接枝胆固醇两亲性高分子材料合成中DMAP的去除方法

摘要

本发明属于高分子材料领域，具体涉及多种接枝胆固醇两亲性高分子材料合成中DMAP的去除方法。本发明所述去除DMAP的具体制备方法如下：（1）取接枝胆固醇两性高分子材料溶于甲苯中，加热至25~100oC后超声使其溶解。（2）采用转速为1000~15000 rpm离心分离DMAP‑胆固醇中间体和接枝胆固醇两性高分子材料的甲苯溶液。（3）取甲苯溶液层，减压除去甲苯后即得纯品。本发明的优点在于：（1）可用于多种接枝胆固醇的两亲性高分子材料中DMAP的去除；（2）甲苯沉淀法操作简单、纯化效率高、结果可控，有利于工业化生产。

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及多种接枝胆固醇两亲性高分子材料合成中DMAP的去除方法。

背景技术

4-二甲氨基吡啶(4-Dimethylaminopyridine，DMAP)是一种化学合成中的高效催化剂，可用于提高多种酰化反应的速度和产率，如酰氯、酸酐、羧酸等与醇、酚的成酯反应，与胺的酰胺化反应(STEGLICHW,H FLE G.4‐Dimethylamino‐pyridin,ein hochwirksamerAcylierungskatalysator.Angewandte Chemie,1969,81(23):1001-1001.)(SCRIVEN EF.4-Dialkylaminopyridines:super acylation and alkylation catalysts.ChemicalSociety Reviews,1983,12(2):129-161.)。以酸酐和醇反应生成酯为例，DMAP的催化机理为吡啶环上的4位氮原子亲核进攻酸酐羰基上的碳原子，生成DMAP-酸酐中间体。随后，醇羟基的氧原子亲核进攻DMAP-酸酐中间体羰基上的碳原子，DMAP离去的同时酯键生成(H FLEG,STEGLICH W,VORBRGGEN H.4‐Dialkylaminopyridines as Highly Active AcylationCatalysts.[New synthetic method(25).Angewandte Chemie International Editionin English,1978,17(8):569-583.)(GRONDAL C.4-Dimethylamino-pyridine(DMAP).Synlett,2003,2003(10):1568-1569.)。由于DMAP具有用量小、催化效率高、反应条件温和及溶剂选择范围广泛等特点，近年来在药物合成领域及高分子材料载体的结构修饰方面均得到广泛应用(盛永莉,朱正方.4—二甲氨基吡啶的合成与应用研究.化学世界,1997,38(10):528-529.)(廖联安,郭奇珍.4-二甲氨基吡啶的合成及其催化的有机反应.合成化学,1995,3(3):215-221)(刘耀武,金传山.DMAP催化合成白藜芦醇烟酸酯.宿州学院学报,2010,25(2):39-41.)(梁娅,高素华.DMAP催化合成三—O—乙酰化红霉素的研究.天津理工学院学报,2001,17(2):18-20.)。

然而，DMAP是一种具有高毒性和刺激性的物质，对眼睛、皮肤、消化道、呼吸系统及神经系统等均会产生危害，其小鼠静脉注射的半数致死量为56mg/kg(https://www.spectrumchemical.com/MSDS/TCI-D1450.pdf)，所以将其从合成产物中完全去除显得尤为重要。

目前纯化方法主要是利用DMAP碱性和水溶性的特点，采用酸洗-水洗法或水透析法将其除去。然而，上述方法存在局限性，因为在高分子材料的合成中，很难将未反应的聚合物从产物中分离并纯化除去，所以合成中通常采用酰化剂过量的方式以使聚合物尽可能反应完全，这必然会导致产物中混有大量DMAP-酰化剂中间体。这种中间体与DMAP的性质存在较大差异，通常疏水性较强。如果产物为两亲性高分子材料，则其在水性环境中易被包裹入两亲性高分子自组装形成的胶束内核中，而降低了酸洗或透析的纯化效率。

胆固醇是动物组织和细胞必不可少的重要物质，由于其具有较强的亲脂性，近年来常作为疏水基团用于两亲性高分子材料的结构修饰。Xu等以聚乙二醇单甲醚和胆固醇氯甲酯(CHM)为原料，室温反应制得聚乙二醇2000单甲醚-胆固醇碳酸酯(mPEG₂₀₀₀-CHMC)。(XUH,DENG>

