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一种树枝化含氟表面活性剂、其制备方法及其应用

申请号 CN202111530255.5 申请日 2021-12-14 公开(公告)号 CN114292393B 公开(公告)日 2024-05-14
申请人 上海大学; 发明人 李文; 刘安平; 徐碧漪; 张阿方;
摘要 本 发明 公开了一种含氟 表面活性剂 、其制备方法及其应用。所述的含氟表面活性剂通过酰胺键将疏 水 的氟链和树形烷 氧 醚基元共价连接。目前酰胺键的构筑方式普遍分两步走:第一步先将氟链上羧基酰氯化,第二步再与含 氨 基的亲水基元酰胺化。为了简化反应路线、追求温和的反应条件、更加安全的实验环境,本发明提出了一步法酰胺化制备含氟表面活性剂的方法。并且,基于丰富的树形烷氧醚拓扑结构获得了一种具有温敏特性的含氟表面活性剂,其制备的液滴有望应用于通过 温度 刺激按需释放载体分子。
权利要求

1.一种含氟表面活性剂,其特征在于,具有如下式(1)所示的结构式:
其中,n、m为自然数,且n的取值范围为5‑50,m的取值范围1‑9,R可以是乙基、甲基或者氢。
2.一种权利要求1所述含氟表面活性剂的制备方法,其特征在于:以末端含有羧基的氟链作为疏段,以末端含有基的亲水基元作为亲水段;使用以1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)酰二亚胺盐酸盐为缩合剂,以1‑羟基苯并三唑为活化剂,以N,N‑二异丙基乙胺或者其他有机提供碱性环境,加入溶剂;将所有原料混合,组成反应物混合溶液,通过一步酰胺化反应制备含氟表面活性剂。
3.根据权利要求2所述含氟表面活性剂的制备方法,其特征在于:以全氟聚醚羧酸、末端含氨基的树形烷醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐及溶剂进行混合,形成混合反应体系;使烷氧醚过量于全氟聚醚羧酸,以使羧酸反应完全,使反应物体系在盐浴下混合,并于室温下反应12‑36h,充分反应,以获得所述含氟表面活性剂。
4.根据权利要求3所述含氟表面活性剂的制备方法,其特征在于:所述全氟聚醚羧酸的平均分子量不低于2000g/mol;
所述末端含氨基的树形烷氧醚采用如下一种,按编号顺序(2)‑(7)分别对应简称为Et9、Me9、Et2、Me2、Et1、Me1:
或者,所述溶剂采用甲基九氟丁醚、二氯甲烷的混合溶剂或者其他可以溶解反应物的溶剂。
5.根据权利要求2所述含氟表面活性剂的制备方法,其特征在于:在反应物混合溶液中,反应结束后除去溶剂,后然后加入2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷重新溶解,再用甲醇与2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷进行萃取,收集下层溶液,然后除去溶剂,干燥,获得所述含氟表面活性剂。
6.根据权利要求3所述含氟表面活性剂的制备方法,其特征在于:全氟聚醚羧酸、末端含氨基的树形烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:(1~1.2):(1~1.5):(1~1.5):(1~1.5)。
7.根据权利要求2或3所述含氟表面活性剂的制备方法,其特征在于:将所有反应物混合后,取一滴反应物混合液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取适量水润湿,观察pH试纸显色范围,使其显色指示在碱性范围,若显色没有指示在碱性范围,则在反应物混合液中继续适当增加N,N‑二异丙基乙胺的用量,直到pH试纸显色指示在碱性范围,得到反应物混合液的酸碱度要求。
8.根据权利要求2或3所述含氟表面活性剂的制备方法,其特征在于:所制备的含氟表面活性剂结构如下式所示:
其中,n为自然数,且n的取值范围为5‑50。
9.一种权利要求1所述含氟表面活性剂的应用,其特征在于:应用于微液滴系统中,利用含氟表面活性剂对载体分子进行包络,形成油包水型微液滴;通过温度刺激,使含氟表面活性剂在高于设定温度会破乳,按需释放微液滴中的载体分子。

说明书全文

一种树枝化含氟表面活性剂、其制备方法及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种含氟表面活性剂,尤其涉及其制备方法,以及一种含氟表面活性剂具有的温敏特性的应用,属于高分子表面活性剂技术领域。

背景技术

