.1～0.33∶1；

(3)将反应容器置于微波反应器中，进行微波辐照，即可得到三腈；

反应式如下：

B)三酯的合成：

(1)将步骤A)所得三腈溶于盛有甲醇的反应容器中，再加入强酸类催化剂浓硫酸；