[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1690062A [43]公开日2005年11月2日
[21]申请号200410009025.4[22]申请日2004.04.19
[21]申请号200410009025.4
[71]申请人中国科学院过程工程研究所
地址100080北京市海淀区中关村北二条1号
[72]发明人曾冬冬 张冬海 陈运法 [74]专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理有限公司代理人王凤华
[51]Int.CI 7C07F 7/02C08K 5/541
权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 1 页
[54]发明名称
用途
[57]摘要
本发明涉及一种烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物及
其制备方法和用途。该烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物
如结构式I所示：(R 1O)z R 2(3－z) Si(CH 2)n X(CH 2C
H 2O)m Y，其中，R 1，R 2各自独立表示含有1～10个
碳原子的直链或支链烷基，芳烷基或芳基；X是氧
原子或硫原子；Y为氨基，保护的醛基或保护的羧
基；z是1，2或3；n是介于1到12之间的整数；m是
介于1到50之间的整数。该衍生物是先将聚乙二醇、
聚乙二醇分子；然后与有机胺和对甲苯磺酰氯反应
得到功能化的聚乙二醇分子的对甲苯磺酸酯；最后
再与烷氧基硅烷化合物和醇钠反应，得到本发明的
衍生物。该衍生物可作为偶联剂将生物分子固定在
无机材料表面，且能使生物分子的生物活性得到保
持。
200410009025.4权 利 要 求 书第1/2页 1、一种由下述结构式I表示的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物，
(R1O)z R2(3-z)S i(C H2)n X(C H2C H2O)m Y (结构式I) 其中，R1，R2各自独立表示含有1～10个碳原子的直链或支链烷基，芳烷基或芳基； X是氧原子或硫原子；
Y是能键合生物分子的功能基团，包括氨基、保护的醛基或保护的羧基； z是1，2或3；
n是介于1到12之间的整数；
m是介于1到50之间的整数。
2、如权利要求1所述的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述的R1，R2各自独立表示1～4个碳原子的直链烷基。
3、如权利要求1所述的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述的Y是保护的醛基。
4、如权利要求1所述的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述的n是介于3到10之间的整数。
5、如权利要求1所述的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物，其特征在于，所述的m是介于1到18之间的整数。
6、一种权利要求1所述的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物的制备方法，其为将聚乙二醇分子末端不对称功能化，包括如下步骤：
1)功能化聚乙二醇分子：按反应式1进行反应，将聚乙二醇、功能基团小分子化合物AY和碱试剂按20～10∶10∶10的摩尔比在非质子溶剂中回流反应至少10小时，过滤除去不溶物，将得到的混合液浓缩，然后
以乙酸乙酯为洗脱剂，硅胶柱层析分离，得到结构式II所示的功能化的聚乙二醇分子HO(CH2CH2O)m Y；所述的碱试剂为碱金属单质、碱金属氢化物或醇的碱金属盐；所述的非质子溶剂为四氢呋喃或N，N-二甲基甲酰胺；
HO(CH2CH2O)m H+AY→HO(CH2CH2O)m Y+HA (反应式1)
(结构式II)
其中，m是介于1到50之间的整数；
功能基团Y为氨基、保护的醛基或保护的羧基；
200410009025.4权 利 要 求 书 第2/2页
A为氯原子或溴原子；
2)与烷氧基硅烷反应：按反应式2和反应式3进行反应，
先在冰盐浴冷却下，将步骤1)得到的功能化的聚乙二醇分子和有机胺溶于二氯
甲烷中，再加入对甲苯磺酰氯，加入的聚乙二醇分子∶有机胺∶对甲苯磺酰氯的摩尔
比为10∶10～15∶10～15，然后将混合液在室温下至少反应20小时，除去不溶物，
将得到的混合液浓缩后，以体积比1∶1的石油醚∶乙酸乙酯为洗脱剂，硅胶柱层析分
离，得到功能化的聚乙二醇分子的对甲苯磺酸酯；所述的有机胺为吡啶或三乙胺；
然后把具有结构式III的烷氧基硅烷化合物(R1O)z R2(3-z)Si(CH2)n XH和醇钠在对应
的醇溶剂中回流反应3小时，冷却至室温，以非质子溶剂溶解上述功能化聚乙二醇分
子的对甲苯磺酸酯后，加入到反应体系中，室温反应两天；所述的烷氧基硅烷化合物∶
醇钠∶功能化聚乙二醇分子的对甲苯磺酸酯的摩尔比为10～13∶10～13∶10；所述的
非质子溶剂为四氢呋喃或N，N-二甲基甲酰胺；过滤除去不溶物，将得到的混合液浓
缩，以体积比1∶1的石油醚∶乙酸乙酯为洗脱剂，硅胶柱层析分离，得到本发明的结
构式I所示的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物；
