阅读说明：本技术 一种聚集诱导发光聚磷酸酯及其合成方法 (Aggregation-induced emission polyphosphate and synthesis method thereof ) 是由 颜红侠 王莲莲 杨鹏飞 朱城运 李婉清 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种聚集诱导发光聚磷酸酯及其合成方法,以磷酸酯或亚磷酸酯与二元醇或三元醇以一定的摩尔比通过简单的酯交换缩聚法反应得到羟基封端的超支化聚磷酸酯或线性聚磷酸酯。所合成的聚磷酸酯在紫外光照射下可以发出明亮的蓝色荧光。在不同波长的光照射下,可以发出不同波长的荧光,其发出的荧光可以覆盖几乎整个可见光范围。合成的超支化聚磷酸酯具有延迟荧光特性,荧光寿命达到微秒级。并具有聚集诱导发光特性。本方法,具有工艺简单、结构可控、无需溶剂以及环境友好等特点。合成的聚磷酸酯具有良好的生物相容性、生物降解性、易修饰性,以及其本身具有的聚集诱导发光特性,使其在DNA/RNA转运、细胞成像、药物递送等方面具有广泛的应用前景。(the invention relates to an aggregation-induced emission polyphosphate and a synthesis method thereof, wherein phosphate or phosphite ester and dihydric alcohol or trihydric alcohol react by a simple ester exchange polycondensation method according to a certain molar ratio to obtain hydroxyl-terminated hyperbranched polyphosphate or linear polyphosphate. The synthesized polyphosphate ester can emit bright blue fluorescence under the irradiation of ultraviolet light. Under the irradiation of light with different wavelengths, fluorescence with different wavelengths can be emitted, and the emitted fluorescence can cover almost the whole visible light range. The synthesized hyperbranched polyphosphate has the characteristic of delayed fluorescence, and the fluorescence life reaches microsecond level. And has aggregation-induced emission properties. The method has the characteristics of simple process, controllable structure, no need of solvent, environmental friendliness and the like. The synthesized polyphosphate ester has good biocompatibility, biodegradability and easy modification, and has aggregation-induced emission characteristics, so that the polyphosphate ester has wide application prospects in the aspects of DNA/RNA (deoxyribonucleic acid/ribonucleic acid) transportation, cell imaging, drug delivery and the like.)

一种聚集诱导发光聚磷酸酯及其合成方法

技术领域

本发明属于属于高分子发光材料领域，涉及一种聚集诱导发光聚磷酸酯及其合成方法，包括超支化聚磷酸酯或线性聚磷酸酯。

背景技术

近年来，随着人们环保意识的不断增强，不含苯环等大π共轭结构的非传统荧光聚合物，由于不含苯环等结构，具有良好的生物相容性、生物降解性以及环境友好性，而受到学术界和工业界的广泛关注。这些聚合物在一定的条件下可以发出荧光，在细胞荧光成像、基因载体与药物控释等领域有着广泛的应用前景。聚磷酸酯作为一种新型聚合物，因具有良好的生物相容性、生物降解性、可修饰性以及热稳定性，在DNA/RNA运载以及阻燃材料等领域得到了广泛的应用。超支化聚磷酸酯具有明确的三维结构以及大量的末端可修饰的活性基团，在生物医学等方面有着较为广泛的应用。

传统的聚磷酸酯多采用缩聚法，使用磷酰二卤素或三卤素与多元醇或多元酚制备，这种方法合成过程中会生成HCl等小分子，需要添加额外的辅助剂，如三乙胺，反应生成盐再经抽滤去除。在反应过程中会加入乙腈等溶剂使得反应得以顺利进行，文献Wang,Z.,et al.，Synthesis of poly(lactic acid)-poly(phenyl phosphate)via directpolycondensation and its characterization.Journal of Polymer Research,2009。16(3):p.255-261。这类合成方式的缺点在于反应后产物提纯复杂，且磷酰氯或者多氯磷酸脂有毒或有腐蚀性，使得聚磷酸酯的工业化生产受到限制。或通过开环聚合或者烯烃复分解反应来制备，这类反应大多需要添加昂贵且有毒性的催化剂来进行，文献Chen,D.andJ.Wang,Synthesis and Characterization of Block Copolymer of Polyphosphoesterand Poly(ε-caprolactone).Macromolecules,2006.39(2):p.473-475。因此简易环境友好的聚磷酸酯合成工艺具有极大的应用前景。此外，目前尚未有关于聚磷酸酯荧光性能方面的报道，使得聚磷酸酯负载基因后的表征手段复杂。如能开发出一种具有聚集诱导发光性能的聚磷酸酯载体，便可以实现表征的简易可视化，从而使聚磷酸酯作为载体进行基因治疗的技术手段得到极大的进步。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种聚集诱导发光聚磷酸酯及其合成方法，多种生物相容性好、易生物降解、环境友好性以及荧光强度高的具有聚集诱导发光特性的聚磷酸酯。

