基于点击化学反应的聚乙二醇壳聚糖接枝共聚物的合成及其表征

。目 前 该 类 共 聚 物 的 合 成 方 法 较
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* 0520 mail： zhangcan@ cpu． edu． cn 收稿日期 2010通讯作者 Tel： 025 － 83271171 E“重大新药创制” 004 ， No． 2009ZX09503028 ） 和江苏省自然科学基金资助 基金项目 国家 科技重大专项资助项目（ No． 2009ZX09310项目（ No． BK2009304 ）
NH2 上引入炔基得到炔基化壳聚糖， 首次通过溴丙炔的卤代反应在其 2再 有效的解决这个问题。以天然的壳聚糖为原料， 3通过点击化学反应（ 一价铜催化的叠氮基与端基炔的 1 ， 环极化反应） 将叠氮化单甲氧基聚乙二醇与炔基化壳聚糖合成为
1 FTIR 对其结构进行表征， 通过差示扫描量热法 （ DSC ） 及热重分析 一系列聚乙二醇壳聚糖接枝共聚物 。 通过 H NMR、
室温后， 加入蒸馏水 20 mL。用二氯甲烷萃取 3 次（ 10 mL × 3） ， 合并有机层再用冰水洗涤 3 次（ 10 mL × 3 ） ， 浓缩后用冷 N3 乙醚沉淀可得到白色固体粉末叠氮基聚乙二醇 mPEG3. 2 g（ 80 % ） ， IR（ KBr， 2 866， 2 105， 1 110 cm － 1 。 υ） ： 3 412，
Journal of China Pharmaceutical University
学报 2010 ， 41 （ 6 ） ： 481 － 486
481
·论
文·
基于点击化学反应的聚乙二醇壳聚糖 接枝共聚物的合成及其表征
徐玉婷， 张 灿
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（ 中国药科大学新药研究中心， 南京 210009 ） 摘 要 聚乙二醇壳聚糖接枝共聚物在合成上存在过量的聚乙二醇难以后处理的困难， 利用点击化学反应能够简单
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学 报
Journal of China Pharmaceutical University
第 41 卷
能快速合成大量化合物的新方法 ， 其中应用到的具 应用范围宽、 产率高和立体选择性等 有可模块化、 特点的化学反应被通称为点击化学反应。 一价铜 3催化的叠氮基与端基炔的 1， 环极化反应是一种典 具有反应效率高、 产物易于后处 型的点击化学反应， 理的优点。本文首次通过一价铜催化的叠氮基与端 3环极化反应将叠氮基聚乙二醇点击至炔 基炔的 1， 基壳聚糖上合成得到聚乙二醇壳聚糖接枝聚合物， 利用点击反应后处理简单的优点来解决未反应的聚 同时利用点击反应的 乙二醇的后处理困难的问题， 高效性保证聚乙二醇在接枝聚合物上有一定接枝 率， 使由点击化学反应合成得到的聚乙二醇壳聚糖 接枝共聚物有望作为隐形纳米粒或隐形胶束的载体 在长循环给药系统研究中得到应用。 材料， 1 1. 1 材 试 料
（ TG） 对其物理性质进行表征 。 共聚物结构经1 H NMR、 FTIR 确证正确。 通过1 H NMR 测定共聚物中聚乙二醇取代度约 11% ， DSC 证明共聚物的结晶度降低， TG 证明共聚物的热稳定性提高， 该类共聚物有望作为药物载体材料 。 关键词 点击化学； 炔基壳聚糖； 叠氮基聚乙二醇； 药物载体 TQ460． 31 文献标识码 A 文章编号 1000 － 5048 （ 2010 ） 06 － 0481 － 06 中图分类号
［10 ］
叠氮基聚乙二醇合成
7W NN， O辛基炔基化壳聚糖（ 7WOAC ） 1 383 ， 1 071 ， 620 cm － 1 。 5W NN， O辛基炔基化壳聚糖（ 5WOAC ） 1 371 ， 1 066 ， 624 cm － 1 。 5K NN， O辛基炔基化壳聚糖 （ 5KOAC ） 1 381 ， 1 116 ， 617 cm － 1 。
IR （ KBr， 2 855 ， 2 116 ， 1 665 ， 末 1. 58 g（ 79% ） ， ν ） ： 3 451 ， 浅黄色粉
剂 壳聚糖（ 南通双林生物制品有限公司 ） 黏均相 50 kD 和 5 kD， 对分子质量分别为 70 kD， 脱乙酰度
90% 和 85% ； N对应为 92% ， 辛基壳聚糖 （ 实验室 ［8 ］ 自制， 合成方法参照文献 ） 黏均相对分子质量分 50 kD 和 5 kD， 辛基取代度对应为 别为 70 kD， 30% ， 35% 和 32% ； mPEG2000 （ 化学纯， 江苏省海 安石油化工厂） ； 溴丙炔 （ 化学纯， 南京布莱克精细 化工有限公司） ； 其他试剂均为市售分析纯。 1. 2 仪 器 FT- IR Nicolet Impact 410 型红外光谱仪（ 美国 Nicolet 公司， KBr 压片） ； AV300 核磁共振仪（ 瑞士 Bruker 公司 ） ； TG 209 型热重分析仪， DSC 204 型 差示扫描量热仪（ 德国耐驰仪器公司） 。 2 2. 1 方 法
This study was supported by China National Key HiTech Innovation Project for the R＆D of Novel Drugs( No． 2009ZX09310004， No． 2009ZX09503028) and the Natural Science Foundation of Jiangsu Province( No． BK2009304)
Synthesis and characterization of graft chitosanmPEG copolymers by click chemistry reaction
XU Yuting，ZHANG Can *
Center of Drug Discovery，China Pharmaceutical University，Nanjing 210009，China
