一种基于天然药物分子的两亲性聚合物及其制备方法与流程

本发明涉及有机化学领域，更具体的说是涉及一种基于天然药物分子的两亲性聚合物及其制备方法。

背景技术：

胆固醇又称胆甾醇，是一种环戊烷多氢菲的衍生物。胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质，它不仅参与形成细胞膜，而且是合成胆汁酸，维生素d以及甾体激素的原料。如果人体缺乏胆固醇，细胞将会无法进行正常生理生命功能；维生素e是一种脂溶性维生素，其具有优秀的抗衰老能力，它可以有效的对抗自由基，抑制人体生成过氧化脂质，祛除黄褐斑。另一方面维生素e还能促进生殖，它可以促进性激素分泌。

但是类似胆固醇和维生素e这样的天然药物分子大多为亲脂性物质，其亲水性都较差；而在实际用药过程中，为了尽可能提高病人的治疗效果，药剂师大多会复配药物；目前很多药物为亲水性物质，这使得类似胆固醇和维生素e这样的亲脂性天然药物分子很难与它们进行复配，这一定程度降低了这些亲脂性天然药物分子的适用范围。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于天然药物分子的两亲性聚合物。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:一种基于天然药物分子的两亲性聚合物，包括下列重量份物质组成：

天然药物分子1份；

乙烯基二乙二醇醚3-6份；

所述天然药物分子为胆固醇或维生素e。

作为本发明的进一步改进，当天然药物分子为胆固醇时，两亲性聚合物的结构式为

作为本发明的进一步改进，当天然药物分子为维生素e时，两亲性聚合物的结构式为

作为本发明的进一步改进，一种基于天然药物分子的两亲性聚合物的制备方法，包括下列步骤：

步骤一：按照设定的重量比配备原料，将天然药物分子和催化剂放入装有溶剂的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第一混合液；

步骤二：将乙烯基二乙二醇醚放入均有溶剂的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第二混合液；

步骤三：用滴管以每秒一滴的速度将第二混合液滴加到第一混合液中进行混合反应；反应完全后，进行纯化处理，得到两亲性聚合物。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂为对甲基苯磺酸。

作为本发明的进一步改进，步骤一和步骤二中的溶剂均为二氯甲烷。

作为本发明的进一步改进，步骤一中各物质的添加比例为每加入天然药物分子2g，则添加催化剂5mg，溶剂30ml。

作为本发明的进一步改进，步骤二中各物质的添加比例为每加入乙烯基二乙二醇醚1g，则添加溶剂5ml。

作为本发明的进一步改进，步骤三中进行混合反应是指在转速为200-400r/min，温度为0-25℃的条件下将第二混合液加入到第一混合液中，滴加结束后继续反应4-6h。

本发明的有益效果：以天然药物分子和乙烯基二乙二醇醚作为反应物，以对甲苯磺酸为催化剂，以二氯甲烷为反应溶剂；经过自由基聚合反应制得；其中天然药物分子为胆固醇和维生素e，这些天然药物分子纯天然，无毒无害，来源广泛，同时又是人体所需要的；但这些天然药物分子为亲脂性物质，其亲水性都很差；为了提高天然药物的亲水性能，本发明通过用乙烯基二乙二醇醚进行亲水改性，反应得到的聚合物中以胆固醇为疏水段，以聚乙烯基二乙二醇为亲水段，大大提高了聚合物的亲水性，使得聚合物为两亲性物质，在水性溶液和脂性溶液中都具有较好的溶解性；这样这些天然药物就能与一些亲水性药物进行复配，从而得到高效的药物，利于患者恢复健康；同时由于人体中大部分的体液均为水；由于这些天然药物的亲水性提高，从而提高天然药物分子在人体体液环境中分布浓度，利于人体的运输；同时聚合物还可以在酸性条件下发生分解，重新变成原天然药物分子，发挥其相应的作用，从而避免了在人体血液传输过程中的消耗以及对人体的副作用，增强了药物的疗效。