技术方案

一种聚集诱导发光聚磷酸酯，其特征在于：聚磷酸酯包括超支化聚磷酸酯或线性聚磷酸酯；所述超支化聚磷酸酯是：以摩尔比为2:1～4的磷酸酯与二元醇、或亚磷酸二酯与三元醇通过酯交换缩聚反应得到超支化聚磷酸酯，其结构式为：

所述线性聚磷酸酯是：以摩尔比为2:1～4的亚磷酸二酯与二元醇通过酯交换缩聚反应得到线性聚磷酸酯，其结构式为：

其中：

所述磷酸酯包括但不限于磷酸三甲酯或磷酸三乙酯。

所述亚磷酸二酯包括但不限于亚磷酸二甲酯、亚磷酸二乙酯。

所述二元醇包括但不限于乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇或二乙醇胺。

所述三元醇包括但不限于丙三醇或三乙醇胺。

一种制备权利要求1～5所述任一项聚集诱导发光聚磷酸酯的方法，其特征在于步骤如下：

1、制备超支化聚磷酸酯：以摩尔比为2:1～4的磷酸酯与二元醇以摩尔比为2:1～4混合，升温至70℃～180℃，在此温度下进行搅拌，反应6～18h；然后溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到超支化聚磷酸酯；

或亚磷酸二酯与三元醇以摩尔比为2:1～4混合，升温至70℃～180℃，在此温度下进行搅拌，反应6～18h；然后溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到超支化聚磷酸酯；

2、制备线性聚磷酸酯：以亚磷酸二酯与二元醇以摩尔比为2:1～4混合，升温至70℃～180℃，在此温度下进行搅拌，反应6～18h；然后溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到线性聚磷酸酯；

所述反应在氮气保护下进行。

有益效果

本发明提出的一种聚集诱导发光聚磷酸酯及其合成方法，以磷酸酯或亚磷酸酯与二元醇或三元醇以一定的摩尔比通过简单的酯交换缩聚法反应得到羟基封端的超支化聚磷酸酯或线性聚磷酸酯。所合成的聚磷酸酯在紫外光照射下可以发出明亮的蓝色荧光。在不同波长的光照射下，可以发出不同波长的荧光，其发出的荧光可以覆盖几乎整个可见光范围。合成的超支化聚磷酸酯具有延迟荧光特性，荧光寿命达到微秒级。并具有聚集诱导发光特性。

本发明涉及多种聚集诱导发光聚磷酸酯及其合成方法。在氮气保护下，磷酸酯与二元醇或亚磷酸二酯与三元醇，或亚磷酸二酯与二元醇以一定的摩尔比通过简单的酯交换缩聚法反应得到聚磷酸酯。所合成的聚磷酸酯在紫外光照射下可以发出明亮的蓝色荧光。在不同波长的光照射下，可以发出不同波长的荧光，其发出的荧光可以覆盖几乎整个可见光范围。并且合成的聚磷酸酯具有延迟荧光特性，荧光寿命达到微秒级。并具有聚集诱导发光特性。本合成方法，具有工艺简单、结构可控、无需溶剂以及环境友好等特点。合成的聚磷酸酯具有良好的生物相容性、生物降解性、易修饰性，以及其本身具有的聚集诱导发光特性，使其在DNA/RNA转运、细胞成像、药物递送等方面具有广泛的应用前景。