因此，针对接枝胆固醇的两亲性高分子材料中DMAP纯化效率较低的问题，急需开发一种高效、简单去除DMAP的新方法。既然DMAP-酰化剂中间体与DMAP的性质存在较大差异，那么利用这一特性将中间体除去不失为一种有效方法。

发明内容

基于上述基础，利用DMAP-胆固醇中间体不溶于甲苯的性质，我们设计了一种针对接枝胆固醇两亲性高分子材料中去除DMAP的新方法——甲苯沉淀法，且采用此方法DMAP的残留率小于0.5％，纯度可达90％以上。

本发明所述去除DMAP的具体制备方法如下：

(1)取接枝胆固醇两性高分子材料溶于甲苯中，加热至25～100℃后超声使其溶解。

(2)采用转速为1000～15000rpm离心分离DMAP-胆固醇中间体和接枝胆固醇两性高分子材料的甲苯溶液。

(3)取甲苯溶液层，减压除去甲苯后即得纯品。

其中，所述的接枝胆固醇两亲性高分子材料中，参与反应的胆固醇可为胆固醇及其衍生物如胆固醇、胆固醇氯甲酯、胆固醇半琥珀酸酯、胆固醇乙酸酯、胆固醇丙酸酯等，亲水性高分子材料接枝胆固醇，其连接键可为酯键、碳酸酯键、酰胺键、醚键、二硫键等。

接枝胆固醇两亲性高分子材料中，连接胆固醇的高分子材料含有羟基、氨基、巯基的官能团，其可为聚乙二醇及其衍生物、聚氨基酸-聚乙二醇嵌段共聚物、聚甘油及其衍生物、聚唾液酸或泊洛沙姆，所述的聚乙二醇及其衍生物为4-臂聚乙二醇、8-臂聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、叶酸-聚乙二醇、聚乙二醇维生素E琥珀酸酯、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇、双肉豆蔻磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇、二棕榈酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇、月桂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇、聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物、聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物，分子量为400～50000；所述的聚氨基酸-聚乙二醇嵌段共聚物为聚谷氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物，聚组氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物，聚赖氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物，聚天冬氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物，分子量为400～50000；聚甘油及其衍生物为磷脂酰甘油，二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚甘油，分子量为400～50000；聚唾液酸，分子量为400～50000；泊洛沙姆，如泊洛沙姆188、泊洛沙姆407、泊洛沙姆237、泊洛沙姆338等，分子量为400～30000。

所述的接枝胆固醇两亲性高分子材料可以为泊洛沙姆188-胆固醇碳酸酯、泊洛沙姆407-胆固醇碳酸酯、泊洛沙姆237-胆固醇碳酸酯、泊洛沙姆338-胆固醇碳酸酯、聚乙二醇400维生素E琥珀酸酯-胆固醇碳酸酯、聚乙二醇1000维生素E琥珀酸酯-胆固醇碳酸酯、聚乙二醇2000维生素E琥珀酸酯-胆固醇碳酸酯、聚乙二醇6000维生素E琥珀酸酯-胆固醇碳酸酯、聚乙二醇1000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯、聚乙二醇2000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯、聚乙二醇10000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯、聚乙二醇20000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯。

上述方法中，优选地，加热温度为50～60℃，转速为5000～10000rpm，真空干燥时间为24～48h。

本发明的优点在于：(1)可用于多种接枝胆固醇的两亲性高分子材料中DMAP的去除；(2)甲苯沉淀法操作简单、纯化效率高、结果可控，有利于工业化生产。

具体实施例：

下面结合实施例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：DMAP标准曲线的建立

称取DMAP 10.0mg于10mL容量瓶中，无水乙醇稀释至刻度，摇匀，得DMAP储备液1.0mg·mL^-1。取上述DMAP储备液0.5mL至50mL容量瓶中，无水乙醇稀释至刻度，摇匀，得浓度为10.0μg·mL^-1的DMAP溶液。分别移取上述DMAP>-1溶液0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、9.0mL于10mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀，得浓度分别为0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、9.0μg·mL^-1的DMAP溶液，以无水乙醇作为参比，于紫外-可见分光光度计281nm处测定吸光度值，并绘制标准曲线。

以浓度(C)对吸光度(A)进行线性回归，得回归方程A＝0.1645C+0.0059(R＝0.9999)，表明DMAP在0.5～9.0μg·mL^-1浓度范围内线性关系良好。