[0002] 表面活性剂是一类具有两亲结构的化学物质,可以显著降低界面张。近20世纪初发展起来的微流控技术可以在微米级通道内产生尺寸均一的微小液滴,尺寸上的均一和微小的特点所蕴含的巨大价值吸引了大批的研究者。表面活性剂通过降低界面自由能,极大地抑制了液滴间的融合。可以说,表面活性剂是微流控技术的一大支柱,它对液滴的稳定作用支撑了微液滴在单细胞分析、分子包络与递送、微型反应室等多方面的深层次应用。与此同时,为了满足释放载体分子的要求,对液滴的稳定性进行控制是必要的。温度是一种绿色、低成本的刺激方式。在表面活性剂结构上引入具有温敏的亲基元,产生的液滴在低临界溶解温度LCST以下稳定,在LCST以上破乳,从而可达到温度响应按需释放载体分子的目的。
[0003] 一个简单的微液滴系统通常由油相、水相、表面活性剂三元体系构成。近年来,油相从传统的氢油走向了氟化油。由于氟化油具有不亲油不亲水的特性可以抑制液滴内核客体的向核外扩散、对气的良好溶解性有利于生物实验等优点而备受青睐(Jean‑Christophe Baret.,Surfactants in droplet‑basedmicrofluidics,Lab Chip,2012,12,422‑433)。为了适应氟油的体系,新型的含氟表面活性剂是迫切需要的。
[0004] 酰胺键是连接含氟表面活性剂的亲水段和疏水段的一种重要方式。根据目前已报导的合成方法,例如C.Holtz,A.C.Rowat,J.J.Agresti,J.B.Hutchison,F.E.Angile,C.H.J.Schmitz,S.Koster,H.Duan,K.J.Humphry,R.A.Scanga,J.S.Johnson,D.Pisignano and D.A.Weitz,Bicompatible surfactants for water‑in‑fluorocarbon emulsions,Lab Chip,2008,8,1632‑1639.普遍基于酰氯和基的偶联反应。先是将带有单官能团羧基的氟链,在惰性气体保护下,通过二氯亚砜活化羧基而得到一端为酰氯的氟链。后与带有氨基的亲水段偶联以得到含氟表面活性剂。总体的反应历程需要两步,这意味着繁琐的后处理步骤。并且由于要合成带有酰氯官能团的中间体,而酰氯易水解,所以反应条件需要严格的无水控制,这受限于环境湿度、实验人员的合成手艺等。因此有必要开发一种温和、简便、高效的合成方法。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术问题,本发明的目的在于克服已有技术存在的不足,提供一种含氟表面活性剂、其制备方法及其应用,设计了一种含氟和树形烷氧醚基元的表面活性剂,它一段具有疏水基团,另一段具有树形结构的亲水基团,两段通过酰胺键共价连接;本发明方法具有反应条件温和、简单、生产高效的优点;本发明含氟表面活性剂,其具有温敏的特点,可开拓其在温度响应破乳释放载体分子的应用,本发明含氟表面活性剂所形成的液滴系统在温敏行为上具有优异表现。
[0006] 为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0007] 一种含氟表面活性剂,具有如下式(1)所示的结构式:
[0008]
[0009] 其中,n、m为自然数,且n的取值范围为5‑50,m的取值范围为1‑9,R可以是乙基(‑Et)、甲基(‑Me)或者氢(‑H)。
[0010] 一种本发明含氟表面活性剂的制备方法,以末端含有羧基的氟链作为疏水段,以末端含有氨基的亲水基元作为亲水段;使用以1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐或者其他试剂为缩合剂,以1‑羟基苯并三唑或者其他试剂为活化剂,以N,N‑二异丙基乙胺或者其他有机提供碱性环境,加入溶剂;将所有原料混合,组成反应物混合溶液,通过一步酰胺化反应制备含氟表面活性剂。
[0011] 优选地,本发明含氟表面活性剂的制备方法,以全氟聚醚羧酸(PFPE)、末端含氨基的树形烷氧醚、1‑羟基苯并三唑(HoBt)、N,N‑二异丙基乙胺(DIPEA)、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)及溶剂进行混合,形成混合反应体系;使烷氧醚过量于全氟聚醚羧酸,以使羧酸反应完全,使反应物体系在盐浴下混合,并于室温下反应12‑36h,充分反应,以获得所述含氟表面活性剂。
[0012] 优选地,含有氟链的羧酸不限于全氟取代的羧酸,也可采用部分氟原子取代的长链羧酸;
