有机小分子酸碱双组分自组装制备有孔纳米空心球的方法

摘要

本发明提供了一种有机小分子酸碱双组分自组装制备有孔纳米空心球的方法，它是将有机小分子酸碱双组分自组装体系的有机小分子酸组分和有机小分子碱组分分别溶于有机溶剂中，将得到的酸组分溶液和碱组分溶液相混合后，用水稀释后于室温下放置1-4天或在搅拌状态下缓慢加水稀释即得到单孔纳米空心球。本发明方法具有制备工艺简单、有孔纳米空心球形状和性能可控且稳定、制备出的有孔空心球比无孔空心球具有更大载药量等优点。

说明书

技术领域

本发明属于化学与材料领域，涉及由有机小分子自组装制备有孔纳米空心球。

背景技术

纳米或者微米空心球在药物、化妆品、油墨、颜料、染料、油漆、化学试剂、催化剂等的负载和控释方面具有重要用途，已经引起了广泛的研究。然而没有孔洞的空心球仅靠球壳表面的微小缝隙进行装载和释放，进程非常缓慢。而表面具有孔洞的微纳米空心球，不仅能够增加装载和释放物质的速度，而且能够提高装载量以及装载纳米粒子，最近在国内外引起了很大的兴趣。无机有孔纳米空心球是研究得最早和最多的，因为这种空心球是更有效的催化剂或者催化剂载体，以及更好的光电材料。最近，出现了一些有机高分子有孔纳米空心球的报道，Xia等使用溶剂溶胀液氮冷冻的方法，制备了聚苯乙烯单孔纳米空心球。这些有孔空心球能装载香豆素-6、牛血清白蛋白以及超顺磁氧化铁纳米粒子，而后两种物质不能被没有孔洞的空心球装载(Nature Materials 2005，4，671-675)。Zhang等利用聚苯乙烯纳米珠模板合成了单孔聚苯乙烯空心纳米球，这种带孔空心纳米球比没有孔的空心纳米球能够通过高分子印迹方法吸附更多的TNT炸药分子(Advanced Materials 2007，19，2370-2374)。Zhang等利用界面诱导的乳浊聚合也合成出了聚苯乙烯单孔空心纳米球(ChemistryLetters 2007，36，944-945)。然而这些有机高分子有孔纳米空心球的制备需要低温冷冻，使用聚苯乙烯模板以及梯度加热等复杂工艺，制备时间长，难度大，成本高。用有机小分子自组装有机微纳米材料，具有制备和纯化简单、容易官能化、形状和性能可调、产品稳定、加工简单等优点，作为一种软材料(Soft Materials)，可用于无机纳米材料的合成模板，仿生材料，纳米器件以及纳米传感器，用于物质的储存、输送、定向释放，分离和提纯，用作微反应器和微反应环境等等，受到了越来越多的重视，近几年来成为研究的热点和前沿。然而用有机小分子自组装有孔纳米空心球的研究未见报道。

发明内容

本发明的任务是提供一种有机小分子酸碱双组分自组装制备有孔纳米空心球的方法，使其具有制备工艺简单、有孔纳米空心球的形状和性能可控且稳定、制备出的有孔空心球比无孔空心球具有更大载药量等优点。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供的这种有机小分子酸碱双组分自组装制备有孔纳米空心球的方法包括以下步骤：

步骤(a)：将有机小分子酸碱双组分自组装体系的有机小分子酸组分和有机小分子碱组分分别溶于水溶性有机溶剂中，溶液浓度范围为0.1mM-10000mM，将得到的酸组分和碱组分溶液混合得到混合液，混合液中酸组分和碱组分的摩尔比为0.1∶1-10∶1，所述的有机小分子酸碱双组分自组装体系的有机小分子酸组分具有式(I)所示结构：