实施例2：不同材料和DMAP中间体在不同溶剂的溶解性

分别称取泊洛沙姆188-胆固醇碳酸酯、聚乙二醇10000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯、聚乙二醇10000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯和DMAP 5.0mg于西林瓶中，分别加入乙腈、乙醚、环己烷、乙酸乙酯、乙腈和甲苯，观察不同材料和DMAP在多种溶剂中的溶解性，其中“/”表示可溶，“↓”表示不溶，结果见表1。

表1不同材料和DMAP中间体在溶剂中的溶解性

由上表可知，泊洛沙姆188-胆固醇碳酸酯、聚乙二醇10000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯、聚乙二醇10000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯和DMAP中间体在乙醇和乙腈中均为溶解状态，在乙醚、环己烷和乙酸乙酯均为不溶，仅在甲苯中可观察到材料溶解、DMAP不溶的现象，因此选择甲苯做为出去DMAP中间体的溶剂。

实施例3：泊洛沙姆188-胆固醇碳酸酯(P188-CHMC)的合成及DMAP的去除

取0.04mmol泊洛沙姆188(P188)置于密闭容器中，氮气条件下加入0.02mmol DMAP和0.14mmol三乙胺(TEA)，缓慢滴加0.24mmol CHM的二氯甲烷(DCM)溶液16mL，冰水浴中搅拌混合30min后45℃条件下回流反应36h。待反应结束后减压除去溶剂，经冰乙醚沉淀得白色蜡状物，再用乙醚反复洗涤沉淀物3次(除去未反应的CHM)，即可得到粉末状P188-CHMC粗产物。

(1)酸洗-饱和氯化钠洗-水洗法：称取去除CHM的P188-CHMC粗产物50mg于西林瓶中，加入蒸馏水，以DCM萃取，再分别以100mmol·L^-1盐酸、饱和氯化钠和冰水洗3次，减压除去溶剂后经冰乙醚沉淀即得P188-CHMC纯品，真空干燥24h除去残留溶剂。

(2)阳离子交换树脂法：量取2.4mL(湿体积)处理后的钠型阳离子交换树脂，置于2.5mL注射器中，1000rpm离心5min，弃去离心液，得1.8mL(干体积)钠型阳离子交换树脂微柱待用。称取2份去除CHM的P188-CHMC粗产物50mg于西林瓶中，分别加入15mL水及50％乙醇制备成P188-CHMC的水溶液和50％乙醇溶液。将不同溶剂的P188-CHMC溶液上样于(已处理的)钠型阳离子树脂微柱顶端，2000rpm离心4min，收集洗脱液，连续洗脱3次，合并洗脱液除去溶剂经冰乙醚沉淀即得P188-CHMC，真空干燥24h除去残留溶剂。

(3)透析冻干法：称取4份去除CHM的P188-CHMC粗产物50mg于西林瓶中，溶于8mL水中，置于截留分子量为5000Da的透析袋中。分别以pH 3.8、4.8、6.8的水及无水乙醇为透析介质(体积为2L)在室温下透析，于2、6、12、24及36h更换透析液，48h后将透析袋取出，袋内液体过0.45μm的滤膜，滤液冻干即可。

(4)甲苯沉淀法：称取去除未反应CHM的P188-CHMC 50mg于10mL离心管中，加入甲苯溶液8mL，加热超声溶解产物后，10000rpm离心10min，去除未溶解的DMAP-CHM中间体，同样条件下对甲苯层再离心1次，减压除去甲苯后经冰乙醚沉淀出产物，真空干燥24h除去残留溶剂即可。

将上述四种方法纯化所得产物P188-CHMC溶解于一定体积的无水乙醇中，于紫外-可见分光光度计281nm处测定吸光度，根据标准曲线计算DMAP含量，并按照公式1计算DMAP的残余率，结果如表1所示。

DMAP残余率(％)＝M/M₀×100％(1)

其中，M为纯化后每毫克P188-CHMC中含有DMAP的质量；M₀为纯化前每毫克P188-CHMC中含有DMAP的质量。

表2不同方法纯化P188-CHMC的DMAP残余率(n＝3)

由表1可知，在四种纯化方法中，酸洗-饱和NaCl-水洗法和以水为溶剂的阳离子树脂法不能有效去除P188-CHMC中的DMAP，DMAP残余率分别为44.33±15.28％和55.86±2.57％，且酸洗-饱和氯化钠洗-水洗法波动较大，结果不平行。以50％乙醇的阳离子树脂法、无水乙醇为透析介质的透析冻干法以及甲苯沉淀法均能较有效的去除DMAP，DMAP残留率小于5％。其中，甲苯沉淀法的DMAP残余率仅为0.20±0.03％，可基本完全去除DMAP。