在反应时，将乙烯基二乙二醇醚加入到装有天然药物分子的混合液中进行反应时，要采用滴管滴加的方式，滴加速度为每秒一滴，目的是防止反应过于剧烈，产生较多的副产物；采用滴加能使反应更加温和，最终容易制得理想的产物，聚合程度较高；此外，本发明的反应时间仅为4-6h，反应时间短，反应步骤仅为1步，十分简单，反应成本低，特别适合工业化生产。

附图说明

图1为胆固醇的核磁氢谱图；

图2为本发明实施例1-3制得的两亲性聚合物的核磁氢谱图；(其中dgc1:4由实施例1制得，dcg1:5由实施例2制得，dcg1:6由实施例3制得，dcg为胆固醇)；

图3为本发明实施例2制得的两亲性聚合物的红外光谱图；

图4为本发明实施例1-4制得的两亲性聚合物的红外光谱图；(其中胆固醇1:3为实施例4，胆固醇1:4为实施例1，胆固醇1:5为实施例2，胆固醇1:6为实施例3)；

图5为实施例1制得的两亲性聚合物纳米胶束的dls粒径图；

图6为实施例1制得的两亲性聚合物酸降解前后的核磁氢谱图；

图7为实施例1制得的两亲性聚合物酸降解前后的红外吸收光谱图；

图8为实施例5制得的两亲性聚合物的核磁氢谱图；

图9为实施例5制得的两亲性聚合物的红外吸收光谱图；

图10为实施例5制得的两亲性聚合物纳米胶束的dls粒径图；

具体实施方式

实施例1

步骤一：将2g胆固醇和5mg对甲苯磺酸加入到装有30ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第一混合液；

步骤二：将8g乙烯基二乙二醇醚加入到装有40ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第二混合液；

步骤三：在转速为300r/min，温度为10℃的条件下，用滴管以每秒一滴的速度将第二混合液滴加到第一混合液中，滴加结束后继续反应5h；反应结束后向反应器中分批次加入饱和碳酸氢钠水溶液，调节ph为7-8，除去对甲苯磺酸，加入3*40ml二氯甲烷萃取3次，收集有机层；加入8g无水硫酸镁静置2小时，减压过滤除去无水硫酸镁，再使用旋转蒸发仪减压加热旋蒸除去二氯甲烷，得到两亲性聚合物。

实施例2

步骤一：将2g胆固醇和5mg对甲苯磺酸加入到装有30ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第一混合液；

步骤二：将10g乙烯基二乙二醇醚加入到装有50ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第二混合液；

步骤三：在转速为300r/min，温度为10℃的条件下，用滴管以每秒一滴的速度将第二混合液滴加到第一混合液中，滴加结束后继续反应5h；反应结束后向反应器中分批次加入饱和碳酸氢钠水溶液，调节ph为7-8，除去对甲苯磺酸，加入3*40ml二氯甲烷萃取3次，收集有机层；加入8g无水硫酸镁静置2小时，减压过滤除去无水硫酸镁，再使用旋转蒸发仪减压加热旋蒸除去二氯甲烷，得到两亲性聚合物。

实施例3

步骤一：将2g胆固醇和5mg对甲苯磺酸加入到装有30ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第一混合液；

步骤二：将12g乙烯基二乙二醇醚加入到装有60ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第二混合液；

步骤三：在转速为300r/min，温度为10℃的条件下，用滴管以每秒一滴的速度将第二混合液滴加到第一混合液中，滴加结束后继续反应6h；反应结束后向反应器中分批次加入饱和碳酸氢钠水溶液，调节ph为7-8，除去对甲苯磺酸，加入3*40ml二氯甲烷萃取3次，收集有机层；加入8g无水硫酸镁静置2小时，减压过滤除去无水硫酸镁，再使用旋转蒸发仪减压加热旋蒸除去二氯甲烷，得到两亲性聚合物。

实施例4

步骤一：将2g胆固醇和5mg对甲苯磺酸加入到装有30ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第一混合液；

步骤二：将6g乙烯基二乙二醇醚加入到装有30ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第二混合液；

