[发明专利]一种聚（2‑R‑噁唑啉）嵌段聚（乙撑亚胺）的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及采用微通道反应器水解制备聚(2-R-噁唑啉)嵌段聚(乙撑亚胺)的方法。

背景技术

聚乙撑亚胺(PEI)因其具有伯胺、仲胺、叔胺的氨基结构而被广泛应用于不同的领域，例如：作为金属离子螯合剂应用于废水的处理、作为絮凝助剂而应用纸浆和造纸工业中等。同时，随着人类对医药、载体研究的不断深入及聚乙撑亚胺作为载体材料潜在应用性，聚乙撑亚胺作为非病毒载体系统和药物载体受到了科学家的亲睐。体外细胞相容性和临床实验研究表明：由于聚乙撑亚胺固有的质子结合行为使其能够负载和缩合带负电荷的DNA与RNA；另一方面，功能化与嵌段的聚乙撑亚胺作为药物载体也处于临床实验阶段。

聚乙撑亚胺主要包括两类：支链和直链型。目前，支链型聚乙撑亚胺branched poly(ethylene imine)的获得途径主要是通过氮丙啶的开环聚合而获得。

支链型聚乙撑亚胺branched poly(ethylene imine)因其优越的性质而被广泛应用于废水的处理、作为絮凝助剂应用纸浆和造纸工业。在支链型聚乙撑亚胺中伯胺、仲胺、叔胺理论比率为1:2:1。然而，市售的支链型聚乙撑亚胺中三种胺所占的比率接近于1:1:1，这可能是由于聚合过程中高度的接枝结构造成的。作为医用载体材料，临床实验表明：在相同分子量的情况下，市售的高度接枝的聚乙撑亚胺负载基因时表现出负载率降低和较高的细胞毒性。基于该限制因素的存在，直链型的聚乙撑亚胺被广泛关注。

直链型聚乙撑亚胺linear poly(ethylene imine)的获得方式主要是通过酸解或碱解聚噁唑啉制备。在酸、碱存在下加热回流、微波辅助等水解聚噁唑啉被广泛研究。然而，随着水解的进行，聚乙撑亚胺盐酸盐的形成使得水解速率下降。而且，由于加热回流、微波加热辅助水解聚噁唑啉效率低、水解度较难控制等限制条件，直链型聚乙撑亚胺的应用受到了很大的制约。鉴于水解速率和水解度的要求，高效、可控水解聚(2-R-噁唑啉)制备聚(乙撑亚胺)吸引了我们积极的探索。

最近，微通道反应器因其高效的传质传热、混合液反应过程中较大的比表面积、安全可控的优点受到了化工行业的关注。由于微通道反应器相比于普通反应装置反应液具有较大的接触面积、良好的传热能力及反应在微通道反应器中湍流连续进行，这降低了反应的苛刻要求如高温、强酸等。同时反应混合液连续通过微通道反应器，通过控制流速、温度可以获得不同水解度的目标产物。

完全水解聚噁唑啉得到的直链型聚乙撑亚胺linear poly(ethylene imine)因其含有较高含量的仲胺结构，表现出较强的基因负载能力。然而，临床实验证明：较高伯胺含量的聚乙撑亚胺因其负载较高的电荷，用作DNA和RNA载体时表现出一定的细胞毒性。基于材料负载能力和细胞相容性的要求，部分水解聚(2-R-噁唑啉)制备线型聚(2-R-噁唑啉)嵌段聚(乙撑亚胺)并应用于基因载体得到了广泛的关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微通道反应器部分水解聚(2-R-噁唑啉)制备直链型聚(2-R-噁唑啉)嵌段聚(乙撑亚胺)的方法，本方法可以水解获得可控水解度的目标产物，具有高效、可控、安全方便的优点。

一种聚(2-R-噁唑啉)嵌段聚(乙撑亚胺)的制备方法，利用微通道反应器以聚(2-R-噁唑啉)_n与盐酸为反应物，在水解温度为100～160℃，反应混合液蒸汽压0.3～0.7MPa下，经反应时间(t)为5～30min的水解制备水解度为40％～70％的目标产物聚(2-R-噁唑啉)嵌段聚(乙撑亚胺)；所述的聚(2-R-噁唑啉)_n具有如式I所示的结构通式：

其中R为甲基或乙基，n为50～300。

所述的聚(2-R-噁唑啉)_n将其先溶于水中形成浓度为0.96/n mol/L的聚噁唑啉溶液，即形成酰胺的浓度为0.96mol/L的聚(2-R-噁唑啉)_n溶液；盐酸浓度为2～12mol/L，水解反应时聚噁唑啉溶液与盐酸等体积混合。

所述的连续流微通道反应器的容积(V)为5～10ml，内径(d)为1～1.5mm，微通道反应器所耐受压力为0.8～1.0MPa。

所述的聚噁唑啉溶液和盐酸溶液混合后流经微通道反应器，在微通道反应的流速为0.094～2.55ml/min。