H O(C H2C H2O)m Y+T s C l→T s O(C H2C H2O)m Y+H C l (反应式2)
TsO(CH2CH2O)m Y+(R1O)z R2(3-z)Si(CH2)n XH→(R1O)z R2(3-z)Si(CH2)n X(CH2CH2O)m Y+TsOH (反应式3) (结构式III) (结构式I)
其中，结构式III所示的烷氧基硅烷中，R1，R2各自独立表示含有1～10个碳原
子的直链或支链烷基，芳烷基或芳基；
X是氧原子或硫原子；
z是1，2或3；
n是介于1到12之间的整数。
7、如权利要求6所述的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物的制备方法，其特征在于，所
述步骤1)功能基团小分子化合物AY中的A为溴原子。
8、一种权利要求1所述的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物作为偶联剂的用途。
200410009025.4说 明 书第1/8页一种烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物及其制备方法和用途。 背景技术
目前常用于将无机材料与生物分子偶联的偶联剂多为传统的硅烷偶联剂，其结构通式为X(CH2)n Si(OR)3，其中，OR为水解基团，X为具有反应活性的官能团，如巯丙基烷氧基硅烷、氨丙基烷氧基硅烷等。通过O R基团的水解，使偶联剂的一端与无机材料以共价键连接；通过官能团X与生物分子上相应官能团间的反应，使偶联剂的另一端与生物分子键合；从而该类偶联剂将无机材料与生物分子偶联在一起。但是，经这种偶联剂固定的生物分子容易改变空间构象，失去生物活性，成为限制无机材料与生物分子偶联技术发展的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的偶联剂将生物分子偶联到无机材料时，生物分子容易改变空间构象，失去生物活性的缺陷，从而提供一种能使被固定的生物分子的生物活性得到保持的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物，及其制备方法和用途。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
本发明提供一种由下述结构式I表示的烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物， (R1O)z R2(3-z)Si(CH2)n X(CH2CH2O)m Y (结构式I)
其中，R1，R2各自独立表示含有1～10个碳原子的直链或支链烷基，芳烷基或芳基；优选1～4个碳原子的直链烷基；更为优选的是甲基或乙基；
X是氧原子或硫原子；优选为硫原子；
Y是能键合生物分子的功能基团，包括氨基，保护的醛基或保护的羧基；优选为保护的醛基；
z是1，2或3；优选为3；
n是介于1到12之间的整数；优选3到10之间的整数；
200410009025.4说 明 书 第2/8页 m是介于1到50之间的整数；优选1到18之间的整数；更为优选的是3到8之间的整数。
本发明提供一种所述烷氧基硅烷聚乙二醇衍生物的制备方法，其为将聚乙二醇分子末端不对称功能化，包括如下步骤：
1)功能化聚乙二醇分子：按如下的(反应式1)进行反应，将聚乙二醇、功能基团小分子化合物AY和碱试剂按20～10∶10∶10的摩尔比在非质子溶剂中回流反应至少10小时，过滤除去不溶物，将得到的混合液浓缩，然后以乙酸乙酯为洗脱剂，硅胶柱层析分离，得到结构式II所示的功能化的聚乙二醇分子；所述的
碱试剂为碱金属单质、碱金属氢化物或醇的碱金属盐；所述的非质子溶剂为四氢呋喃(T H F)或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)；
HO(CH2CH2O)m H+AY→HO(CH2CH2O)m Y+HA (反应式1)
(结构式II)
其中，m是介于1到50之间的整数；优选1到18之间的整数；更为优选的是3到8之间的整数；
功能基团Y为氨基、保护的醛基或保护的羧基；优选的是保护的醛基； A为氯原子或溴原子，优选溴原子；
2)与烷氧基硅烷反应：按如下的(反应式2)和(反应式3)进行反应， 先在冰盐浴冷却下，将步骤1)得到的功能化的聚乙二醇分子和有机胺溶于二氯甲烷中，再加入对甲苯磺酰氯，加入的聚乙二醇分子∶有机胺∶对甲苯磺酰氯的摩尔比为10∶10～15∶10～15，然后将混合液在室温下至少反应20小时，除去不溶物，将得到的混合液浓缩后，以石油醚∶乙酸乙酯＝1∶1为洗脱剂，硅胶柱层析分离，得到功能化的聚乙二醇分子的对甲苯磺酸酯；所述有机胺为吡啶或三乙胺； 然后把具有结构式I I I的烷氧基硅烷化合物和醇钠在对应的醇溶剂中回流反应3小时，冷却至室温，以非质子溶剂溶解上述功能化聚乙二醇分子的对甲苯磺酸酯后，加入到反应体系中，室温反应两天；所述的烷氧基硅烷化合物∶醇钠∶功能化聚乙二醇分子的对甲
苯磺酸酯的摩尔比为10～13∶10～13∶10；所述非质子溶剂为四氢呋喃(T H F)或N，N-二甲基甲酰胺(D M F)；过滤除去不溶物，将得到的混合液浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯＝1∶1为洗脱剂，硅胶柱层析分离，得到本发明的结构式I所示的
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