聚（甲基丙烯酸2-羟乙酯）-1-萘基乙酸聚合物的合成和表征外文翻译资料

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聚（甲基丙烯酸2-羟乙酯）-1-萘基乙酸聚合物的合成和表征

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Roman Jantas

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摘要

介绍

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近年来，对于最有用材料的特种聚合物的关注越来越多[1]。生物活性化合物通过共价界限与合成或天然聚合物骨架结合的控制释放聚合物体系已经成为解决伴随使用生物活性剂的问题的一种途径[2]。聚乙烯醇或多糖作为生物活性剂固定化的大分子载体的优点是可以接受的，从文献资料[3-9]可以看出。在大多数情况下，为了实现生物活性化合物的附着以及在载体和生物活性化合物之间引入间隔物，该聚合物已被预先转化成合适的反应性衍生物。可以通过水解或酶切割连接键来实现生物活性剂的逐渐释放。在本文中，具有反应性羟基的PHEMA可以用作用于偶联生物活性化合物的聚合物载体。

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本文的目的是在两步法中合成和表征PHEMA-1萘乙酸聚合物。 在第一阶段，PHEMA用氯乙酰氯氯乙酰化，而在第二阶段，氯乙酸酯基与生物活性1-萘基乙酸钾盐反应。 还对不均一相中所得聚合物的水解进行了研究，以评估生物活性酸的浓度。

实验

材料

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通过减压蒸馏纯化甲基丙烯酸2-羟乙酯（HEMA）（Aldrich），并收集bp 87-89℃/ 5mm Hg的馏分。 通过在异丙醇中聚合10％的单体溶液制备聚（甲基丙烯酸2-羟基乙酯）（PHEMA）。 AIBN的浓度为20％。 关于HEMA。 反应温度为75℃，时间为5.5小时。 用苯 - 庚烷混合物以1:1的比例用苯 - 庚烷混合物沉淀出聚合物，用丙酮洗涤，并在50℃的温度下减压干燥。 产量为69％。 PHEMA的数均分子量为Mn = 23.600g / mol，（DPn = 181），多分散性Mw / Mn = 1.93。

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N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）（Aldrich），二甲基亚砜（DMSO）（Merck）通过蒸馏纯化，然后储存在4埃分子筛上。 氯化锂（LiCl）（Aldrich）在五氧化二磷的存在下减压干燥。 氯乙酰氯（Aldrich）在使用前通过减压蒸馏纯化。 吡啶（POCh，波兰）在氮气气氛下回流过CaH 2，然后蒸馏。 使用1-萘乙酸（NAA）（Fluka），无需进一步纯化。 通过将9.3g（0.05mol）酸溶解在50cm 3氯仿中，然后用溶解在50cm 3乙醇中的2.8g（0.05mol）KOH中和得到1-萘乙酸钾盐。 通过将反应混合物倒入600立方厘米的无水丙酮而沉淀出产物。 过滤后，将盐在50℃下减压干燥至恒重。

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其中与氯乙酰氯反应

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典型的酯化方法如下：将3.9g（30.0mmol，-OH基）PHEMA溶解在60cm 3 DMAc / LiCl溶剂体系中。 然后将该溶液装入配有氮气入口和出口，滴液漏斗，磁力搅拌器和温度计的三口烧瓶中。 将吡啶3.1cm 3（39.0mmol）作为酸受体加入到烧瓶中。 然后在约0℃搅拌下滴加含有氯乙酰氯2.9cm 3（36.0mmol）的DMAc溶液（10cm 3）。 将反应混合物在25℃下加热8小时，然后将溶液倒入大量冷的2M HCl中以沉淀产物。 将沉淀的产物过滤并用冷蒸馏水洗涤数次。 通过使用THF作为溶剂和冷蒸馏水作为沉淀剂，通过再沉淀纯化，然后在50℃下减压干燥至恒重。 产量为84％。

其中的氯乙酰化与钾萘乙酸甲酯的反应

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反应的典型程序如下：将氯丙酰化PHEMA 2.1g（10mmol ClCH 2 CO-基）溶于20立方厘米 DMSO室温，然后加入1-萘基乙酸钾3.15g（14mmol），同时搅拌。 反应在30℃，搅拌下进行约5小时。
通过使用蒸馏水作为沉淀剂沉淀分离产物，然后乙醇洗涤以除去未反应的酸的钾盐。 所有样品通过再沉淀纯化，使用DMSO作为溶剂，乙醇作为沉淀剂，然后在60℃下减压干燥至恒重。 产量为76％。