步骤三：在转速为300r/min，温度为10℃的条件下，用滴管以每秒一滴的速度将第二混合液滴加到第一混合液中，滴加结束后继续反应5h；反应结束后向反应器中分批次加入饱和碳酸氢钠水溶液，调节ph为7-8，除去对甲苯磺酸，加入3*40ml二氯甲烷萃取3次，收集有机层；加入8g无水硫酸镁静置2小时，减压过滤除去无水硫酸镁，再使用旋转蒸发仪减压加热旋蒸除去二氯甲烷，得到两亲性聚合物。

实施例5

步骤一：将2g维生素e和5mg对甲苯磺酸加入到装有30ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第一混合液；

步骤二：将8g乙烯基二乙二醇醚加入到装有40ml二氯甲烷的反应器内搅拌混合，混合均匀后形成第二混合液；

步骤三：在转速为300r/min，温度为10℃的条件下，用滴管以每秒一滴的速度将第二混合液滴加到第一混合液中，滴加结束后继续反应5h；反应结束后向反应器中分批次加入饱和碳酸氢钠水溶液，调节ph为7-8，除去对甲苯磺酸，加入3*40ml二氯甲烷萃取3次，收集有机层；加入8g无水硫酸镁静置2小时，减压过滤除去无水硫酸镁，再使用旋转蒸发仪减压加热旋蒸除去二氯甲烷，得到两亲性聚合物。

实施例1至4的反应式为：

实施例5的反应式为：

检测方式：

红外光谱(ir)：第一步：将待测样品通过真空干燥或真空冷冻干燥机进行预处理除去水份。第二步将fi-irspectrometerfrontier打开，装好装置，扫描背景。第三步：将置物台去下，用无水乙醇清洗三次，放于镁光灯下干燥。第四步：将样品取出10mg，置于置物台，将置物台安装在fi-irspectrometerfrontier上，进行测试样品。第五步：保存数据，清洗置物台。

核磁共振(1hnmr)：所用氘代试剂为cdcl3，每次量取10mg待测样品溶于0.8ml的氘代试剂中，再装在干净干燥的核磁管中，盖好盖子，进行测试。

动态光散射(dls)：取10mg样品，加入1.0ml去离子水，充分溶解，用注射器通过滤头注入到样品玻璃管中，放入机器，10min测一次。

图1为胆固醇的核磁氢谱图；

由图1可知：¹hnmr(500mhz,cdcl3)δ5.35(d,j＝3.7hz,2h),3.87–3.65(m,1h),2.35–2.15(m,2h),2.07–1.98(m,1h),1.83(t,j＝15.3hz,2h),1.74–1.52(m,6h),1.52–1.15(m,3h),1.15–1.05(m,3h),1.05–0.82(m,3h),0.74(d,j＝61.2hz,9h),0.68(s,9h),0.68(s,9h).从核磁氢谱中可以明显看到在化学位移在5.35出有一个高峰，积分得出2个h，分别对应a处的两个h；在3.87–3.65处有一个峰，积分得出一个h，对应b处的丙基；在2.35–2.15处有四个高峰，积分得出2个h，对应c点的2个h；在2.07–1.98处有一个高峰，积分得出1个h；在1.83处有一个高峰，积分得出2个h，对应e两个h；在1.74–1.52有多个高峰，积分可得6个h，对应f碳链上的6个h；在1.15–1.05处有一个高峰，积分可得3个h，对应g点的三个h；在1.05–0.82处有一个高峰，积分可得3个h，对应h点的三个h；在0.68处有一个高峰，积分可得6个h，对应i点及其对称甲基的6个h。核磁图谱与预期整体吻合。

图2为本发明实施例1-3制得的两亲性聚合物的核磁氢谱图；(其中dgc1:4由实施例1制得，dcg1:5由实施例2制得，dcg1:6由实施例3制得，dcg为胆固醇)。

