材料分析方法Word下载.docx

1、聚乙二醇（Polyethylene glycol, PEG）是一种用途极为广泛的聚醚高分子化合物，能够溶解于水和许多溶剂中，且具有优异的生物相容性。采用共聚的方法将亲水性的PEG 链段引入聚氨基酸的链段中，将得到一种既具有双亲性的又具有生物降解性的嵌段共聚物。双亲性嵌段共聚物聚乙二醇聚 L-苯丙氨酸的合成大分子引发剂的合成以大分子引发剂端氨基聚乙二醇单甲醚（MPEG-NH2）为亲水嵌段，以聚L苯丙氨酸为疏水嵌段，合成了一种新的聚乙二醇聚L-苯丙氨酸两嵌段共聚物，对其结构进行了表征。制备方法通过以下三个步骤合成MPEG-NH2：通过下列反应方程式合成聚乙二醇单甲醚磺酸酯（MPEG-Tosylat

2、e）：其次通过下列反应方程式合成聚乙二醇单甲醚邻苯二甲酰亚胺酯（MPEG-Phthalimide）：最后通过下列方程式合成出端氨基聚乙二醇单甲醚（amine-terminated MPEG）：具体操作为取 6.9g聚乙二醇单甲醚邻苯二甲酰亚胺酯、3ml水合肼、120ml无水乙醇于 250 ml三口瓶中回流12h。将反应混合液冷却、过滤，向滤液中滴加过量的无水乙醚得沉淀，沉淀用无水二氯甲烷溶解，滤去不溶物，再向滤液中滴加无水乙醚得到白色沉淀，抽滤，无水乙醚洗涤、干燥得引发剂MPEG-NH2。结果与讨论 1.3.1 红外光谱分析采用 KBr 压片法，在 Bruker vector22 型红外光谱仪

3、上对以上三种物质进行测定。图1 IR spectrum of MPEG-Tosylate图1是聚乙二醇单甲醚磺酸酯（MPEG-Tosylate）的红外光谱。在 1344cm-1处有一个强吸收峰，它是SO2中S=O键的反对称伸缩振动吸收；在 1176 cm-1的吸收为SO2中S=O键的对称伸缩振动；772cm-1处的吸收为苯环的C-H面外变形振动吸收。从以上数据可以看出，聚乙二醇单甲醚的端羟基已经和对甲苯磺酰氯反应形成了磺酸酯。图2 IR spectrum of MPEG- Phthalimide图2是聚乙二醇单甲醚邻苯二甲酰亚胺酯（MPEG-Phthalimide）的红外光谱图，1773cm-

4、1和 1716cm-1均是环内酰胺中羰基的吸收；而在 1176cm-1和 772cm-1的吸收峰消失，表明磺酰基已经离去，形成了聚乙二醇单甲醚邻苯二甲酰亚胺酯。图3 IR spectrum of amine-terminated MPEG图3是端氨基聚乙二醇单甲醚（MPEG-NH2）的红外光谱图，1773cm-1和 1716cm-1的吸收峰消失；1653cm-1的吸收为N-H弯曲振动，表明产物（2）已经肼解生成了端氨基聚乙二醇单甲醚即MPEG-NH2。1.3.2 核磁共振图谱分析使用Varian UNITYPlus 400 核磁共振谱仪，以CCl3D为溶剂，在室温下对以上三种物质测定1H NM

5、R谱。图4 1H NMR spectrum of MPEG-Tosylate （CDCl3）图4是聚乙二醇单甲醚磺酸酯（MPEG-Tosylate）的1H NMR谱图。2.45 处的吸收峰归属于对甲苯磺酰基苯环上的甲基质子（CH3）的化学位移，3.38 为聚乙二醇单甲醚链段甲氧基（CH3O-）中质子的化学位移，3.60 附近的强吸收为MPEG链段中亚甲基质子（CH2-）的化学位移，7.34、7.36、7.79 和7.81 分别归属于对甲苯磺酰基苯环上四个质子的化学位移（7.26 氘代试剂中残余H的化学位移）。谱图表明聚乙二醇单甲醚的端羟基已经被对甲苯磺酰基取代。图5 1H NMR spectr

6、um of MPEG-Phthalimide （CDCl3）图5是聚乙二醇单甲醚邻苯二甲酰亚胺酯（MPEG-Phthalimide）的1H NMR谱图。3.38 为聚乙二醇单甲醚链段甲氧基（CH3O-）中质子的化学位移，3.60 附近的强吸收为MPEG链段中亚甲基质子（CH2-）的化学位移，7.72、7.85 分别归属于邻苯二甲酰亚胺基苯环上质子的化学位移，而对甲苯磺酰基苯上的甲基质子（CH3）的化学位移（2.45）消失，说明对甲苯磺酰基已脱去，被邻苯二甲酰亚胺基取代。 图6 1H NMR spectrum of amine-terminated MPEG （CDCl3） 图6是端氨基聚乙二醇

