[发明专利]官能化含金属颗粒及其制备方法

说明书

用于形成官能化含金属颗粒的方法。所述方法采用包含金属原子，连接到所述金属原子上的离去基团，和连接到所述金属原子上的官能部分的反应活性前体材料。在一个实施方案中，官能化含金属颗粒可通过向含有可控表面羟基浓度的颗粒接枝具有官能团的反应活性前体形成；用通过规定方法制备的所述颗粒。在另一个实施方案中，用于形成官能化含金属颗粒的方法包含(a)提供包含水，表面活性剂和非极性分散剂的第一溶液；(b)将反应活性前体加入所述第一部分中以形成混合物，所述反应活性前体含有包含连接到所述金属原子上的离去基团的金属原子，和连接到所述金属原子上的有机官能部分；和(c)将催化剂加入(b)的所述混合物中并在回流下加热反应以形成官能化含金属颗粒。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2011年11月23日提交的题为“官能化二氧化硅颗粒及其制备方法”的美国临时专利申请号61/563,242的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及官能化含金属颗粒，如官能化二氧化硅颗粒，及制备这种颗粒的方法。

背景技术

官能化材料，如官能化水凝胶聚合物或颗粒，可在各种应用中采用以改变所关注的表面或基体的性质。例如，可以改变表面以防止特定材料结合或附着于表面，或可以改变以响应于外部刺激的变化。

已经提供用聚乙二醇官能化的二氧化硅水凝胶颗粒作为改变表面或基体的材料。水凝胶二氧化硅目前通过以下制备：(1)硅烷化反应，例如，alkoyxilanes与PEG氨基甲酸酯的异氰酸酯或醚反应；和(2)接枝到通过氨基涂覆制备的二氧化硅PEG部分(如，二-3-三甲氧基甲硅烷基丙基胺)，随后进行使用甲氧基PEG羧酸的N-琥珀酰亚胺酯的酰胺形成。然而，通过在先方法形成的官能化二氧化硅在水性或有机介质中没有表现出好的稳定性，包括在盐如在邻氯苯酚中5％氯化钠的存在下。此外，这些方法的效率低，颗粒倾向于团聚，或者所述颗粒在干燥状态下是粘的或在浆料配方中团聚。

发明内容

本发明提供用于形成官能化含金属颗粒的方法。所述颗粒可被各种化学物质官能化，可在各种应用中采用，如，例如，有助于防止某些蛋白质和生物体附着蛋白质的那些。本发明方法提供用于形成官能化金属氧烷(metalloxane)颗粒的途径，如，二氧化硅，其是稳定的。本方法可允许提供具有可控的，所需粒径分布的官能化二氧化硅。本发明还允许具有相对窄的粒径分布的颗粒。

在一个方面中，本发明提供承载有所需部分的反应活性前体，该前体可被用来提供承载有连接到所述颗粒表面的所需部分的官能化含金属颗粒。所述前体可包含(a)金属成分，其包含连接到所述金属上的离去基团，和(b)连接到所述金属原子上的有机官能部分。在一个实施方案中，所述前体是氨基甲酸酯或具有键合到异氰酸酯化烷氧基硅烷的所需部分的尿素材料。在一个实施方案中，所述前体材料是氨基甲酸酯或承载有聚乙二醇部分的尿素材料。

在另一个方面中，本发明提供形成官能化含金属颗粒的方法。在一个实施方案中，本发明提供用于形成二氧化硅的方法，包括提供衍生于异氰酸酯化烷氧基硅烷和羟基封端或胺封端部分的前体材料，并且使所述前体材料与具有多个表面硅醇基的二氧化硅颗粒反应以提供官能化二氧化硅颗粒。

在另一个方面中，本发明提供形成包含衍生于异氰酸酯化烷氧基硅烷和所需羟基封端或胺封端部分的前体材料的官能化二氧化硅的方法，并且使所述前体材料在水溶液中反应以形成具有处于或接近所述二氧化硅颗粒表面的所需部分的二氧化硅颗粒。

在一个方面中，本发明提供用于制备具有接枝于其上的有机官能的含金属颗粒的方法，所述方法包含通过以下形成含金属颗粒(a)形成包含水，金属源，第一催化剂，第一表面活性剂，和第一醇的混合物的第一相；(b)将所述第一相加入包含水，第二醇，和第二表面活性剂的第二相中以形成混合物；(c)用相增强剂处理所述混合物；和(d)用第二催化剂处理来自(c)的所述混合物以形成包含一个或多个表面羟基的含金属颗粒；和向所述颗粒接枝反应活性前体。