由图2可知：¹hnmr(500mhz,cdcl3)δ5.35(d,j＝3.7hz,2h),4.8(m,5h)3.87–3.65(m,20h),2.35–2.15(m,2h),2.07–1.98(m,1h),1.83(t,j＝15.3hz,2h),1.74–1.52(m,6h),1.52–1.15(m,3h),1.15–1.05(m,3h),1.05–0.82(m,3h),0.74(d,j＝61.2hz,9h),0.68(s,9h),0.68(s,9h)；通过和原料核磁氢谱图对比可以发现，在化学位移为4.8左右生成了一组新峰，对应b点，判定其为羟基与双键反应生成亚甲基上的氢，证明胆固醇和乙烯基二乙二醇醚反应成功；在化学位移为5.35处有一组峰，积分得到一个氢，对应a点；在3.87–3.65明显可以看到多个高峰，并且不同比例的实验产物，积分得到的氢的数量也不同，对应d点和c点的亚甲基结构，判定为胆固醇和乙烯基二乙二醇醚发生了聚合反应，并且乙烯基二乙二醇醚的比例越高，聚合物的碳链越长，d点和c点的亚甲基结构对应的氢的个数也就越多；在2.5-0可以看到多组高度形状不同的峰，但是通过对比可以发现制得的两亲性聚合物与胆固醇原料在这段化学位移上的峰基本相同，由此可以证明胆固醇的基础结构不变。综上所得，该图证明了胆固醇和乙烯基二乙二醇醚成功发生了聚合反应，生成了两亲性聚合物。

图3为本发明实施例2制得的两亲性聚合物的红外光谱图；

由图3可知：在吸收波数为3350cm^-1附近有一中强吸收峰，判定为羟基的吸收峰；在吸收波数为2868cm^-1附近有一对中强的吸收双峰，这个是亚甲基的伸缩震动，判定为亚甲基的吸收峰；通过对比胆固醇与实施例2制得的两亲性聚合物在1126cm^-1和1060cm^-1附近的波形，我们可以清楚的发现实施例2制得的两亲性聚合物有一对双峰，这是对称醚的谱图，判定为c-o-c醚键，从而证明了胆固醇的确和乙烯基二乙二醇醚反应生成了两亲性聚合物。

图4为本发明实施例1至4制得的两亲性聚合物的红外光谱图；(其中胆固醇1:3为实施例4，胆固醇1:4为实施例1，胆固醇1:5为实施例2，胆固醇1:6为实施例3)；

由图4可知：实施例1至4制得的两亲性聚合物的的波形基本相符。在吸收波数为3350cm^-1的高强峰是氢氧根的伸缩振动和弯曲振动；在2850cm^-1附近有两个中强的双峰，这可能使甲基，亚甲基或者次甲基的伸缩震动，在1400cm^-1处有一处弱峰，是次甲基的弯曲震动，判定为亚甲基的吸收峰；在在1120cm^-1和1070cm^-1有一对双峰，这是对称醚的谱图，判定为c-o-c醚键。这证明可以得到胆固醇和不同配比的乙烯基二乙二醇醚的确发生了聚合反应，且反应产出的不同配比的两亲性聚合物的结构类似，仅碳链长度不同，分子量不同。

图1至4证明了实施例1至4所得产物的合成成功，其结构式为：

亲水性能测试：

对实施例1制得的两亲性聚合物进行接触角测试，测试方法为：将聚合物溶于氯仿中，浓度为10^-3mg/ml，然后采用旋转涂膜的方法(1000rpm，30s)旋涂于洁净的抛光硅片上，硅片放置真空干燥箱中干燥24小时。采用固定液滴法将水滴滴至聚合物薄膜上，然后用量角法测量水滴与聚合物薄膜之间的接触角；

通过测试，接触角为82.7°；当接触角小于90°时，该物质被认为是亲水性物质；因此本发明制得的两亲性聚合物具有较强的亲水性，易与亲水性药物进行复配，得到高效性的复配药；并且亲水性药物相较于亲油性药物在人体体液环境中的分布浓度更高，更利于人体对其吸收，大大提高了胆固醇的实际应用范围。

将实施例1制得的两亲性聚合物制成纳米胶束，其制备方法为：

s1：将20mg两亲性聚合物(实施例1制得)溶于2ml四氢呋喃中，形成溶液；取20uls1中制得的溶液加入到2ml去离子水中，混合搅拌制得纳米胶束。用粒径测试仪测得其dls粒径

