[發(fā)明專利]烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010503258.5
• 申請(qǐng)日: 2010-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN102020672A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉云鴻;李光吉;尹以高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C07F7/18
• 分類號(hào): C07F7/18;C08L83/06;C08K13/02;C08K5/544;C08K5/548;C08K3/26;C08K3/36
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新型兩性離子化合物，具體地說涉及一種能夠?qū)Σ煌牧系谋砻婊蚪缑孢M(jìn)行修飾或改性的新型烷氧基硅烷官能化的甜菜堿型兩性離子化合物及其制備方法。

背景技術(shù)

蛋白質(zhì)在材料表面的吸附是一種非常普遍的現(xiàn)象，已引起學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的密切關(guān)注。在很多情況下，蛋白質(zhì)吸附會(huì)引起很多不希望的結(jié)果。例如，生物傳感器等生物醫(yī)用材料上蛋白質(zhì)非特異吸附造成的細(xì)胞吸附，增殖；人工材料造成的血栓或感染；生物制品分離純化膜的生物垢阻塞；海洋船舶污損生物的附著，增大航行阻力等。在分子水平，這些問題均具有一個(gè)明顯的共性：即蛋白質(zhì)迅速地吸附在無保護(hù)的材料表面。因此，材料表面抗蛋白質(zhì)吸附的研究是醫(yī)用材料、生物化工、海洋防污等領(lǐng)域的重要課題。

硅烷偶聯(lián)劑因其具有特有的官能團(tuán)，易與無機(jī)物中的玻璃、二氧化硅、陶土、金屬及其氧化物等產(chǎn)生牢固的結(jié)合，從而對(duì)材料表面產(chǎn)生修飾作用，改變材料表面的物理和化學(xué)特性；同時(shí)，也可催化交聯(lián)聚有機(jī)硅材料。利用硅烷偶聯(lián)劑的高反應(yīng)性活性基團(tuán)和優(yōu)越的干濕態(tài)粘結(jié)性，可通過適宜的化學(xué)反應(yīng)在某些材料中引入特定的功能性基團(tuán)，以改進(jìn)材料的表面性質(zhì)，使材料獲得防靜電、防霉、防臭、防凝血和生理惰性等特性。這一方面的應(yīng)用已成為硅烷偶聯(lián)劑新用途的開端，以及新型硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備的驅(qū)動(dòng)力。

生物體內(nèi)的細(xì)胞具有磷脂雙層膜結(jié)構(gòu)，并且能夠長(zhǎng)期地存在于人體內(nèi)而不被排斥，這歸功于細(xì)胞外層膜具有帶兩性離子的磷酸膽堿親水端基。近年來，人們從細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與性能的研究中得到啟示，開始對(duì)材料表面進(jìn)行類細(xì)胞膜的仿生改性，以賦予材料類生物膜的表面特性。隨著對(duì)兩性離子化合物性質(zhì)的認(rèn)識(shí)不斷加深，兩性離子化合物的生物學(xué)特性以及對(duì)蛋白質(zhì)吸附的抑制特性受到了研究者的重視，已開始將其應(yīng)用于各種抑制蛋白質(zhì)吸附的材料制備中。兩性離子化合物形成的界面分子結(jié)構(gòu)的優(yōu)異防污性能已為一系列國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果所證實(shí)，如血液相容性，防海洋生物污損等。

然而，目前兩性離子化合物產(chǎn)品種類非常有限。特別是針對(duì)生物材料、材料表面修飾方面的應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)和制備的兩性離子化合物尚未見報(bào)道。兩性離子化合物在各種材料表面修飾和材料改性領(lǐng)域的潛在應(yīng)用還有待進(jìn)一步地研究與開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種烷氧基硅烷官能化的甜菜堿型兩性離子化合物及其制備方法。該化合物兼具兩性離子化合物和硅烷偶聯(lián)劑二者的特性，使其更容易對(duì)各種材料表面和界面進(jìn)行修飾或改性，實(shí)現(xiàn)在材料表面或其固/液界面組裝形成具有細(xì)胞外層膜結(jié)構(gòu)薄層的仿生修飾及改性，提高材料的抗蛋白質(zhì)吸附能力，從而改善材料的生物相容性和防污能力，來適應(yīng)各種不同領(lǐng)域的廣泛需要。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物，該化合物的結(jié)構(gòu)式為：

其中R¹和R²為H原子或含1～3碳原子的烷基，a為0、1、2或3；R³為H原子、甲基或乙基；R⁴為2～6個(gè)碳原子的亞烷基或苯基，或者是R⁴為6～10個(gè)碳原子的芳亞烷基或環(huán)烷烴基；R⁵和R⁶為甲基或乙基；m為1、2或3；n為1～5的整數(shù)；Y^-為COO^-或SO₃^-。

上述烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物的制備方法，包括以下步驟：

(a)將摩爾比為(1.0～1.2)∶1∶(1.0～1.5)的含氯烷氧基硅烷，含叔胺二胺類化合物和三乙胺在氮?dú)獗Ｗo(hù)，加熱溫度為70℃～120℃條件下，反應(yīng)3～7小時(shí)，得到含有叔胺的硅烷中間體；所述的含叔胺二胺類化合物的化學(xué)式為R₁NHR₂NR₃R₄；其中：R₁為H原子、甲基或乙基；R₂為2～6個(gè)碳原子的亞烷基，苯基或6～10個(gè)碳原子的芳亞烷基和環(huán)烷烴基中的一種；所述的含氯烷氧基硅烷為一氯甲基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、一氯甲基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷或γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷；

(b)摩爾比為1∶1～1.5∶1的磺內(nèi)酯或烷內(nèi)酯與步驟(a)得到的含有叔胺的硅烷中間體在無水分條件下反應(yīng)3～8小時(shí)，得到烷氧基硅烷官能化的甜菜堿型兩性離子化合物。