环糊精修饰的苝单酰亚胺衍生物的合成及温敏效应的研究

作     者：赵莹莹 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王克让

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：苝单酰亚胺 环糊精 温敏效应 相分离 主客体络合 光热效应 

摘      要：热响应温敏材料作为一种先进的智能材料是近年来的研究热点,其热响应方式主要有两种:一种是通过直接受热触发热响应行为;另一种是通过将光能转换为热量间接触发热响应行为,进而产生温敏效应。当温度超过阈值时,这类材料发生液-液相分离、液-固相分离行为。液-液相分离在生物学领域被广泛研究,但在超分子领域却很少报道,因此,开发超分子系统以了解液-液相转变和液-固相转变的分子原理具有十分重要的意义。另外,温敏材料在肿瘤血管栓塞领域显示出巨大的潜力,但存在着非靶向栓塞、与血管粘连及药物泄漏等缺陷,开发一种新型的光热诱导的温敏材料用于癌症的联合治疗意义重大。基于此,本文设计了一系列由糖基和环糊精修饰的苝单酰亚胺类衍生物,研究了其最低临界相变温度、热响应液-液相分离和液-固相分离行为,进而研究其与芳香分子的主客体识别作用。该系列分子在光热治疗联合血管栓塞治疗方面具有潜在的应用价值。具体研究内容如下:1.通过多步反应合成了苝单酰亚胺的海湾处苯环和萘环连接的全甲基化环糊精分子PMI-BE-2CD和PMI-NA-2CD;为了增强分子的靶向性和发展近红外苝单酰亚胺分子,在苝单酰亚胺的9位引入氨基吡咯烷,拓展吸收特征到近红外I区,进而嫁接N-乙酰氨基葡萄糖增强分子靶向作用,通过糖基侧链的不同取代基(丁基、辛基和苯丙氨酸二肽链)调控分子的响应性,合成三个苝单酰亚胺分子PMI-C4-2CD、PMI-C8-2CD和PMI-Boc FF-2CD。目标化合物及中间体的结构均通过H NMR、C NMR和HRMS等表征。2.通过紫外光谱、荧光光谱和圆二色谱研究化合物PMI-BE-2CD和PMI-NA-2CD的自组装行为。温敏性能研究表明组装体具有良好的温敏效应,浓度为5×10 M时,PMI-BE-2CD和PMI-NA-2CD相变温度分别为44.6℃和43.5℃,该温敏性能受溶液p H值影响较小,其对溶液离子强度较敏感。通过共聚焦成像研究了PMI-BE-2CD和PMI-NA-2CD经历升温和降温过程中的液-固相分离→固-液相分离→液-液相分离→溶液的转变过程,TEM和SEM结果验证了这一转变过程。利用PMI-BE-2CD和PMI-NA-2CD随温度响应的相变特征,研究其与系列芳香客体分子(苯磺酸钠、2-萘磺酸钠、2-蒽甲酸钠和芘丁酸钠)的相互作用,发现其对2-蒽甲酸钠和芘丁酸钠具有选择性识别作用,并利用该类分子实现对水中苯并芘污染物的有效清除。3.通过紫外光谱、荧光光谱和圆二色谱研究了化合物PMI-C4-2CD、PMI-C8-2CD和PMI-Boc FF-2CD的自组装行为。温敏性能研究表明组装体具有良好的温敏效应,浓度为5×10 M时,PMI-C4-2CD、PMI-C8-2CD和PMI-Boc FF-2CD相变温度分别为59.0℃、46.8℃和45.8℃,该温敏性能对溶液浓度和离子强度较敏感。通过红外热成像仪研究PMI-C4-2CD、PMI-C8-2CD和PMI-Boc FF-2CD的光热效应,光热性能研究表明组装体具有良好的光热转换效应和光热稳定性。期望该系列分子在光热治疗联合肿瘤血管栓塞治疗方面具有潜在的应用价值。