摘要：通過縮醛鍵將正丁基、異丁基、環己基、叔丁基等疏水基團分別引入到葡聚糖主鏈上，制備了一系列酸敏感性縮醛化葡聚糖。通過核磁分析、紫外-可見光譜測試了縮醛化葡聚糖的結構和酸響應性。結果表明，制得的縮醛化葡聚糖具有相同羥基取代度，且全部為非環狀縮醛結構，其酸響應性與縮醛β位的碳原子有關，正丁基修飾的葡聚糖需要更低的pH才能水解，叔丁基修飾的葡聚糖具有更靈敏的酸響應性。

　　關鍵詞：葡聚糖;縮醛;酸響應性

　　縮醛在有機合成中被廣泛用作羥基的保護基團，在酸性條件下可以脫保護[1]，正因其酸響應性[2]，一系列含有縮醛鍵的材料被用作酸響應性材料[3,4]。縮醛化葡聚糖由疏水的縮醛基團取代葡聚糖上親水的羥基制備而來[5]，因其制備條件溫和，且只需在水中沉降即可純化，近年來被廣泛應用在刺激響應藥物遞送領域[6,7]。Broaders等[6]將縮醛化的葡聚糖用于免疫治療的藥物載體，Cohen等[7]將縮醛化的葡聚糖用于傳輸小干擾核糖核酸(siRNA)。與聚乙丙交酯(PLGA)等生物可降解材料不同[8]，縮醛化的葡聚糖代謝產物沒有毒副作用[9]，不會損害局部組織[10]。

　　關于結構對縮醛化葡聚糖酸響應性的影響已有一些報道[11]，但是由于已報道文獻采用甲氧基丙烯、乙氧基丙烯等物質來修飾葡聚糖，制備的產物羥基取代度難以控制，且環狀縮醛結構和線性縮醛結構并存[12]，在相同羥基取代度下，環狀和線性縮醛所占比例不同對材料的酸響應性也有影響[13]，因此對于縮醛改性葡聚糖的酸響應性影響因素仍有待深入研究。

　　為了進一步研究影響縮醛水解速率的因素，本文使用乙烯基醚類物質(正丁基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、環己基乙烯基醚)制備了一系列改性葡聚糖。核磁和傅里葉變換紅外光譜證明制備得到了目標產物，用核磁分析了縮醛化葡聚糖的水解產物，根據其比例證明制備得到了具有相似羥基取代度的縮醛化葡聚糖，且在形成非環狀縮醛結構后不會進一步形成環狀結構，沒有小分子脫除，確保能夠在相同的條件下研究縮醛的水解。研究結果表明，縮醛β位的碳原子類型對縮醛的酸響應性有決定性影響，在相同pH條件下，制備的縮醛化葡聚糖中β位為叔碳的縮醛基團水解速率最快，而β位為伯碳的縮醛基團水解速率最慢。

　　1實驗部分

　　1.1原料和試劑

　　葡聚糖(Mw=4×104)：醫藥級，上海阿拉丁生化科技有限公司，使用前經凍干除水處理;正丁基乙烯基醚、異丁基乙烯基醚、環己基乙烯基醚、對甲基苯磺酸吡啶鹽：分析純，薩恩化學技術(上海)有限公司;叔丁基乙烯基醚：分析純，天津希恩思生化科技有限公司;二甲基亞砜(DMSO)：分析純，阿達瑪斯化學試劑有限公司，使用前經0.4nm分子篩干燥處理;濃硫酸(w=98%)、三乙胺、甲醇、吐溫80：分析純，國藥試劑有限公司;氘代鹽酸、氘代DMSO、重水：青島騰龍公司。

　　1.2樣品制備

　　1.2.1無水葡聚糖的制備

　　由于縮醛反應需避免水分的影響，在實驗前應對葡聚糖進行除水處理。將安瓿在抽真空下，用電熱風槍進行加熱，除去安瓿中水分，充入惰性氣體，待安瓿自然冷卻，再進行加熱抽真空除水，反復3次。向安瓿中加入10.0g葡聚糖，抽換氣3次，再加入150mL無水DMSO，攪拌至完全溶解，加入0.4nm分子篩，干燥48h備用。

　　1.2.2縮醛化葡聚糖的制備

　　首先，將安瓿進行加熱抽真空除水反復3次;接著加入對甲苯磺酸吡啶鹽20.0mg，抽換氣3次;然后加入葡聚糖的DMSO溶液15mL(含有1.00g葡聚糖、16.6mmol羥基)，攪拌至對甲苯磺酸吡啶鹽和葡萄糖完全溶解后分別加入乙烯基正丁醚834mg(8.3mmol)、乙烯基異丁醚834mg(8.3mmol)、環己基乙烯基醚1.05g(8.3mmol)、叔丁基乙烯基醚834mg(8.3mmol)，室溫攪拌12h;最后，加入1.0mL三乙胺淬滅反應，將反應液滴加入超純水中沉降，離心(8000r/min，5min)收集固體，再將固體溶解于甲醇中，在超純水中沉降，離心(8000r/min，5min)收集固體，將固體凍干后備用，相應的產品分別為正丁基修飾葡聚糖、異丁基修飾葡聚糖、環己基修飾葡聚糖、叔丁基修飾葡聚糖。

