高分子载体材料

高分子载体材料

载体是指能载带微量物质共同参与某种化学或物理过程的常量物质。高分子载体则是以高分子聚合物来充当反应中此类常量物质。随着科技飞速发展高分子载体日益备受关注，广泛应用于医药载体、载体催化剂、固相组合合成技术、固相萃取等领域。

高分子载体材料十分广泛, 按来源可分为天然高分子材料、半合成高分子材料、合成高分子材料。常用的天然高分子载体材料稳定、无毒、成膜性较好, 特别是适合作为药物载体材料。其中主要包括胶原、阿拉伯树胶、海藻酸盐、蛋白类、淀粉衍生物。近年来研究较多的是壳聚糖、海藻酸盐, 而源于蚕丝的丝素蛋白则显示出巨大的潜力[ 2]。半合成高分子包括羧甲基纤维素、邻苯二甲酸纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙甲纤维素、丁酸醋酸纤维素、琥珀酸醋酸纤维素等, 其特点是毒性小、粘度大、成盐后溶解度增大, 由于易水解, 故不宜高温处理, 需临时现用现配《资料》。合成高分子材料如聚碳酯、聚氨基酸、聚乳酸、聚丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚氰基丙烯酸烷酯、乙交酯一丙交酯共聚物、聚乳酸一聚乙二醇嵌段共聚物，e一己内酯与丙交酯嵌段共聚物、聚合酸酐及羧甲基葡萄糖等，其特点是无毒、化学稳定性高。《资料》

按应用范围来分，可分为药物高分子载体、催化剂高分子载体、固相反应高分子载体及固相萃取高分子载体。

药物高分子载体

高分子载体药物是指将本身没有药理作用、也不与药物发生化学反应的高分子作为药物的载体，依靠二者间微弱的氢键结合形成、或者通过缩聚反应将低分子药物连接到聚合物主链上而得到的一类药物。其中高分子化合物充当低分子药物的传递系统，而发挥药理作用的仍是低分子药物基团。《资料》高分子载体不会在体内长时间积累，可排出或水解后被吸收。《资料》

以高分子作为药物载体的主要目的是为了提高药物的选择性。通常采用三种方法提高高分子药物的选择性:①通过改变小分子药物与高分子载体的连接方式和连接基团,达到有选择性的目的。例如身体某一部位具有亲核性的细胞壁或含有氨基(巯基)等,都可以水解连接小分子药物的酯基,从而可在靶区内把小分子药物从高分子载体上接下来;②给高分子载体装上“导向装置”,从而使高分子药物直接进攻靶区。例如身体正常组织的pH值为7. 2,而某些肿瘤组织的pH值为5.9~6.9。利用这种差别,给高分子药物安上磺胺衍生物侧基,则聚合物在pH≈6. 6时沉淀,从而实现了药物专门进攻靶区的目的;③利用高分子药物的高分子量能引起体内某些细胞对它的特异吸取,使具有活性的高分子在病变区积聚,达到有选择性的目的[3] 《资料》将低分子药物与高分子结合的方法有吸附、共聚、嵌段和接枝等。接枝主要分为两种类型：通过偶联将一种聚合物接枝到另一种聚合物表面；将带功能基团的单体接到聚合物表面，然后引发单体聚合（也叫原位聚合)。而工艺方法又可分为：氧化处理（表面涂饰，火焰电晕放电或酸蚀等)；等离子固定法；高能辐射法；光化学方法等。《资料》} 催化剂高分子载体

均相催化剂的固载化是催化剂研究的方向之一，将具有催化活性的低分子负载于高分子上可制成固载化催化剂．与一般低分子催化剂相比，具有以下优点：(1)对设备无腐蚀性；

(2)催化剂容易处理和储存；(3)反应后易与反应液分离；(4)易实现生产的连续化；(5)可消除废酸的环境污染；(6)稳定性良好，能够重复使用．因此，在有机合成中日益受到人们的关注．高分子载体Lewis酸催化剂具有催化活性高、性能稳定、使用方便、无污染、制备简便、成本低廉、重复使用性能优越、可回收再生等一系列优点，是一类良好的环境友好催化剂，对于资源综合利用和环境友好具有重大意义．高分子载体Lewis酸是将Lewis酸固载于高分子载体上的一种固体酸催化剂，是高分子金属催化剂中的一种，是利用高分子骨架中的不饱和pai键配位的金属高分子催化剂如：三氟化硼型催化剂：聚苯乙烯一三氟化硼复合物

