一种含双酰胺结构的两性离子单体及其制备方法
阅读说明：本技术 一种含双酰胺结构的两性离子单体及其制备方法 (Zwitterionic monomer containing bisamide structure and preparation method thereof ) 是由 刘文广 陈薪羽 杨建海 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种含双酰胺结构的两性离子单体及其制备方法,首先以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和二甲胺为原料,通过迈克尔加成反应获得一端叔胺化的MBAA产物即第一步产物；再以第一步产物和丙烯酸为原料,在三乙胺的作用下,最终得到一种含双酰胺结构的两性离子单体。本发明单体制备方法简单,反应条件温和,可实现大批量制备,通过聚合反应易于制备两性离子基材料,其具有良好的抗生物污染能力,在船体抗污和生物医疗器械上都具有广泛应用。(The invention provides a zwitterionic monomer containing a bisamide structure and a preparation method thereof, which comprises the following steps of firstly, taking N, N' -Methylene Bisacrylamide (MBAA) and dimethylamine as raw materials, and obtaining an MBAA product with one end being subjected to tertiary amination through Michael addition reaction, namely a first-step product; and finally obtaining the zwitterion monomer containing the bisamide structure by taking the product of the first step and acrylic acid as raw materials under the action of triethylamine. The monomer of the invention has simple preparation method and mild reaction condition, can realize mass preparation, is easy to prepare the zwitterion-based material through polymerization reaction, has good biological pollution resistance and has wide application in ship body pollution resistance and biomedical instruments.)
技术领域
本发明涉及两性离子化合物合成技术领域，更具体地说涉及一种含双酰胺结构的两性离子单体及其制备方法。
背景技术
两性离子材料如羧基甜菜碱(CB)和磺基甜菜碱(SB)材料，具有高偶极矩和高电荷群，但整体仍然呈电中性，这种独特的分子结构使其具有不同的应用。目前，两性离子材料作为一种生物相容性材料，它可以在血清中抵抗非特异性蛋白吸附、使尿素中酶稳定性增高并且不失活、在血液循环过程中不诱导免疫应答。研究表明由于两性离子材料的超强水合作用，其在单一蛋白质溶液和未稀释的血清血浆中具有超低污染。与磺基甜菜碱(SB)相比羧基甜菜碱(CB)材料的防污能力更强，并且能够官能化，便于蛋白质固定；能够保持干细胞的多功能性，不会诱导其非特异分化，可用在生物传感和靶向药物递送。
两性离子材料还可以作为防污涂层，还应用在生物传感器、可移植医疗器械和海洋船舶等领域。海洋生物污损导致船体航行阻力增加，航行速度下降，堵塞和破坏管道；植入设备的生物污损会使人体产生血栓、凝血、免疫、感染等不良反应。两性离子材料对此都具有很好的防护效果。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种含双酰胺结构的两性离子单体及其制备方法，本发明制备方法简单，合成条件温和，并且制备的两性离子单体中有双键、双酰胺键以及两性离子结构，有利于聚合物反应以及一些物理交联的发生。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种含双酰胺结构的两性离子单体，两性离子由季铵盐和羧酸盐组成，化学式如下：
一种含双酰胺结构的两性离子单体的制备方法，按照下述步骤进行：
步骤1，将N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和二甲胺溶于有机溶剂中，置于10-50℃下反应12-60h，提纯后得到一端双键叔胺化的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)单体即第一步产物，其中，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和二甲胺的摩尔比为(1-5):(1-2)；