　　1.2.3縮醛化葡聚糖懸濁液的制備

　　配制pH分別為1、2、3、4和5的硫酸溶液(含有w=1%的吐溫80)，分別取10.0mg改性葡聚糖樣品溶解于1.0mL甲醇中，緩慢滴加入不同pH的硫酸溶液中，制備得到改性葡聚糖的懸濁液，在不同時間點測定透光度。

　　1.2.4縮醛化葡聚糖的水解

　　分別取5.0mg改性葡聚糖樣品，溶解于0.5mL氘代DMSO中，加入0.1mL氘代鹽酸，混勻，置于核磁管中，準備核磁表征。

　　1.3測試與表征

　　使用德國Bruker公司AVANCE300核磁共振波譜儀測定核磁共振氫譜;傅里葉變換紅外光譜由美國Bio-Rad公司Win-IR紅外光譜儀測定，采用溴化鉀壓片法;紫外透射光譜由美國PerkinElmer公司Lambda365紫外-可見分光光度計測定。

　　2結果與討論

　　2.1縮醛化葡聚糖的表征

　　化學位移0.84～1.45處為正丁基CH3CH2CH2―的特征峰，化學位移0.85處為異丙基上甲基的特征峰，化學位移1.20～1.80處為環己基的特征峰，化學位移1.17處為叔丁基的特征峰。葡聚糖和縮醛化葡聚糖的紅外光譜，在縮醛化葡聚糖中，1650cm−1處的羥基彎曲振動吸收峰的強度變弱，2874cm−1、2873cm−1、2857cm−1、2937cm−1處出現新的―CH―吸收峰。核磁和紅外的數據證明成功制備了一系列縮醛化葡聚糖。

　　2.2縮醛化葡聚糖的取代度

　　由于縮醛化葡聚糖的核磁峰無法進行準確的積分來計算取代度，所以將氘代鹽酸加入到縮醛化葡聚糖的氘代DMSO溶液中，將縮醛化葡聚糖水解成相應的水解產物，再進行積分計算羥基取代度。由于水解產物乙醛沸點低，易揮發，故以小分子烷烴水解產物為基準進行取代度計算。經過計算可得，正丁基修飾葡聚糖、異丁基修飾葡聚糖、環己基修飾葡聚糖和叔丁基修飾葡聚糖的取代度分別為49.0%、49.0%、49.9%和50.0%，得到了取代度非常接近的縮醛化葡聚糖。

　　另外，由于投料時按照羥基取代度50.0%進行投料，而產物分析表明，小分子烷烴所占羥基比例與投料時小分子烷烴所占羥基比例一致，因此沒有烷烴小分子進一步發生環化縮醛反應從葡聚糖主鏈脫除，故本研究制備的縮醛化葡聚糖均為非環狀結構且取代度非常接近。

　　2.3縮醛化葡聚糖的酸響應性

　　與聚乳酸類物質降解會產生酸性的乳酸不同，縮醛化葡聚糖的水解產物全部為中性物質，不會破壞局部的酸堿性，因此配制了pH=2的硫酸溶液進行酸響應測試，在pH=2的酸性溶液中，酸響應速率由快到慢依次為叔丁基修飾葡聚糖、環己基修飾葡聚糖、異丁基修飾葡聚糖、正丁基修飾葡聚糖。

　　3結論

　　(1)采用溫和簡便的方法制備了不同縮醛基團改性的葡聚糖。

　　(2)制備的縮醛化葡聚糖具有相同的羥基取代度，且為非環狀縮醛結構。

　　(3)不同的取代基對縮醛化葡聚糖的酸響應性具有不同影響，縮醛β位碳原子的類型決定了縮醛化葡聚糖的酸響應性，酸響應性由強到弱依次是叔碳取代、仲碳取代、伯碳取代。

　　參考文獻：

　　CORDDESEH,BULLHG.Mechanismandcatalysisforhydrolysisofacetals,ketals,andorthoesters[J].ChemicalReviews，1974，74(5)：581-603.

　　[1]BACHELDEREM,BEAUDETTETT,BROADETSKE,etal.Invitroanalysisofacetalateddextranmicroparticlesasapotentdeliveryplatformforvaccineadjuvants[J].MolecularPharmaceutics，2010，7(3)：826-835.

　　[2]BACHELDEREM,BEAUDETTETT,BROADERSKE,etal.Acetal-derivatizeddextran:Anacid-responsivebiodegradablematerialfortherapeuticapplications[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety，2008，130(32)：10494-10495.