《资料》}

又如：负载钯催化剂，广泛采用高分子载体，和其他载体材料相比, 高分子载体材料负载催化剂钯制备工艺成熟, 同时其还具有催化活性高, 稳定性好,易于操作, 反应选择性好等优点, 高分子负载钯催化剂是由两部分构成的: 高分子主链和活性基团钯。活性基团通过化学键的作用固定在高分子上, 并参与链段运动。因此高分子链结构, 活性基种类, 活性基之间的平均链长, 链的柔性, 沿高分子链的电荷分布等都会影响催化剂活性。具体而言, 高分子催化剂一般具有多配位基团效应, 局部浓度效应, 高分子链效应。高分子负载钯催化剂除了具备其他载体负载催化剂钯的优点如产物分离比较容易, 有较高的稳定性, 易操作外, 同

时还具备以下几个优点:1 高分子负载钯催化剂可以重复使用。2可以防止金属络合物钯二聚或三聚成催化活性低的络合物。3 提高反应的选择性, 4 可以控制钯纳米粒子的尺寸大小及其在聚合物上的分散度[7] 。

可用作担当负载钯的高分子载体材料一般应具有以下性质:

1 功能基团一般来说, 载体材料带有能与均相钯催化剂的配体( 如三芳基磷) 发生反应的官能团, 如带有- OH 、- COOH 、- CH

2 Cl 等反应性基团;

2 比表面积好的载体材料应具有大的比表面积和多孔结构,可提高均相催化剂钯的分散度, 从而可提高催化剂的催化效率;

3 溶解性载体材料要求不溶于反应介质,从而避免了催化剂的回收问题;

4机械性能及其稳定性具有一定的强度, 如抗磨损, 抗冲击以及抗压性能, 同时还要求载体材料的化学稳定性达到一定的要求;以便重复使用

5 对空气和反应介质的抵抗性能防止空气和反应介质对其造成破坏, 避免其中毒, 对

《资料》

固相组合合成技术

固相有机合成是指将有机反应试剂连接到固相载体上，再与其它反应试剂进行反应，所生成的反应产物再经过一定的化学反应从固相载体上解脱下来的合成过程《资料》

固相合成具有产物易分离纯化、可以使用过量反应试剂获得高产率等优点《资料》在固相组合合成技术中,正确选择合适的不溶性聚合物载体是合成策略的关键所在。固相高分子载体需要满足的普遍要求是: (1) 合成过程中的物理和化学条件必须是稳定的; (2) 必须包含反应活性位点,以使目标化合物连接到载体上; (3) 溶剂必须具有足够的溶胀性,

以使试剂能接近活性位点; (4)必须可以用较温和的反应条件使目标化合物从固相载体上选择性卸脱下来。《资料》 (5) 能通过简单、经济和转化率高的反应进行再生，重复使用。《资料》目前,广泛用作固相载体的不溶性高分子材料主要有交联聚苯乙烯、聚酰胺及TentaGel 树脂,它们一般被制成直径80～200μm 的球状小颗粒,通常称为树脂珠。近年来,一些新型的固相载体被开发出来,如超支化的聚酰胺树脂、聚乙二醇衍生物交联剂改性的树脂和非芳环体系的树脂等。比如：聚苯乙烯-二乙烯苯交联树脂(PS-DVB) 最早由

Merrifield[1 ] 用于固相多肽合成,因其化学性质稳定,并具有热稳定性和机械硬性好等优点,目前仍是固相有机合成中使用最广泛的载体树脂,其结构见图1。《资料》

固相萃取( SPE) ,

固相萃取( SPE)也称液-固萃取, 它是建立在液相色谱理论基础上的一种分离、纯化方法, 其主要分离模式也与液相色谱相同, 可分为正相( 吸附剂极性大于洗脱液极性) 、反相( 吸附剂极性小于洗脱液极性) 、离子交换和吸附。固相萃取技术设备简单, 能将分离和浓缩合为一步, 是目前样品前处理最简捷、高效、灵活的一种手段。固相萃取技术的核心是载体

聚合物固相萃取吸附剂是一种人工合成的、具有多孔三维网状结构的大分子吸附剂, 依

靠其与被吸附的分子( 吸附质) 之间的范德华引力, 或通过其巨大的比表面进行物理吸附

而工作。在实际应用中, 它们对一些与其骨架结构相近的分子, 如芳香族环状化合物具有很