[0013] 优选地,所述末端含氨基的树形烷氧醚具有相应数目的臂,包括二臂、三臂、四臂、六臂至少一种,且每一条臂可以具有相同或者不同的长度;
[0014] 优选地,所述末端含氨基的树形烷氧醚采用如下一种,按编号顺序(2)‑(7)分别对应简称为Et9、Me9、Et2、Me2、Et1、Me1:
[0015]
[0016] 优选地,所述全氟聚醚羧酸的平均分子量不低于2000g/mol;
[0017] 优选地,所述溶剂采用甲基九氟丁醚(HFE‑7100)和二氯甲烷(DCM)的混合溶剂或者其他可以溶解反应物的溶剂。
[0018] 优选地,在反应物混合溶液中,反应结束后除去溶剂,后然后加入2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)重新溶解,再用甲醇与HFE‑7500进行萃取,收集下层溶液,然后除去溶剂,干燥,获得所述含氟表面活性剂。
[0019] 优选地,全氟聚醚羧酸、末端含氨基的树形烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:(1~1.2):(1~1.5):(1~1.5):(1~1.5)。
[0020] 优选地,将所有反应物混合后,取一滴反应物混合液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取适量水润湿,观察pH试纸显色范围,使其显色指示在碱性范围,若显色没有指示在碱性范围,则在反应物混合液中继续适当增加N,N‑二异丙基乙胺的用量,直到pH试纸显色指示在碱性范围,得到反应物混合液的酸碱度要求。
[0021] 优选地,所制备的含氟表面活性剂结构如下式所示:
[0022]
[0023] 其中,n为自然数,且n的取值范围为5‑50。
[0024] 一种本发明含氟表面活性剂的应用,应用于微液滴系统中,利用含氟表面活性剂对载体分子进行包络,形成油包水型微液滴;通过温度刺激,使含氟表面活性剂在高于设定温度会破乳,按需释放微液滴中的载体分子。
[0025] 本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
[0026] 1.本发明通过羧酸和氨基一步偶联将疏水基团和亲水基团共价连接;由于氟链上的碳氧双键受到邻近氟原子的吸电子效应影响而使得碳原子的电正性增大,从而有利于氨基的亲核进攻;因此避免了将原料全氟聚醚羧酸转化为酰卤的过程;
[0027] 2.本发明方法简化了反应路线,反应条件温和,降低了生产成本,还提高了实验安全性;
[0028] 3.本发明含氟表面活性剂所形成的液滴具有温敏特性,有利于实现对载体分子的按需释放,应用广泛。附图说明
[0029] 图1示出了本发明优选实施例含氟表面活性剂的合成路线图。
[0030] 图2是本发明优选实施例所获含氟表面活性剂的红外光谱图。
[0031] 图3是本发明优选实施例所获含氟表面活性剂(Et2F和Me2F)的MALDI‑TOF‑MS谱图。底物为三氟乙酸钠,Mt代表理论质荷比,Ma代表实际质荷比,n代表氟链的重复单元数目。
[0032] 图4为本发明优选实施例所获含氟表面活性剂制备的液滴在50℃和55℃分别加热10min后的微观结构图。液滴系统的连续相是含有1wt%的含氟表面活性剂(Et2F)的2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)溶液,分散相是去离子水。

具体实施方式

[0033] 本发明实施例的一个方面提供了一种含氟表面活性剂,在结构上,疏水的氟链和亲水的烷氧醚基元通过酰胺键共价连接。
[0034] 在一些实施例中,所述高分子表面活性剂具有式(1)所示的结构:
[0035]
[0036] 其中,n、m为自然数,且n的取值范围为5‑50,m的取值范围为1‑9,R可以是乙基(‑Et)、甲基(‑Me)或者氢(‑H)。
[0037] 本发明下述实施例中所获含氟表面活性剂的树形烷氧醚基元前驱体为下式(2)‑(7)中任一者所示结构:按编号顺序分别简称为Et9、Me9、Et2、Me2、Et1、Me1。
[0038]
[0039]
[0040] 本发明下述实施例的另一个方面提供了前述的高分子表面活性剂的制备方法,其主要以末端含有羧基的氟链作为疏水段,以末端含有氨基的烷氧醚作为亲水段,并使用以1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐为代表的缩合剂,以1‑羟基苯并三唑为代表的活化剂,以N,N‑二异丙基乙胺为代表的有机碱提供碱性环境,一步酰胺化反应所得。
