两亲型Dendrimer分子对水分子团簇尺寸的调控

技术领域

本发明涉及一种两亲型Dendrimer分子对水分子团簇尺寸的调控。

背景技术

PAMAM(聚酰胺-胺)树状大分子外围端基具有大量的活性官能团，端基反应位点空间位阻小、化学反应容易进行，每个分子可以接入一种甚至多种分子，使树状分子具有多重功能性。0.5G PAMAM树状分子的外围端基为酯基，可先于N,N-二甲基乙二胺反应生成一代PAMAM的叔胺衍生物，再与溴代烷发生取代反应生成季铵盐化合物。

核磁共振谱线宽表征液态水团簇结构平均相对大小的原理：自旋核(氧：I＝5/2)进入磁场，以合适的射频(电磁波)照射处于磁场的核，核吸收外界能量后，发生原子核能级的跃迁，产生共振信号，得到核磁共振谱。当吸收能量达到饱和(高低能级之间的转换速率相同)后，被激发到高能级的核再降到低能级，产生弛豫过程，以电磁波的形式向周围环境传递能量。液态水的核磁共振谱线宽主要受到横向弛豫过程的影响，即自旋-自旋弛豫，传递能量给邻近的同类磁等价核(低能级)，此核发生弛豫，寿命变短。当水的团簇体越大的时候，氧核与邻核之间的交换就会变快，因此弛豫时间变短，对应的半峰宽就会越宽。谱线越宽，团簇越大；谱线越窄，团簇越小。

发明内容

本发明的目的通过

本发明所提供的调控水分子团簇尺寸的方法，是通过在水中加入不同浓度的Dendrimer分子，从而实现对水分子团簇尺寸的调控。

所述方法是采用

在一些实施方式中，所述

本发明中所述的Dendrimer分子分别为1.0G PAMAM的叔胺衍生物的季铵化产物和2.0G PAMAM的叔胺衍生物的季铵化产物；

所述的Dendrimer分子的浓度可为0.005mM-0.5mM，具体可为0.5mM，0.05mM和0.005mM。

所述的Dendrimer分子在本发明专利中命名为Gk和GnCm；

所述的Gk中k为PAMAM的代数；

所述的GnCm中，n为PAMAM的叔胺衍生物的代数，m为在PAMAM外围端基接枝碳链的碳数(如碳链碳数分别为8，12和16)。

如G1Cm的结构式如式I所示：

m可为8、12或16；

如G2Cm的结构式如式II所示：

式II

m可为8、12或16。

由实验结果可以做，当向水中加入Dendrimer分子(G1、G1C8、G1C12、G1C16)后，可以有效地减小水的半峰宽，在浓度为0.005mM，0.05mM以及0.5mM，这个浓度梯度下，呈现了浓度升高，半峰宽减小的趋势，但明显0.005mM到0.05mM之间的变化大于0.05mM到0.5mM的变化。

其有益效果为：本发明合成了多种不同碳链长度的Dendrimer分子，采用17O核磁共振方法对不同浓度的Dendrimer分子进行测试，进而找到Dendrimer分子调控水分子团簇尺寸的条件，为探究控制水分子团簇尺寸打下了基础。

本发明所选浓度均为超低浓度，节约成本并适用于实际应用；

本发明在配制溶液过程中选用稀释母液的方法配制溶液，严格控制了浓度的准确度。

附图说明

图1为本发明实施例中制得的G1C8的合成路线；

图2为本发明实施例中制得的G1C16的分子结构式及其

图3为实施例1中各浓度的G1、G1C8、G1C12、G1C16以及H

图4为实施例2中各浓度的G1C12和G2C12的

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中所使用的树状聚合物的制备方法如下：

0.5G PAMAM树状分子合成

在氮气气氛中，以无水甲醇为溶剂，加入乙二胺并持续搅拌除氧，然后缓慢加入丙烯酸甲酯，在35℃下反应，用薄层色谱检测反应程度。减压蒸馏除去剩余丙烯酸甲酯及溶剂，得到淡黄色透明状产物。

1.0G PAMAM的叔胺衍生物的合成

在氮气气氛中，以无水甲醇为溶剂，加入0.5G PAMAM并持续搅拌除氧，然后边搅拌边加入N，N-二甲基乙二胺，在40℃下反应，用薄层色谱检测反应程度。减压蒸馏除去未反应的N，N-二甲基乙二胺和溶剂，得到黄色产物。