实施例4：泊洛沙姆407-胆固醇碳酸酯(P407-CHMC)的合成及DMAP的去除

取0.04mmol泊洛沙姆407(P407)置于密闭容器中，氮气条件下加入0.02mmol DMAP和0.14mmolTEA，缓慢滴加0.24mmol CHM的DCM溶液16mL，冰水浴中搅拌混合30min后45℃条件下回流反应36h。待反应结束后减压除去溶剂，经冰乙醚沉淀得白色蜡状物，再用乙醚反复洗涤沉淀物3次(除去未反应的CHM)，即可得到粉末状P407-CHMC粗产物。

称取去除未反应CHM的P407-CHMC 50mg于10mL离心管中，加入甲苯溶液8mL，加热超声使产物溶解，10000rpm离心10min除去未溶解的DMAP-胆固醇中间体，同样条件下对甲苯层再离心1次，减压除去甲苯后经冰乙醚沉淀即得P407-CHMC纯品，真空干燥24h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余残余率，测得值为0.35±0.01％，可基本完全去除DMAP，且纯度为95.3％。

实施例5：泊洛沙姆237-胆固醇碳酸酯(P237-CHMC)的合成及DMAP的去除

取0.04mmol泊洛沙姆237(P237)置于密闭容器中，氮气条件下加入0.02mmol DMAP和0.14mmolTEA，缓慢滴加0.24mmol CHM的DCM溶液16mL，冰水浴中搅拌混合30min后45℃条件下回流反应36h。待反应结束后减压除去溶剂，经冰乙醚沉淀得白色蜡状物，再用乙醚反复洗涤沉淀物3次(除去未反应的CHM)，即可得到粉末状P237-CHMC粗产物。

称取去除未反应CHM的P237-CHMC 50mg于10mL离心管中，加入甲苯溶液8mL，加热超声使产物溶解，10000rpm离心10min除去未溶解的DMAP-胆固醇中间体，同样条件下对甲苯层再离心1次，减压除去甲苯后经冰乙醚沉淀即得P188-CHMC纯品，真空干燥24h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余量，测得值为0.28±0.004％，可基本完全去除DMAP，且纯度为92.8％。

实施例6：泊洛沙姆338-胆固醇碳酸酯(P338-CHMC)的合成及DMAP的去除

取0.04mmol泊洛沙姆338(P338)置于密闭容器中，氮气条件下加入0.02mmol DMAP和0.14mmolTEA，缓慢滴加0.24mmol CHM的DCM溶液16mL，冰水浴中搅拌混合30min后45℃条件下回流反应36h。待反应结束后减压除去溶剂，经冰乙醚沉淀得白色蜡状物，再用乙醚反复洗涤沉淀物3次(除去未反应的CHM)，即可得到粉末状P338-CHMC粗产物。

称取去除未反应CHM的P338-CHMC 50mg于10mL离心管中，加入甲苯溶液8mL，加热超声使产物溶解，10000rpm离心10min除去未溶解的DMAP-胆固醇中间体，同样条件下对甲苯层再离心1次，减压除去甲苯后经冰乙醚沉淀即得P338-CHMC纯品，真空干燥24h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余率，测得值为0.33±0.02％，可基本完全去除DMAP，且纯度为97.8％。

实施例7：聚乙二醇400维生素E琥珀酸酯-胆固醇碳酸酯(TPGS₄₀₀-CHMC)的合成及DMAP的去除

取0.66mmol聚乙二醇400维生素E琥珀酸酯(TPGS₄₀₀)置于密闭容器中，氮气条件下加入41.5mg4-二甲基吡啶(DMAP)和0.99mmol三乙胺(TEA)，缓慢滴加含1mmol胆固醇氯甲酯(CHM)的二氯甲烷(DCM)溶液20mL，冰水浴中搅拌混合10min后25℃下回流反应24h，待反应结束后减压除去溶剂。

称取去除未反应CHM的TPGS₄₀₀-CHMC>400-CHMC纯品，真空干燥24h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余量，测得值为0.21±0.005％，可基本完全去除DMAP，且纯度为94.8％。