步骤2，将步骤1制备得到的第一步产物和丙烯酸溶于有机溶剂中，置于5-40℃下反应12-78h后，向上述混合溶液中加入三乙胺后，置于5-40℃下反应12-30h，提纯后得到含双酰胺结构的两性离子单体，其中，第一步产物和丙烯酸的摩尔比为(1-2):(1-8)，第一步产物和三乙胺的摩尔比为(1-2):(1-10)。
在步骤1中，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和二甲胺的摩尔比为(1-4):1，反应温度为10-40℃，反应时间为12-48h。
在步骤1中，所述有机溶剂采用甲醇。
在步骤2中，第一步产物和丙烯酸的摩尔比为1:(1-6)，反应温度为5-30℃，反应时间为12-72h。
在步骤2中，第一步产物和三乙胺的摩尔比为1:(1-8)，反应温度为5-30℃，反应时间为12-24h。
在步骤2中，所述有机溶剂采用丙酮。
本发明的有益效果为：本发明采用N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、二甲胺以及丙烯酸为原料，制备含有双酰胺结构的两性离子单体。该单体中由于具有不饱和的碳碳双键、双酰胺结构和两性离子结构，所以具有优异的防污染能力。本发明的合成方法副产物少，制备的两性离子单体产品纯度高，具有亲水性；合成方法操作简单、反应条件温和。本发明制得的含双酰胺结构的两性离子单体由于含有双键和双酰胺结构，能够用于聚合反应和物理交联网络，本发明制备得到的两性离子单体能够应用在生物相容性材料、防污涂层和生物传感器上；本发明合成过程中采用的合成原料成本低廉，有利于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的含双酰胺结构的两性离子单体制备示意图；
图2为本发明实施例1制备得到的含双酰胺结构的两性离子单体的核磁谱图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
取3.08g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，5.00mL二甲胺溶于80mL甲醇中于20℃搅拌反应48h，然后将反应结束后的混合物旋蒸。向旋蒸产物中加入20mL丙酮与3mL丙烯酸于20℃搅拌反应48h后，加入20mL三乙胺搅拌24h，离心后用丙酮、二甲基亚砜(DMSO)、乙醚洗涤多次后，离心、真空干燥后得到白色含双酰胺结构的两性离子单体粉末。
如图2所示，实施例1制得含双酰胺结构的两性离子单体的结构通过核磁共振氢谱表征：1H-NMR(400MHz,D2O)：δ6.26(2H)，5.83(1H)，4.69(2H)，3.67(2H)，3.60(2H)，3.11(6H)，2.86(2H)，2.76(3H)。其中6.26和5.83处是单体双键的特征峰；4.69处是两个酰胺键之间的亚甲基的特征峰；3.67、3.60、2.86、2.76处带有裂分的吸收峰是单体中四个亚甲基的特征峰；3.11处是季铵盐上甲基的特征峰。由于单体合成和提纯时采用甲醇和二甲基亚砜(DMSO)所以核磁图中有二者的溶剂峰。
实施例2
取13g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，35mL二甲胺溶于250mL甲醇中于10℃搅拌反应12h，然后将反应结束后的混合物旋蒸。向旋蒸产物中加入200mL丙酮与19mL丙烯酸于25℃搅拌反应48h后，加入60mL三乙胺搅拌12h，离心后用丙酮、二甲基亚砜(DMSO)、乙醚洗涤多次后，离心、真空干燥后得到白色含双酰胺结构的两性离子单体粉末。
实施例3
取8g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，50mL二甲胺溶于150mL甲醇中于40℃搅拌反应12h，然后将反应结束后的混合物旋蒸。向旋蒸产物中加入200mL丙酮与15mL丙烯酸于30℃搅拌反应72h后，加入55mL三乙胺搅拌24h，离心后用丙酮、二甲基亚砜(DMSO)、乙醚洗涤多次后，离心、真空干燥后得到白色含双酰胺结构的两性离子单体粉末。
实施例4
将摩尔比为5:2的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和二甲胺溶于150mL甲醇中于50℃搅拌反应12h，然后将反应结束后的混合物旋蒸。向旋蒸产物中加入200mL丙酮与丙烯酸，其中，第一步产物和丙烯酸的摩尔比为1:8，置于40℃搅拌反应12h后，加入三乙胺搅拌12h，第一步产物和三乙胺的摩尔比为1:10，离心后用丙酮、二甲基亚砜(DMSO)、乙醚洗涤多次后，离心、真空干燥后得到白色含双酰胺结构的两性离子单体粉末。
实施例5
将摩尔比为1:2的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和二甲胺溶于150mL甲醇中于10℃搅拌反应60h，然后将反应结束后的混合物旋蒸。向旋蒸产物中加入200mL丙酮与丙烯酸，其中，第一步产物和丙烯酸的摩尔比为2:7，置于5℃搅拌反应78h后，加入三乙胺搅拌30h，第一步产物和三乙胺的摩尔比为2:9，离心后用丙酮、二甲基亚砜(DMSO)、乙醚洗涤多次后，离心、真空干燥后得到白色含双酰胺结构的两性离子单体粉末。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
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