式中，

R₁为H、噻吩基、苯基、萘基、苯乙炔基或苯乙烯基；

R₂、R₃相同或不同，分别表示苯甲酰氧基、萘甲酰氧基、乙酰氧基、羟基、H，或共同表示为1个或者2个π键；

在式(I)中，取代基R₁、R₂和R₃可以具体是：

当R₁＝H时，R₂＝OCOPh，R₃＝OCOPh；或

当R₁＝2-噻吩基时，R₂＝OCOPh，R₃＝OCOPh；或

当R₁＝苯乙炔基时，R₂＝OCOPh，R₃＝OCOPh；或

当R₁＝H时，R₂＝OH，R₃＝OH或R₁＝R₂＝R₃＝H；或

当R₁＝H时，R₂和R₃共同为π键。

在完成步骤(a)以后，再进行以下步骤(b)或步骤(c)即得到单孔纳米空心球：

步骤(b)：将步骤(a)得到的混合液用水稀释，使有机溶剂与水的体积比例为0.001∶1-1000∶1，于室温下放置1-4天后即得到单孔纳米空心球；

步骤(c)：将步骤(a)得到的混合液在搅拌状态下缓慢加水稀释，使有机溶剂与水的体积比例为0.001∶1-1000∶1，即得到单孔纳米空心球。

本发明方法中所述的有机小分子酸碱双组分自组装体系中的有机小分子酸组分可以是纯的对映异构体、外消旋体或内消旋体，也可以是各种异构体的混合物。

所述的有机小分子酸碱双组分自组装体系中的有机小分子碱组分为市售的常用的有机碱，如2-氨基-1，2-二苯基乙醇、1，2-二苯基-1，2-二氨基乙烷或苯基甘胺醇，不排除商业上可购得的其它有机碱，有机小分子碱组分可以是一种有机胺的纯的对映异构体、外消旋体、内消旋体或各种异构体的混合物，也可以是不同种类有机胺的混合物。

所述的水溶性有机溶剂是乙醇、四氢呋喃、二氧六环、丙酮、乙腈或N，N-二甲基甲酰胺等。

完成步骤(a)以后，再进行以下步骤(b)或步骤(c)即得到单孔纳米空心球：

步骤(b)：将步骤(a)得到的酸组分和碱组分的混合溶液用水稀释，有机溶剂与水的体积比例为0.001∶1-1000∶1，于室温下放置1-4天后即得到单孔纳米空心球；

步骤(c)：将步骤(a)得到的酸组分和碱组分的混合溶液在搅拌状态下缓慢加水稀释，有机溶剂与水的体积比例为0.001∶1-1000∶1，即得到单孔纳米空心球。

式(I)所示结构化合物的合成方法见文献【Yan-Song Zheng，Yu-Jian Hu，J.Org.Chem.2009，74，5660-5663.】。

本发明对用本发明方法制备得到的单孔纳米空心球进行了FE-SEM电子扫描和TEM透射电镜检测，FE-SEM电子扫描检测照片见图1和图2，TEM透射电镜检测照片见图3和图4。从图1和图2的FE-SEM电子扫描照片可以看到，本发明方法制备的单孔纳米空心球的直径为60-800nm，孔洞的直径为20-200nm。从图3和图4的TEM透射电镜照片可以看到，空心球的直径为100-300nm，孔洞的直径为20-100nm，与FE-SEM照片一致。说明本发明方法成功制得了有孔纳米空心球。

本发明方法制备工艺简单，有孔纳米空心球的形状和性能可控，将以本发明方法制得的有孔纳米空心球放置一个月进行观察，发现有孔纳米空心球的形状和性能稳定，实验证明本发明方法制备的有孔纳米空心球比无孔空心球具有更大载药量。

附图说明

图1是本发明方法制备的有孔纳米空心球的FE-SEM照片；

图2是另一张本发明方法制备的有孔纳米空心球的FE-SEM照片；

图3是本发明方法制备的有孔纳米空心球的TEM照片；

图4是另一张本发明方法制备的有孔纳米空心球的TEM照片。

具体实施方式

实施例1

将0.1mL 0.02M的Ia(D-构型，R₁＝H或者2-噻吩基，R₂＝R₃＝PhCOO)THF溶液与0.1mL 0.02M的(1S，2S)-2-氨基-1，2-二苯基乙二胺THF溶液混合后，用水稀释到2mL，得到的悬浊液为无孔纳米空心球，室温下放置1-4天后转变为单孔纳米空心球。

实施例2

将0.1mL 0.02M的Ia(D-构型，R₁＝H或者2-噻吩基，R₂＝R₃＝PhCOO)THF溶液与0.1mL 0.02M的(1S，2S)-2-氨基-1，2-二苯基乙二胺THF混合后，在搅拌下，缓慢加入2mL水，即可得到单孔纳米空心球。对得到的单孔纳米空心球进行FE-SEM电子扫描和TEM透射电镜检测，从图1和图2的FE-SEM电子扫描照片可以看到，空心球的直径为60-800nm，孔洞的直径为20-200nm。从图3和图4的TEM透射电镜照片看到，空心球的直径为100-300nm，孔洞的直径为20-100nm，与FE-SEM照片一致。

实施例3

将0.1mL 0.02M的Ia(D-构型，R₁＝H或者2-噻吩基，R₂＝R₃＝PhCOO)THF溶液与0.1mL 0.02M的(1S，2S)-2-氨基-1，2-二苯基乙二胺THF混合后，用水稀释到2mL，得到悬浊液。准备2份这样的悬浊液，一份悬浊液不放置，此时为无孔纳米空心球，直接加入萘普生后搅拌2小时；另外一份室温下放置4天，转变为单孔纳米空心球后，再加入萘普生搅拌2小时。两份样品离心后的清液分别进行荧光分析，发现有孔纳米空心球比无孔纳米空心球多负载50％以上的萘普生。