实施例8：聚乙二醇1000维生素E琥珀酸酯-胆固醇碳酸酯(TPGS₁₀₀₀-CHMC)的合成及DMAP的纯化

取0.66mmol聚乙二醇1000维生素E琥珀酸酯(TPGS₁₀₀₀)置于密闭容器中，氮气条件下加入41.5mg4-二甲基吡啶(DMAP)和0.99mmol三乙胺(TEA)，缓慢滴加含1mmol胆固醇氯甲酯(CHM)的二氯甲烷(DCM)溶液20mL，冰水浴中搅拌混合10min后25℃下回流反应24h，待反应结束后减压除去溶剂。

称取去除未反应CHM的TPGS₁₀₀₀-CHMC>1000-CHMC纯品，真空干燥36h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余率，测得值为0.25±0.01％，可基本完全去除DMAP，且纯度为98.6％。

实施例9：聚乙二醇2000维生素E琥珀酸酯-胆固醇碳酸酯(TPGS₂₀₀₀-CHMC)的合成及DMAP的纯化

取0.66mmol聚乙二醇2000维生素E琥珀酸酯(TPGS₂₀₀₀)置于密闭容器中，氮气条件下加入41.5mg4-二甲基吡啶(DMAP)和0.99mmol三乙胺(TEA)，缓慢滴加含1mmol胆固醇氯甲酯(CHM)的二氯甲烷(DCM)溶液20mL，冰水浴中搅拌混合10min后25℃下回流反应24h，待反应结束后减压除去溶剂。

称取去除未反应CHM的TPGS₂₀₀₀-CHMC>2000-CHMC纯品，真空干燥36h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余率，测得值为0.22±0.005％，可基本完全去除DMAP，且纯度为94.7％。

实施例10：聚乙二醇6000维生素E琥珀酸酯-胆固醇碳酸酯(TPGS₆₀₀₀-CHMC)的合成及DMAP的纯化

取0.66mmol聚乙二醇6000维生素E琥珀酸酯(TPGS₆₀₀₀)置于密闭容器中，氮气条件下加入41.5mg4-二甲基吡啶(DMAP)和0.99mmol三乙胺(TEA)，缓慢滴加含1mmol胆固醇氯甲酯(CHM)的二氯甲烷(DCM)溶液20mL，冰水浴中搅拌混合10min后25℃下回流反应24h，待反应结束后减压除去溶剂。

称取去除未反应CHM的TPGS₆₀₀₀-CHMC>

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余率，测得值为0.31±0.01％，可基本完全去除DMAP，且纯度为94.3％。

实施例11：聚乙二醇1000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯(mPEG₁₀₀₀-CHS)的合成及DMAP的纯化

取0.66mmol聚乙二醇1000单甲醚(mPEG₁₀₀₀)置于密闭容器中，氮气条件下加入41.5mg>

称取去除未反应CHS的mPEG₁₀₀₀-CHS>1000-CHS纯品，真空干燥36h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余率，测得值为0.38±0.02％，可基本完全去除DMAP，且纯度为96.1％。

实施例12：聚乙二醇2000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯(mPEG₂₀₀₀-CHS)的合成及DMAP的纯化

取0.66mmol聚乙二醇2000单甲醚(mPEG₂₀₀₀)置于密闭容器中，氮气条件下加入41.5mg>

称取去除未反应CHS的mPEG₁₀₀₀-CHS>1000-CHS纯品，真空干燥48h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余率，测得值为0.38±0.01％，可基本完全去除DMAP，且纯度为94.9％。

实施例13：聚乙二醇10000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯(mPEG₁₀₀₀₀-CHS)的合成及DMAP的纯化

取0.66mmol聚乙二醇10000单甲醚(mPEG₁₀₀₀₀)置于密闭容器中，氮气条件下加入41.5mg>

称取去除未反应CHS的mPEG₁₀₀₀₀-CHS>10000-CHS纯品，真空干燥48h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余率，测得值为0.29±0.01％，可基本完全去除DMAP，且纯度为97.1％。

实施例14：聚乙二醇20000单甲醚胆固醇半琥珀酸酯(mPEG₂₀₀₀₀-CHS)的合成及DMAP的纯化

取0.66mmol聚乙二醇20000单甲醚(mPEG₂₀₀₀₀)置于密闭容器中，氮气条件下加入41.5mg>

称取去除未反应CHS的mPEG₂₀₀₀₀-CHS>20000-CHS纯品，真空干燥48h除去残留溶剂。

采用实施例2中方法测定经甲苯沉淀法纯化后DMAP残余率，测得值为0.25±0.01％，可基本完全去除DMAP，且纯度为91.3％。