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研究了PHEMA-1-萘基乙酸混合物的异相水解

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在粉末形式的约0.1g（含有13.4至98.1mol％的1-萘基乙酸酯基团）的PHEMA-1-萘基乙酸聚合物的样品在液压机中在直径为12mm的钢圆柱形电池中压制约12MPa的压力制造盘。 将得到的盘放入具有100立方厘米NaOH水溶液（pH =12.7divide;13.7）的锥形瓶中。 将烧瓶放入温度达到25℃的水浴中。 以固定的间隔，从表样品的填充液上取出溶液样品。 均匀溶液含有释放的生物活性剂，其通过使用校正曲线（氢氧化钠作为溶剂的水溶液）在1-萘基乙酸（lambda;= 281nm）的吸收波长下通过UV光谱定量测定。 对加合物的不同亲水性和反应环境的各种pH值进行试验。

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测量

使用Perkin-Elmer 2000（FTIR）仪器（Beaconsfield，England）记录红外光谱。 使用Bruker DPX 250MHz光谱仪（Kalsruhe，Germany）以CDCl 3作为溶剂和TMS作为内参照获得1 H-NMR和13 C-NMR光谱。 使用Perkin Elmer UV / VIS Lambda 2光谱仪（德国Űberlingen）获得UV-VIS光谱。 从氯化物的元素分析中确定PHEMA的取代度。 通过凝胶渗透色谱法（GPC）测定PHEMA的数均分子量（Mn），平均分子量（Mw）和多分散性（Mw / Mn）的值。 在Waters模块化系统（Milford，USA）中使用Ultrastyragel线性柱和RI检测器Waters 410在35℃下的色谱图获得。平均分子量是基于聚苯乙烯校准曲线计算的。

结果与讨论

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根据方案1所示的反应，通过使用聚（乙烯醇）[8]的氯乙酰化中遵循的方法，在均匀的介质中合成用不同取代度的氯乙酸酯基团改性的PHEMA：

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方案一

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反应条件对取代度的影响总结在表1中。从表1的日期开始，随着氯乙酰氯与PHEMA的比例的增加，改性程度增加。 例如，由于氯乙酰氯/ PHEMA的羟基从0.4增加到1.2，递减取代度从13.4增加到98.1mol％氯乙酸酯基。

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表1.反应条件对酯化的取代度的影响PHEMA与氯乙酰氯在25℃

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用氯乙酸酯官能化的生物活性羧酸与PHEMA的偶合通过使用如下方案2所示的1-萘基乙酸钾进行：

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方案二

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从具有不同程度的取代的氯乙酰化PHEMA和1-萘基乙酸钾获得的产物的元素分析显示不存在氯，这允许一个假定其总替代，加合物的取代度与相应的氯乙酰化衍生物相同的PHEMA。
图1（a-c）显示未修饰的PHEMA氯乙酰化PHEMA（98.1mol％氯乙酸酯基）和PHEMA-1萘乙酸加合物（98.1mol％的1-萘基乙酸酯基团）的示例性FTIR光谱。如图所示，氯乙酰化PHEMA的光谱（图1b）与PHEMA（图1a）的光谱不同，在-COOCH2-Cl中的羰基的1760cm -1处具有新的吸收带，其被叠加在gt; C = O带的PHEMA酯基。在760cm -1处也有可见的-CH 2 Cl基团的吸收峰。另一方面，消失了衍生自羟基的3630〜3050cm-1范围内的带。此外，加合物PHEMA-1萘乙酸吸收带的光谱（图1c）出现在1560,1513和790cm-1处，这是由于萘环中的C = C和C-H的剪切振动带产生的[10]。

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相同氯乙酰化PHEMA的1H-NMR光谱（图2a）显示了在4.25ppm的氯乙酸酯基团的质子的特征带，其叠加在-OCH 2 CH 2 O-基团的信号之一上。 也有可见