本发明提出了多种能发射明亮荧光的聚磷酸酯及其制备方法。以磷酸酯或亚磷酸酯和二元醇或三元醇为原料通过简单可控的酯交换缩聚法合成超支化/线性聚磷酸酯。由于使用磷酸酯或亚磷酸酯为原料，避免了使用具有腐蚀性的磷酰氯，使得反应条件简单易操作。同时生成的副产物醇类可以使用蒸馏的方法除去，在冷凝作用下可以进行回收。回收所得的醇可以用作其他用途。相较于使用三乙胺等缚酸剂除去使用磷酰氯产生的副产物氯化氢，简化了合成步骤，节省了大量的成本。所合成的超支化/线性聚磷酸酯中不含苯环，只含有羟基和P＝O键，具有良好的生物相容性和生物降解性，且这类超支化/线性聚磷酸酯可发射明亮的蓝色荧光，并具有聚集诱导发光特性。其发光范围可以覆盖整个可见光光谱。并且其荧光寿命达到微秒级，具有延迟荧光特性。本专利报道的超支化/线性聚磷酸酯具有合成及提纯工艺简便、过程可控、三废污染少，且产品的稳定性好、毒性低、生物降解性好、易于进行修饰实现功能化、荧光强度高、应用范围广等特征。

附图说明

图1为纯的羟基封端的超支化聚磷酸酯的激发谱和发射谱

图2为纯的羟基封端的超支化聚磷酸酯的荧光寿命图谱

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明内容中：首先通过酯交换缩聚反应合成了端羟基/乙氧基/甲氧基的聚磷酸酯。另外在整个合成过程中未使用任何溶剂及催化剂等，合成的聚磷酸酯无论是在纯样品还是在溶液中都能发出明亮的蓝色荧光。

此外，本发明所涉及到的反应，针对不同的反应条件，具体的实施情况会有不同，需进行反复测验，非简单可定。

实例1

端羟基超支化聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，磷酸三乙酯(27.32g)与乙二醇(14.90g)以摩尔比为1:1.6反应，加入样品后，缓慢升温至130℃，并在此温度下进行搅拌，反应10h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的超支化聚磷酸酯。

实例2

端羟基超支化聚磷酰胺的制备方法：在氮气保护下，磷酸三乙酯(27.32g)与乙二醇(16.76g)以摩尔比为1:1.8反应，加入样品后，缓慢升温至130℃，并在此温度下进行搅拌，反应10h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的超支化聚磷酸酯。

实例3

端羟基超支化聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，磷酸三乙酯(27.32g)与乙二醇(18.62g)以摩尔比为1:2反应，加入样品后，缓慢升温至130℃，并在此温度下进行搅拌，反应10h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的超支化聚磷酸酯。

实例4

端乙氧基超支化聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，磷酸三乙酯(27.32g)与乙二醇(13.03g)以摩尔比为1:1.4反应，加入样品后，缓慢升温至130℃，并在此温度下进行搅拌，反应10h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了氨基封端的超支化聚磷酰胺。

实例5

端羟基超支化聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，磷酸三乙酯(27.32g)与1，3-丙二醇(18.26g)以摩尔比为1:1.6反应，加入样品后，缓慢升温至135℃，并在此温度下进行搅拌，反应10h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的超支化聚磷酸酯。

实例6

端羟基超支化聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，磷酸三乙酯(27.32g)与1，4-丁二醇(21.63g)以摩尔比为1:1.6反应，加入样品后，缓慢升温至140℃，并在此温度下进行搅拌，反应11h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了氨基封端的超支化聚磷酸酯。

实例7

端羟基超支化聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，亚磷酸二甲酯(16.51g)与丙三醇(11.05g)以摩尔比为1:0.8反应，加入样品后，缓慢升温至90℃，并在此温度下进行搅拌，反应8h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的超支化聚磷酸酯。

实例8

端羟基超支化聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，亚磷酸二甲酯(16.51g)与三乙醇胺(17.90g)以摩尔比为1:0.8反应，加入样品后，缓慢升温至70℃，并在此温度下进行搅拌，反应7h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的超支化聚磷酸酯。

实例9

端羟基线性聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，亚磷酸二甲酯(16.51g)与乙二醇(10.24g)以摩尔比为1:1.1反应，加入样品后，缓慢升温至120℃，并在此温度下进行搅拌，反应8h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的线性聚磷酸酯。

实例10

端羟基线性聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，亚磷酸二甲酯(16.51g)与1，3-丙二醇(12.56g)以摩尔比为1:1.1反应，加入样品后，缓慢升温至120℃，并在此温度下进行搅拌，反应8h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的线性聚磷酸酯。

实例11

端羟基线性聚磷酸酯的制备方法：在氮气保护下，亚磷酸二甲酯(16.51g)与二乙醇胺(17.35g)以摩尔比为1:1.1反应，加入样品后，缓慢升温至70℃，并在此温度下进行搅拌，反应6h，将产物溶于乙醇，进行透析，旋蒸，真空干燥，得到了羟基封端的线性聚磷酸酯。