[發明專利]含異氰酸酯基團的甜菜堿型兩性離子化合物及其制備方法

在審

• 申請號: 201510494650.0
• 申請日: 2015-08-12
• 公開（公告）號: CN105085324A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 林殷雷;李光吉;易鵬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C07C271/20
• 分類號: C07C271/20;C07C269/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及一種甜菜堿型兩性離子化合物，特別是涉及一種含異氰酸酯基團的甜菜堿型兩性離子化合物及其制備方法。

背景技術

甜菜堿型兩性離子化合物與水分子間有極強的靜電力作用，使其表面具有一層較為穩定的水層，從而使該化合物的基團表面具有優異的抗非特異性蛋白吸附、微生物粘附及抗凝血等功能，因而被廣泛應用于海洋防污、生物醫用及廢水處理等領域。

然而，目前可供使用的甜菜堿型兩性離子化合物產品種類非常有限，結構和性能比較單一，尤其是具有較高反應活性的甜菜堿型兩性離子化合物鮮有報道，致使將甜菜堿型兩性離子化合物引入到各種高分子材料中的方法極為復雜。專利為“Adhesivecompositionswithzwitterionictackifiersandplasticizers，PatentNumber：US006106940A”和研究論文“BetainestructureandthepresenceofhydroxylgroupsalterstheeffectsonDNAmeltingtemperatures，MadhusudanK.Vasudevamurthy，MichaelLever，PeterM.George，KenR.Morison，Biopolymers，91：85‐94.”中報道了末端為羥基的甜菜堿型兩性離子化合物，其制備方法簡單、產率也很高，但存在所得產物的有反應活性差、熔點較高、難以縮合反應的問題。為了克服該問題，中國發明專利申請“一種兩性離子型聚酯二元醇及其制備方法，專利公開號：CN104262597A”公開了利用兩性離子型二元醇和二元酸進行酯化反應制備出了含兩性離子型的長鏈聚酯二元醇的技術方案，該方法雖解決了上述問題，但其制備的過程需多步進行，每一步條件的控制都會影響產品的質量和產率，并且需要在160～200℃的高溫下進行脫水反應和在為0.07～0.09MPa的真空度下進行縮聚反應，因而使所需的設備要求較高，增加了制備成本。因此，研究和開發具有制備方法簡單，有較高反應活性的甜菜堿型兩性離子化合物有著重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種產率高、制備方法簡單，成本低，適合連續化、大規模的工業化生產的含異氰酸酯基團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高反應活性的異氰酸酯基團的特性，使其更容易引入到各種高分子材料中，從而改善高分子材料的生物相容性和防污能力。

異氰酸酯基團具有非常活潑的化學性質，能和含有活潑氫的化合物反應。將其引入到甜菜堿型兩性離子化合物的分子鏈中，可制備出具有較強反應活性的新型甜菜堿型兩性離子化合物，預計該類化合物可以較為容易地應用到各種例如聚氨酯、環氧樹脂等高分子材料中。

本發明目的通過如下技術方案實現：

含異氰酸酯基團的甜菜堿型兩性離子化合物，該化合物的結構式為：

其中，R₁為二異氰酸酯的分子結構；R₂為氨基甲酸酯基或脲基；n為0、1、2或3；m為1～5的整數；Y^—為COO^—或SO₃^—。

含異氰酸酯基團的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2.0:1～2.5:1的二異氰酸酯和含羥基或氨基叔胺類化合物與第一溶劑混合并攪拌均勻，在氮氣保護、且溫度為(60～90)℃的條件下反應(2～24)小時，制得含異氰酸酯基團的叔胺中間體溶液；

(b)將摩爾比為1:1～2.0:1的磺內酯或烷內酯(磺內酯或烷內酯與含羥基或氨基叔胺類化合物的摩爾比)溶于第一溶劑，然后加入到步驟(a)制得的含異氰酸酯基團的叔胺中間體溶液中，在氮氣保護，溫度為(25～100)℃的條件下繼續反應(10～48)小時；待反應結束后，用第二溶劑沉淀、過濾并沖洗產物，最后在(25～60)℃的真空烘箱中干燥產物(12～48)小時，即得到含異氰酸酯基團的甜菜堿型兩性離子化合物；

為進一步實現本發明目的，優選地，所述的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、1,6‐六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷‐4,4′‐二異氰酸酯(MDI)、苯二亞甲基二異氰酸酯、甲基環己基二異氰酸酯或四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯。

優選地，所述的含羥基或氨基叔胺類化合物為N‐甲基二乙醇胺，N,N‐雙(3‐氨丙基)甲胺或N‐丁基二乙醇胺。