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图1：PHEMA，b-氯乙酰化PHEMA（98.1mol％氯乙酸酯基），PHEMA-1-naphtylacetic酸（98.1mol％的氯乙酸酯基）的c-加合物的FTIR光谱1-萘基乙酸酯基）窗体底端

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属于主链中-CH 2 - 的质子的1.63-2.46ppm的谱带和在0.65-1.51ppm处的alpha;-CH3基团的质子的信号。 PHEMA1-萘基乙酸加合物的光谱（图2b）显示了衍生自萘环质子的7.26-8.31ppm的附加信号[11]。
氯乙酰化PHEMA的13 C-NMR光谱（图3a）的特征在于分别对应于氯乙酸酯基的氯甲基和羰基碳原子的40.73和167.17ppm的化学位移。 的光谱

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图2.在CD3Cl中的alpha;-氯乙酰化PHEMA（98.1mol％的氯乙酸酯基团），CDCl 3中PHEMA-1-萘基乙酸（98.1mol％的1-萘基 - 乙酸酯基团）的b-加合物的1H-NMR光谱

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图3.在CD3Cl中的alpha;-氯乙酰化PHEMA（98.1mol％的氯乙酸酯基团）的13 C-NMR光谱，在CD3Cl中的PHEMA-1-萘基乙酸（98.1mol％的1-萘基乙酸酯基团）的b-加合物

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PHEMA-1-萘基乙酸加合物（图3b）显示121.58和134.51ppm之间的另外的峰，其归因于萘环中碳原子的共振，而170.77ppm的信号可以归属于C10H7-CH2-CO-基团。
还研究了PHEMA-1-萘基乙酸加合物在各种溶液pH值和不同组成加合物下的非均相水解初始阶段。图4显示了萘三乙酸在25℃和pH = 12.7的三种具有各种组成的PHEMA-1-萘乙酸加合物的释放行为，其含有13.4-98.1mol％的萘基乙酸酯基团。从动力学曲线的过程来看，活性化合物的释放在萘乙酸酯基团含量最低的加合物的情况下是最快的。这似乎与聚合物和水之间的相互作用有关。萘乙酸酯基团的含量降低使得聚合物更亲水，从而促进羟基离子渗透到片剂中的活性位点，有效地增加了水解速率的相对性。
图5显示了在25℃下pH = 12.7至13.7的碱性介质中PHEMA-1萘乙酸加合物（含乙酸乙酯基团98.1％（摩尔））的非均相水解的典型过程。提出的结果清楚地表明随着反应介质的碱度的增加，生物活性羧酸的释放增加。加合物的水解速率在pH = 12.7时最低。这与Arranz等人获得的结果一致。 [8]聚（乙烯醇）-1-萘乙酸加合物。

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图4.根据不同的组合物加合物释放出具有1-萘基乙酸酯PHEMA衍生物的生物活性化合物（NAA）：（▲）13.4mol％1-萘基乙酸酯基团; （■）80.5摩尔％1-萘基乙酸酯基团; （·）98.1mol％1-萘基乙酸酯基（25℃，pH = 12.7）

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图5.根据反应环境的pH值，用1-萘乙酸酯PHEMA衍生物释放生物活性化合物（NAA）：（）pH = 12.7，（■）pH = 13.0和（▲）pH = 13.7（98.1mol％ 1-萘基乙酸酯基，25℃）

结论

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作为PHEMA用氯乙酰氯酯化的结果，使用吡啶作为催化剂和DMAc / LiCl体系作为溶剂，生成具有氯乙酸酯基团的PHEMA。 使用氯乙酸酯基团的在与其钾盐反应期间获得与生物活性羧酸的加合物。 基于加合物异构水解的结果，据说杀生物剂释放速率取决于PHEMA1-萘基乙酸的反应环境和组成加合物的pH。

参考文献

1.Senuma M, Tashiro T, Iwakura M, (1989) J. Appl. Polym. Sci. 37: 2837

2.Kenawy ER, Sherrington DC, Akelah A (1992) Eur. Polym. J. 28: 841

3.Schacht EH, Desmarets G, Goethals E, Piere TSt (1983) Macromolecules 16: 291

4.Hartmann H, Bauer HJ, Wermann K (1985) Angew. Makromol. Chem. 135: 1

5.Sanchez-Chaves M, Arranz F, Diaz C (198

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