[0041] 在本发明下述实施例中,所述制备方法具体包括:提供包含全氟聚醚羧酸(PFPE)、末端含氨基的烷氧醚、1‑羟基苯并三唑(HoBt)、N,N‑二异丙基乙胺(DIPEA)、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)及溶剂的混合反应体系。烷氧醚略过量于全氟聚醚羧酸以使羧酸反应完全,使反应体系在冰盐浴下混合,并于室温下反应12‑36h,充分反应以获得所述含氟表面活性剂。
[0042] 在本发明下述实施例中,所述制备方法具体包括:所有反应物混合后,取一滴混合液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取适量水润湿,观察pH试纸显色范围,使其显色指示在碱性范围,若显色没有指示在碱性范围,适当增加N,N‑二异丙基乙胺的用量。
[0043] 在本发明下述实施例中,全氟聚醚羧酸、末端含氨基的树形烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:(1~1.2):(1~1.5):(1~1.5):(1~1.5)。
[0044] 在本发明下述实施例中,所述的全氟聚醚羧酸的平均分子量为4000g/mol,但其平均分子量不限于此。
[0045] 在本发明下述实施例中,所述的氟链不限于全氟取代的羧酸,也可以是部分氟原子取代的长链羧酸。
[0046] 在本发明下述实施例中,所述的缩合剂包括1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐,但不限于此。
[0047] 在本发明下述实施例中,所述的活化剂包括1‑羟基苯并三唑,但不限于此。
[0048] 在本发明下述实施例中,所述的有机碱包括N,N‑二异丙基乙胺,但不限于此。
[0049] 在本发明下述实施例中,所述溶剂包括甲基九氟丁醚(HFE‑7100)、二氯甲烷(DCM),但不限于此。
[0050] 在本发明下述实施例中,所述的制备方法还包括:反应结束后除去溶剂,后加入2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)重新溶解、用甲醇与HFE‑7500进行萃取,收集下层溶液,之后除去溶剂,干燥,获得所述含氟表面活性剂。
[0051] 在本发明下述实施例中,所述的制备方法的产率高达80%‑95%。
[0052] 在本发明下述实施例中,还提供了前述的其中一种含氟表面活性剂具备温度响应破乳的用途。
[0053] 以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明,本发明的优选实施例详述如下:
[0054] 实施例1
[0055] 在本实施例中,在250mL的圆底烧瓶中称取6g的全氟聚醚羧酸(PFPE),取60mL的甲基九氟丁醚(HFE‑7100)溶解配成溶液。随后在冰盐浴下加入0.2g的1‑羟基苯并三唑(HoBt)后,搅拌。先后称取2.54g Et9、0.2gN,N‑二异丙基乙胺(DIPEA),用10mL的二氯甲烷溶解后,逐滴滴加至圆底烧瓶中。加入0.3g的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)。搅拌均匀后,用玻璃棒取一滴反应液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取几滴水润湿,pH试纸显色指示在碱性范围即可。塞上瓶塞搅拌一段时间后,撤去冰盐浴,在室温下反应36h。所述全氟聚醚羧酸、烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1:1:1:1。最后进行后处理。减压蒸馏除去溶剂后,用2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)溶解样品。然后用甲醇与HFE‑7500按照1:1的体积比进行萃取,产物在下层。蒸去溶剂后即可得到产物。
[0056] 实施例2
[0057] 本实施例与实施例1基本相同,特别之处在于:
[0058] 在本实施例中,在250mL的圆底烧瓶中称取5g的全氟聚醚羧酸(PFPE),取60mL的甲基九氟丁醚(HFE‑7100)溶解配成溶液。随后在冰盐浴下加入0.25g的1‑羟基苯并三唑(HoBt)后,搅拌。先后称取2.48g Me9、0.24gN,N‑二异丙基乙胺(DIPEA),用10mL的二氯甲烷溶解后,逐滴滴加至圆底烧瓶中。加入0.36g的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)。搅拌均匀后,用玻璃棒取一滴反应液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取几滴水润湿,pH试纸显色指示在碱性范围即可。塞上瓶塞搅拌一段时间后,撤去冰盐浴,在室温下反应36h。所述全氟聚醚羧酸、烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1.2:1.5:1.5:1.5。最后进行后处理。减压蒸馏除去溶剂后,用2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)溶解样品。然后用甲醇与HFE‑7500按照1:1的体积比进行萃取,产物在下层。蒸去溶剂后即可得到产物。
[0059] 实施例3
[0060] 本实施例与前述实施例基本相同,特别之处在于:
[0061] 在本实施例中,在250mL的圆底烧瓶中称取6g的全氟聚醚羧酸(PFPE),取60mL的甲基九氟丁醚(HFE‑7100)溶解配成溶液。随后在冰盐浴下加入0.3g的1‑羟基苯并三唑(HoBt)后,搅拌。先后称取1.05g Et2、0.27g N,N‑二异丙基乙胺(DIPEA),用10mL的二氯甲烷溶解后,逐滴滴加至圆底烧瓶中。加入0.37g的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)。搅拌均匀后,用玻璃棒取一滴反应液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取几滴水润湿,pH试纸显色指示在碱性范围即可。塞上瓶塞搅拌一段时间后,撤去冰盐浴,在室温下反应24h。所述全氟聚醚羧酸、烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1.1:1.5:1.4:1.3。最后进行后处理。减压蒸馏除去溶剂后,用2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)溶解样品。然后用甲醇与HFE‑7500按照1:1的体积比进行萃取,产物在下层。蒸去溶剂后即可得到产物。
[0062] 实施例4
[0063] 本实施例与前述实施例基本相同,特别之处在于:
[0064] 在本实施例中,在250mL的圆底烧瓶中称取6g的全氟聚醚羧酸(PFPE),取60mL的甲基九氟丁醚(HFE‑7100)溶解配成溶液。随后在冰盐浴下加入0.26g的1‑羟基苯并三唑(HoBt)后,搅拌。先后称取0.98g Me2、0.23g N,N‑二异丙基乙胺(DIPEA),用10mL的二氯甲烷溶解后,逐滴滴加至圆底烧瓶中。加入0.32g的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)。搅拌均匀后,用玻璃棒取一滴反应液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取几滴水润湿,pH试纸显色指示在碱性范围即可。塞上瓶塞搅拌一段时间后,撤去冰盐浴,在室温下反应24h。所述全氟聚醚羧酸、烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1.1:1.3:1.2:1.1。最后进行后处理。减压蒸馏除去溶剂后,用2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)溶解样品。然后用甲醇与HFE‑7500按照1:1的体积比进行萃取,产物在下层。蒸去溶剂后即可得到产物。
[0065] 实施例5
[0066] 本实施例与前述实施例基本相同,特别之处在于:
[0067] 在本实施例中,在250mL的圆底烧瓶中称取3g的全氟聚醚羧酸(PFPE),取60mL的甲基九氟丁醚(HFE‑7100)溶解配成溶液。随后在冰盐浴下加入0.15g的1‑羟基苯并三唑(HoBt)后,搅拌。先后称取0.41g Et1、0.14g N,N‑二异丙基乙胺(DIPEA),用10mL的二氯甲烷溶解后,逐滴滴加至圆底烧瓶中。加入0.19g的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)。搅拌均匀后,用玻璃棒取一滴反应液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取几滴水润湿,pH试纸显色指示在碱性范围即可。塞上瓶塞搅拌一段时间后,撤去冰盐浴,在室温下反应12h。所述全氟聚醚羧酸、烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1.1:1.5:1.4:1.3。最后进行后处理。减压蒸馏除去溶剂后,用2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)溶解样品。然后用甲醇与HFE‑7500按照1:1的体积比进行萃取,产物在下层。蒸去溶剂后即可得到产物。