7、单甲醚（MPEG-NH2）的1H NMR谱图。1.61 为氨基（-NH2）质子的化学位移，3.38 为聚乙二醇单甲醚链段甲氧基（CH3O-）中质子的化学位移，3.60 附近的强吸收为MPEG链段中亚甲基质子（CH2-）的化学位移，除此之外，没有其它峰，表明合成了大分子引发剂MPEG-NH2，没有前两步反应的中间产物。N-羧基-苯丙氨酸-环内酸酐（NCA）的合成 N-羧基-氨基酸-环内酸酐又称NCA，是-氨酸与光气反应生成的五元环单体。利用Fuchs-Farthing法使用氨基酸和光气反应合成NCA，合成路线如下图。 结果与讨论图7 IR spectra of L-phenylalanine（a

8、） and Phe-NCA（b）图7是L-苯丙氨酸和L-苯丙氨酸-NCA的红外谱图。在曲线b中 1857cm-1和 1779cm-1两处有强吸收峰，这是NCA中两个羰基的特征吸收，表明L-苯丙氨酸与三光气反应生成了L-苯丙氨酸环内酸酐.嵌段共聚物的合成实验方法以MPEG-NH2为引发剂，在二氯甲烷溶液中引发NCA开环聚合，通过控制不同的NCA/ MPEG-NH2投料比，得到不同组成和分子量的聚合物。开环聚合反应是按下图的历程进行的。首先MPEG-NH2进攻NCA单体的羰基碳原子，形成中间体，该中间体迅速消去CO2，然后再继续和NCA单体反应形成嵌段共聚物。实验步骤按一定的摩尔比称取MPEG-N

9、H2和L-苯丙氨酸-NCA单体于三口瓶中，以二氯甲烷为溶剂（NCA单体的二氯甲烷溶液浓度为 5wt%），25、N2保护、搅拌下反应 72h。反应完毕后将反应溶液倒入过量无水乙醚中沉淀，将沉淀抽滤，用无水乙醚洗涤，再用四氢呋喃洗涤，干燥得白色固体。对所得固体进行红外光谱和核磁共振图谱分析。3.3.2 红外光谱分析 图8 IR spectra of block copolymer图8为共聚物MPEG44-b-Phen（n=7,15,30,50） 的红外光谱图，其中1658cm-1为酰胺中羰基伸缩振动（C=O）吸收峰，即酰胺带；1541cm-1为反式平面构型酰胺中N-H键的弯曲振动（N-H）与C-N

10、键面内伸缩振动（C-N）复合作用的特征吸收峰,即酰胺带，这表明反应生成了肽键。1104cm-1为聚乙二醇单甲醚嵌段中C-O键的振动吸收峰，745cm-1和 697cm-1均为苯丙氨酸嵌段苯环的C-H面外变形振动吸收峰。从谱图可以看出，随着嵌段共聚物中苯丙氨酸链段聚合度的增加，曲线a、b、c、d中，聚乙二醇嵌段的特征峰（1104cm-1）的相对强度依次减弱，而聚苯丙氨酸嵌段的 特征峰（1658cm-1、1541cm-1、745cm-1、697cm-1）的相对强度依次增强。说明反应基本上按照投料比进行。3.3.3 核磁共振图谱分析图9 1H NMR spectrum of block copoly

11、mer（CF3COOD）图9是MPEG45-b-Phe7的1H NMR谱图。3.48 为聚乙二醇单甲醚链段甲氧基（CH3O-）中质子的化学位移，3.82 附近的强吸收为MPEG链段中亚甲基质子（CH2-）的化学位移。由于共聚物在CF3COOD中的溶解性不好，导致聚（L-苯丙氨酸）链段上质子的共振吸收信号都很弱。图中可以看到7.16、7.28处较弱的信号为苯丙氨酸链段苯环上质子的化学位移，而其它质子的共振信号基本消失。小结 我们制备了大分子引发剂端氨基聚乙二醇单甲醚（MPEG-NH2），通过红外光谱、核磁共振对其结构进行了表征，同时利用 L-苯丙氨酸和三光气反应合成出 L-苯丙氨酸-NCA 单体。最后采用溶液聚合的方法合成了不同分子量的聚乙二醇聚 L-苯丙氨酸两嵌段共聚物，利用红外光谱、核磁共振等方法对共聚物进行了表征，表明得到了分子量分布较单一的嵌段共聚物，得到了所需要的前端聚合物，达到了实验预期要求。