1.0G PAMAM树状分子合成

在氮气气氛中，以无水甲醇为溶剂，加入0.5G PAMAM并持续搅拌除氧，然后缓慢加入乙二胺，在45℃下反应，用薄层色谱检测反应程度。减压蒸馏除去未反应乙二胺及溶剂，得到淡黄色粘稠状产物。

1.5G PAMAM树状分子合成

在氮气气氛中，以无水甲醇为溶剂，加入1.0G PAMAM并持续搅拌除氧，然后缓慢加入丙烯酸甲酯，在35℃下反应，用薄层色谱检测反应程度。减压蒸馏除去剩余丙烯酸甲酯及溶剂，得到淡黄色产物，

2.0G PAMAM的叔胺衍生物的合成

在氮气气氛中，以无水甲醇为溶剂，加入1.5G PAMAM并持续搅拌除氧，然后边搅拌边加入N，N-二甲基乙二胺，在40℃下反应，用薄层色谱检测反应程度。减压蒸馏除去未反应的N，N-二甲基乙二胺和溶剂，得到黄色产物，

2.0G PAMAM树状分子合成

在氮气气氛中，以无水甲醇为溶剂，加入1.5G PAMAM并持续搅拌除氧，然后缓慢加入乙二胺，在45℃下反应，用薄层色谱检测反应程度。减压蒸馏除去未反应乙二胺及溶剂，得到淡黄色粘稠状产物，

1.0G PAMAM的叔胺衍生物的季铵化

在氮气气氛中，以无水乙醇为溶剂，加入1.0G PAMAM的叔胺衍生物并持续搅拌除氧，然后缓慢加入溴代辛烷(溴代十二烷或溴代十六烷)，在50℃下反应，用薄层色谱检测反应程度。减压蒸馏除去剩余溶剂，用乙醚-乙醇体系重结晶除去未反应的溴代辛烷(溴代十二烷或溴代十六烷)，得到淡黄色油状产物，

2.0G PAMAM的叔胺衍生物的季铵化

在氮气气氛中，以无水乙醇为溶剂，加入2.0G PAMAM的叔胺衍生物并持续搅拌除氧，然后缓慢加入溴代辛烷(溴代十二烷或溴代十六烷)，在50℃下反应，用薄层色谱检测反应程度。减压蒸馏除去剩余溶剂，用乙醚-乙醇体系重结晶除去未反应的溴代辛烷(溴代十二烷或溴代十六烷)，得到淡黄色油状产物，

实施例1、各浓度的G1、G1C8、G1C12、G1C16以及H

图1为各浓度的G1、G1C8、G1C12、G1C16以及H

从图1中半峰宽数据可以得知，加入上述制备的Dendrimer分子(G1、G1C8、G1C12、G1C16)后，可以有效地减小水的半峰宽，本发明选择的浓度为0.005mM，0.05mM以及0.5mM，在这个浓度梯度下，呈现了浓度升高，半峰宽减小的趋势，但明显0.005mM到0.05mM之间的变化大于0.05mM到0.5mM的变化，这也说明了再继续升高浓度对水的半峰宽变化不会更加明显。

另一方面，可以比较得到Dendrimer分子外围接入的碳链长度对水团簇的影响是不同的，接入的碳链碳数为16时效果最好，但这并不能说明随着碳数增加对水团簇影响是更好地，而且碳数越高，在水中的溶解性也会越差。不接入碳链的G1对浓度较敏感，0.005mM与0.05mM的半峰宽数据差别很大，作用效果也不同。

实施例2、各浓度的G1C12和G2C12的比较

G1C12和G2C12的分子结构式，分别如式I-1和式II-1所示，第一代的Dendrimer分子含有4个可接入位点，对于第二代的这种Dendrimer分子，它可接入的位点一共有8个。

在图4中展示了两种Dendrimer分子分别为G1C12和G2C12加入后水的半峰宽，可以看到在更低的0.005mM时，G2C12可以减小水团簇的尺寸，浓度升高致使水团簇尺寸增大，并且由于其结构更加复杂，不同浓度对水团簇的影响差别很大，故控制物质的含量是极其重要的。G1C12在浓度变化过程中有差别，但是并不十分显著，且不同代数即当树枝状分子核不同时，对水团簇体尺寸的影响是完全不同的。