Abstract The click chemistry reaction was used to solve the problem to remove excess PEG from graft chitosanmPEG copolymers for synthesis． A series of graft chitosanmPEG copolymers were first synthesized via click chemistry reaction between azidoend monomethoxypolyethylene glycol and alkynyl chitosans that were synthesized by Nalkylation of chitosans with propargyl bromide． The chemical structures of the copolymers were characterized by 1 H NMR and FTIR and their physical properties were measured by differential scanning calorimetry( DSC) and thermogravimetric analysis( TG) ． The graft rate of PEG in copolymers was determined to be about 11% with 1 H NMR． The DSC analyses showed that the crystallinity of the copolymers decreased． The TG analyses proved that the thermal stability of the copolymers increased． The graft chitosanmPEG copolymers may be used as drug carriers． Key words click chemistry; alkynyl chitosan; azidoend polyethylene glycol; drug car 10 g（ 5. 0 mmol ） 溶于甲苯 100 mL 中， 利用 甲苯的共沸蒸馏除去聚乙二醇中的水分。 加入无水吡啶 （ 0. 01 mol ） ， 在 回 流 条 件 下 30 min 内 滴 加 二 氯 亚 砜 （ 0. 03 mol） ， 加热回流反应过夜。反应结束后， 自然冷却至 过滤除去吡啶盐酸盐， 减压蒸馏去除甲苯。剩余物用 室温， 经无水硫酸钠干燥后， 滤液用冷乙醚 适量二氯甲烷溶解后， Cl 沉淀三次后干燥可得白色固体粉末氯代聚乙二醇 mPEG5. 5 g（ 55% ） ， IR（ KBr， 2 885， 1 112， 677 cm － 1 。 υ） ： 3 446， mPEGCl 4. 0 g（ 2 mmol） 溶于 DMF 20 mL 中， 再加入叠 氮化钠 1. 04 g（ 16 mmol） ， 加热至 120 ℃ 保温反应 2 h。降至
聚乙二醇壳聚糖接枝共聚物具有安全无毒及 可以作为隐形纳米材料应用于肿瘤靶 长循环效果， 向给药 系 统
［1 ］
， 却一直存在着目的物与未反应完的聚乙二 Sharpless 等［7］ 醇难以分离纯化的问题。2001 年， 多 （ click chemistry ） 的、 提出一种被称为“点击化学 ”
［2－ 6 ］
2. 2
炔基化壳聚糖的合成
壳聚糖（ CS） 2 g （ 0. 012 4 mol ） 加入 100 mL 三颈瓶中，
25 ℃ 水浴搅拌 30 min 后加入 再向其中加入异丙醇 40 mL， 一定量的氢氧化钠水溶液， 剧烈搅拌 30 min 后， 再滴加溴 丙炔 4. 48 g（ 0. 020 7 mol） 。于 70 ℃ 下反应 4 h。用稀盐酸 调节 pH 至 7 。丙酮沉淀后抽滤得到滤饼， 乙醇反复洗涤沉 淀至洗出液中经 TLC 检测无溴丙炔残余。于 35 ℃ 下真空 O干燥 24 h， 最终得到浅黄色粉末 N， 炔基化壳聚糖（ alkynyl chitosan， AC ） 。 使 用 不 同 相 对 分 子 质 量 的 壳 聚 糖 （ 7WCS， 5WCS， 5KCS） 为原料， 同法可得到不同相对分子质 O5WAC， 5KAC ） 。 使用不 量的 N， 炔基化壳聚糖 （ 7WAC， 5WOC， 5KOC） 为 辛基壳聚糖（ 7WOC， 同相对分子质量的 NN， O原料， 同法可得到不同相对分子质量的 N辛基炔基 5WOAC， 5KOAC） 。 化壳聚糖（ 7WOAC， N， O由于 N辛基炔基化壳聚糖（ OAC ） 水溶性太差， 9］对其进行琥 不利于后续点击反应进行， 因此参照文献［ 珀酰化修饰以增加水溶性， 得到浅黄色絮状固体 N辛基N， ON炔基化琥珀酰化壳聚糖 （ OASC ） 。 使用不同相对 N， O分子质量的 N辛基炔基化壳聚糖为原料 （ 7WOAC， 5WOAC， 5KOAC） ， 同法可得到不同相对分子质量的 N辛 N， ON5WOASC， 基炔基 化琥 珀 酰 化 壳 聚 糖 （ 7WOASC， 5KOASC） 。 7W N， O炔基化壳聚糖（ 7WAC） 1 079 ， 655 cm － 1 。 5W N， O炔基化壳聚糖（ 5WAC） 1 107 ， 650 cm － 1 。 5K N， O炔基化壳聚糖（ 5KAC ） 1 091 ， 646 cm － 1 。 浅黄色粉末 1. 26 g （ 63% ） ， IR （ KBr， 2 934 ， 2 130 ， 1 620 ， 1 375 ， ν ） ： 3 430 ， 浅黄色粉末 1. 42 g （ 71% ） ， IR （ KBr， 2 923 ， 2 116 ， 1 639 ， 1 385 ， ν ） ： 3 448 ， 浅黄色粉末 1. 63 g （ 81% ） ， IR （ KBr， 2 880 ， 2 118 ， 1 632 ， 1 384 ， ν ） ： 3 425 ，