图5为实施例1制得的两亲性聚合物纳米胶束的dls粒径图；

由图5可知，在图5中有一个均匀的峰，从而说明两亲性聚合物纳米胶束的粒径为60nm左右；同时两亲性聚合物的水溶液为均匀的乳液，透明度很高，进一步证明了两亲性聚合物具有较强的亲水性。

酸降解实验：

将0.1g两亲性聚合物(实施例1制得)放入ph＝7.4的0.2mol/l的磷酸盐缓冲溶液(pbs溶液)中搅拌混合，混合均匀后加入0.2mol/l的磷酸氢二钠水溶液直至溶液ph为5，一定时间后进行核磁，红外测试。

图6为两亲性聚合物酸降解前后的核磁氢谱图；

由图6可知，两亲性聚合物酸降解后的产物的核磁氢谱为¹hnmr(500mhz,

cdcl3)δ5.35(d,j＝3.7hz,2h),4.8(m,5h)3.87–3.65(m,20h),2.35–2.15(m,2h),2.07–1.98(m,1h),1.83(t,j＝15.3hz,2h),1.74–1.52(m,6h),1.52–1.15(m,3h),1.15–1.05(m,3h),1.05–0.82(m,3h),0.74(d,j＝61.2hz,9h),0.68(s,9h),0.68(s,9h)。通过图6可知，降解后在化学位移为4.8左右的峰消失了，即b点对应的羟基与双键反应生成亚甲基上的氢消失了，证明了两亲性聚合物确实发生了分解；同时降解后在3.87–3.65的多个高峰的多个高峰也消失不见，这对应着c点和d点碳链上的亚甲基上的氢都消失不见，证明了碳链发生了降解；在2.5-0可以看到多组高度形状不同的峰，但是通过对比的两亲性聚合物以及其降解产物在这段化学位移上的峰基本相同，由此可以证明胆固醇的基础结构不变。综上所得，该图证明了两亲性聚合物在酸性条件下能降解生成胆固醇。

图7为两亲性聚合物酸降解前后的红外吸收光谱图；

从图7中可以明显的看出，酸降解后的产物在吸收波数为1126cm^-1和1060cm^-1处的双峰消失了，这证明该双峰所对应的c-o-c醚键消失了，胆固醇聚合物发生了降解。同时在吸收波数为3350cm^-1附近的羟基的吸收峰，在吸收波数为2868cm^-1附近的亚甲基的吸收峰，以及其他各类峰型基本不变，这表明了酸降解的产物结构与两亲性聚合物的结构类似。由此可以进一步得出两亲性聚合物在酸性环境下发生了降解。

其降解反应式为：

两亲性聚合物中的缩醛键在酸性条件会发生断裂，使得两亲性聚合物发生分解，重新变成胆固醇。

图8为实施例5制得的两亲性聚合物的核磁氢谱图；

通过图8可知：维生素e和乙烯基二乙二醇醚反应生成的聚合产物的核磁氢谱图为¹hnmr(500mhz,cdcl3)δ4.84(ddd,j＝13.3,9.2,5.1hz,1h),4.17–3.95(m,2h),3.85–3.47(m,6h),2.59(t,j＝6.7hz,1h),2.18(dd,j＝21.6,5.8hz,3h),1.43–1.29(m,5h),0.85(dd,j＝11.6,6.4hz,3h).在化学位移为4.84处有一个低峰，积分得到一个氢，对应a点，判定其为羟基与双键反应生成亚甲基上的氢，证明维生素e和乙烯基二乙二醇醚反应成功。在化学位移为4.17–3.95和3.85–3.47处有两组高峰，对应b点和c点，积分得到8个氢，判定为碳链上的亚甲基结构；在化学位移为2.18处有一个峰，对应d点，积分得到3个氢，判定为甲基。通过此图我们可以发现维生素e与乙烯基二乙二醇醚发生了自由基催化的加聚反应，并成功生成两亲性聚合物。