[0068] 实施例6
[0069] 本实施例与前述实施例基本相同,特别之处在于:
[0070] 在本实施例中,在250mL的圆底烧瓶中称取3g的全氟聚醚羧酸(PFPE),取60mL的甲基九氟丁醚(HFE‑7100)溶解配成溶液。随后在冰盐浴下加入0.13g的1‑羟基苯并三唑(HoBt)后,搅拌。先后称取0.38g Me1、0.12gN,N‑二异丙基乙胺(DIPEA),用10mL的二氯甲烷溶解后,逐滴滴加至圆底烧瓶中。加入0.16g的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)。搅拌均匀后,用玻璃棒取一滴反应液于pH试纸上,待溶剂挥发后,取几滴水润湿,pH试纸显色指示在碱性范围即可。塞上瓶塞搅拌一段时间后,撤去冰盐浴,在室温下反应12h。所述全氟聚醚羧酸、烷氧醚、1‑羟基苯并三唑、N,N‑二异丙基乙胺、1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1.1:1.3:1.2:1.1。最后进行后处理。减压蒸馏除去溶剂后,用2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)溶解样品。然后用甲醇与HFE‑7500按照1:1的体积比进行萃取,产物在下层。蒸去溶剂后即可得到产物。
[0071] 实验测试分析:
[0072] 以红外光谱和质谱对实施例3所获产物的结构进行表征,结果均显示其具有目标‑1分子结构。对图2红外光谱具体分析:在产物中没有看到1774.81cm 处全氟聚醚羧酸(PFPE)‑1
上羧基的C=O伸缩振动峰,在1695.98cm 处观察到了酰胺键的C=O伸缩振动峰。对图3质谱数据具体分析:对于Et2F,氟链上重复单元数n=7时,Et2F加合钠离子的理论质荷比为
2132.2,与实际质荷比2132.1相对应;对于Me2F,氟链上重复单元数n=11时,Me2F加合钠离子的理论质荷比为2754.1,与实际质荷比2754.3相对应。
[0073] 实施例3所述含氟表面活性剂具有温敏行为。在2‑(三氟甲基)‑乙氧基十二氟己烷(HFE‑7500)溶液中加入实施例3所获含氟表面活性剂配置成1wt%的表面活性剂溶液,通过微流控芯片制备了直径约为45μm的油包水型液滴。随后将液滴通入一密封的微型液槽中,将其置于带有小孔的加热片上,通过倒置显微镜原位加热观察液滴稳定性。以10min作为记录时长,液滴在50℃稳定,升温至55℃后发生快速破乳,见图4。
[0074] 藉由本发明的上述技术方案,本发明开发了一种含氟表面活性剂的制备方法,不仅可应用于含氨基的树形烷氧醚和全氟聚醚羧酸的酰胺化,还可以扩展至其他含氨基的分子与含羧基的氟链发生酰胺化,例如含氨基的线形烷氧醚。此外,本发明中所获得一种含氟表面活性剂具有温度响应性,制备的油包水型液滴在升温到某一温度后发生了破乳,这可以应用于释放载体分子。
[0075] 本发明上述实施例含氟表面活性剂、其制备方法和潜在应用。所述的含氟表面活性剂通过酰胺键将疏水的氟链和树形烷氧醚基元共价连接。目前酰胺键的构筑方式普遍分两步走:第一步先将氟链上羧基酰氯化,第二步再与含氨基的亲水基元酰胺化。为了简化反应路线、追求温和的反应条件、更加安全的实验环境,本发明上述实施例通过一步法酰胺化制备含氟表面活性剂,基于丰富的树形烷氧醚拓扑结构获得了一种具有温敏特性的含氟表面活性剂,其制备的液滴有望应用于通过温度刺激按需释放载体分子。
[0076] 上述实施例仅为说明本发明的技术构思和特点。本发明不限于上述实施例,还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化,尤其包括:树形烷氧醚端基的类型、树形臂的数目、树形臂的长短、氟链上氟取代的程度、投料比的变化。凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化、均应为等效的置换方式,只要符合本发明的发明目的,都属于本发明的保护范围。
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