高分子合成应用中胆酸的化学修饰方法- 新闻详情：
高分子合成应用中胆酸的化学修饰方法
胆汁酸是存在于哺乳动物胆囊中的一组化合物,他们通过肠肝循环消化食物中的脂肪与类脂。这些化合物有甾体骨架和羧基, 以及不同数量的羟基。胆酸是胆汁酸中最普遍的一种, 它的分子中有3 个羟基和一个羧基甾体骨架由3 个六元环和一个五元环组成; 骨架中的环A 和环B 反向连接, 使其不能弯曲, 而形成穴状结构。胆酸分子有性质不同的两个面,即3 个羟基所在的A面和3 个甲基所在的B面。3 个羟基与羧基侧链一起形成分子的亲水部分, 3 个甲基形成分子的憎水部分, 使胆酸分子体现明显的双亲性 。胆酸的双亲性、酸碱性和来源于生物体的特征, 使之在生物医药领域和化学领域引起许多研究者的兴趣。由于分子中的羟基和羧基容易修饰, 近20 年来,胆酸被广泛应用于不对称合成分子识别, 分子伞和制备高分子生物材料。本文概述制备含胆酸的高分子材料时, 胆酸的化学修饰方法。
胆酸羧基的保护与释放
进行胆酸修饰时, 常常只利用羟基或是羧基的反应功能, 为了避免羧基与羟基之间的相互影响, 首先需要将羧基或羟基保护起来, 再进行下一步的修饰。羧基的保护可以通过胆酸与醇反应生成酯的方式实现。在合成修饰中, 甲酯化保护羧基是最常用的方法。甲酯化后提高了胆酸在溶剂中的溶解度, 增加反应物分子的反应活性, 消除羧基对羟基反应的影响。通常的操作是将胆酸放入甲醇中, 用HCl 或H2SO4 作催化剂回流20 min, 胆酸甲酯的产率为95% 。胆酸甲酯与甲基丙烯酰氯或甲基丙烯酸反应, 可以在其C3 位键接一个甲基丙烯酰基生成3A- 甲基丙烯酰基胆酸甲酯。3A- 甲基丙烯酰基胆酸甲酯在光或热引发下能够发生均聚反应, 也可以和其它单体发生共聚反应, 生成具有不同性能的高分子化合物。
羟基的保护与释放
在催化剂作用下, 胆酸甾环上的3 个羟基都可以发生乙酰化反应, 生成3A、7A、12A- 三乙酰基胆酸。3A、7A、12A- 三乙酰基胆酸分子中C3 位的乙酰基在弱碱作用下, 能够水解脱去, 生成7A、12A- 二乙酰基胆酸。7A、12A- 二乙酰基胆酸可以发生聚合反应, 生成头尾相接的环酯。胆酸的C7 OH 和C12 OH 也可以键接其它基团, 生成环状聚酯,
3A异构体向3B 异构体的转化
胆酸, 也即3A, 7A, 12A- 三羟基- 5B- 24- 胆酸, 3个羟基在甾体骨架上都处在A位。C3 OH、C7 OH 和C12 OH 的相对空间位置不同, 使其反应活性有差别。同时C3 上的官能团处在A位与处在B位, 反应活性也不同, 且对由其通过修饰制得的高分子化合物的性能有很大的影响。如3B- 甲基丙烯酰胺基胆酸甲酯与其3A异构体相比, 聚合转化率高, 聚合生成的高分子化合物的分子量高且分布窄、亲水性更好。为了制备不同性能的高分子材料, 有时需将3A- OH 转变为它的3B异构体。Mitsunobu. s 详细评述了从3A异构体到3B异构体的转化方法。Maguire 对3A异构体向3B异构体的转化作了详细的研究。X. X. Zhu 对其方法加以改进, 用苯和THF( 20B1) 做溶剂, Ph3P 和DEAD 做催化剂, 实现了
3A, 7A, 12A- 三羟基- 5B- 24- 胆酸甲酯向异构体3B,7A, 12A- 三羟基- 5B- 24- 胆酸甲酯的转化。总产率为86%。甾体骨架上的3AOH 也可以转化为3BNH2, 为了提高此反应的转化率, X. X. Zhu 用对甲苯磺酰氯(TsCl) 与胆酸甲酯反应, 生成3A- 对甲苯磺酰基胆酸甲酯, 3A- 对甲苯磺酰基胆酸甲酯与NaN3 反应生成3B- 叠氮胆酸甲酯; 用Pd( OH) 2/ H2 还原3B- 叠氮胆酸甲酯, 生成3B- 氨基胆酸甲酯。通过3 步操作将3AOH 转化为3BNH2, 整体转化率为78% 。通过的合成路线, 可以同时得到3BNH2 胆酸甲酯和3ANH2 胆酸甲酯。两种化合物在最后产物中的比例是38B42= 15B56, 应用重结晶法可以将两者分离。