图9为实施例5制得的两亲性聚合物的红外吸收光谱图；

从图9中可以看出，在吸收波数为3326cm^-1附近有一中强吸收峰，判定为羟基的吸收峰；在吸收波数为2864cm^-1附近有一对中强的吸收双峰，这个是亚甲基的伸缩震动，在吸收波数为848cm^-1附近有一吸收峰，这个是亚甲基的弯曲震动，判定为亚甲基的吸收峰；在1128cm^-1、1066cm^-1和956cm^-1附近有三个中强的吸收峰，判定为c-o-c醚键，这进一步证明了维生素e的确和乙烯基二乙二醇醚通过反应生成了两亲性聚合物。

亲水性能测试：

对实施例5制得的两亲性聚合物进行接触角测试，测试方法为：将聚合物溶于氯仿中，浓度为10^-3mg/ml，然后采用旋转涂膜的方法(1000rpm，30s)旋涂于洁净的抛光硅片上，硅片放置真空干燥箱中干燥24小时。采用固定液滴法将水滴滴至聚合物薄膜上，然后用量角法测量水滴与聚合物薄膜之间的接触角；

通过测试，接触角为78.5°；当接触角小于90°时，该物质被认为是亲水性物质；

因此本发明制得的两亲性聚合物具有较强的亲水性，能够与亲水性药物进行复配，得到高效性的复配药；并且亲水性药物相较于亲油性药物在人体体液环境中的分布浓度更高，更利于人体对其吸收，大大提高了维生素e的实际应用范围。

将实施例5制得的两亲性聚合物制成纳米胶束，其制备方法为：

s1：将20mg两亲性聚合物(实施例5制得)溶于2ml四氢呋喃中，形成溶液；取20uls1中制得的溶液加入到2ml去离子水中，混合搅拌制得纳米胶束。用粒径测试仪测得其dls粒径

图10为实施例5制得的两亲性聚合物纳米胶束的dls粒径图；

由图10可知，实施例5制得的两亲性聚合物有一个均匀的峰，其粒径显示在100nm左右。同时实施例5制得的两亲性聚合物易溶于水，且呈淡白色乳液。这证明了维生素e和乙烯基二乙二醇醚通过加聚反应生成的两亲性聚合物，确实具有良好的亲水性。

酸降解反应式：

两亲性聚合物中的缩醛键在酸性条件会发生断裂，使得两亲性聚合物发生分解，重新变成维生素e。

一种基于天然药物分子的两亲性聚合物，是以天然药物分子和乙烯基二乙二醇醚作为反应物，以对甲苯磺酸为催化剂，以二氯甲烷为反应溶剂；经过自由基聚合反应制得；其中天然药物分子为胆固醇和维生素e，这些天然药物分子纯天然，无毒无害，来源广泛，同时又是人体所需要的；但这些天然药物分子为亲脂性物质，其亲水性都很差；为了提高天然药物的亲水性能，本发明通过用乙烯基二乙二醇醚进行亲水改性，反应得到的聚合物中以胆固醇为疏水段，以聚乙烯基二乙二醇为亲水段，大大提高了聚合物的亲水性，使得聚合物为两亲性物质，在水性溶液和脂性溶液中都具有较好的溶解性；这样这些天然药物就能与一些亲水性药物进行复配，从而得到高效的药物，利于患者恢复健康；同时由于人体中大部分的体液均为水；由于这些天然药物的亲水性提高，从而提高天然药物分子在人体体液环境中分布浓度，利于人体的运输；同时聚合物还可以在酸性条件下发生分解，重新变成原天然药物分子，发挥其相应的作用，从而避免了在人体血液传输过程中的消耗以及对人体的副作用，增强了药物的疗效。

在反应时，将乙烯基二乙二醇醚加入到装有天然药物分子的混合液中进行反应时，要采用滴管滴加的方式，滴加速度为每秒一滴，目的是防止反应过于剧烈，产生较多的副产物；采用滴加能使反应更加温和，最终容易制得理想的产物，聚合程度较高；此外，本发明的反应时间仅为4-6h，反应时间短，反应步骤仅为1步，十分简单，反应成本低，特别适合工业化生产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。