Физиологически активные полимеры - Платэ Н.А.
Скачать (прямая ссылка):
В физиологических условиях полимеры-носители должны быть химически инертны. Для присоединения ФАВ или ФАВ
со «вставкой» к полимеру-носителю один из двух участников реакции приходится активировать — переводить в реакционноспособное, часто мало устойчивое соединение. Превращения активированных групп в большинстве случаев неоднозначны. Помимо образования нужной химической связи они превращаются в исходные соединения (например, из хлорангидридов вследствие гидролиза получаются кислоты) и дают побочные продукты (например, амины из ацилазидов). Если активации подвергался полимер, а не низкомолекулярный компонент, то все функциональные группы окажутся в составе высокомолекулярного продукта реакции, что нежелательно. В том случае, когда одни и те же группы используются как для присоединения ФАВ, так и для обеспечения растворимости в воде (например, гидроксильные группы полисахаридов или поливинилового спирта), активация полимера может сопровождаться побочной реакцией активированных групп с избытком пеактивиро-ванных. В результате образуются меж- и внутрицепные сшивки, изменяющие структуру и ММР полимера-носителя (пример— бромциановый метод активации оксиполимеров). Поэтому желательно избегать активации полимера, а лучше активировать низкомолекулярный компонент. В этом случае продукты побочных реакций могут быть отделены, а сшивки не образуются. Правда, на практике в большинстве случаев все же приходится активировать полимер, так как многие ФАВ поли-функпиональны и при активации их молекулы могут подвергаться разнообразным превращениям.
Для образования прочных связей X между полимером-носителем и ФАВ, ФАВ с «вставкой» или с «вставкой» обычно ис-, пользуют 0-,Н- или С-алкилирование. Неактивированные ал-' килгалогениды или тозилаты применяют редко, так как они требуют жестких условий реакций; а-галогенкислоты заметно более активны, они служат для введения карбоксильных групп, например в полисахариды [4]. N-Алкилирование протекает неоднозначно и удобно в основном для получения четвертичных солей. Более приемлемы эпоксиды, реагирующие в относительно мягких условиях и образующие дополнительную гидроксильную группу у а-углеродного атома [5]:
он- ОН"
Р—YH+RX -------V Р—Y—R -4----- Р—X + R—YH
он-
Р—ОСН2СН—СН2 + HY—R -------> Р—ОСН2СН(ОН)СН2—Y—R
-<—Х=С1, Вг, OTos; Y=0,S,NH; R — остаток ФАВ, ФАВ со «вставкой» или «вставки»; Р — полимер.
В большинстве случаев эпоксидные циклы входят в состав эпоксипропильных групп, которые присоединены к полимерам
в виде простых или пространственно затрудненных сложных эфиров (например, на основе эпоксипропилметакрилата).
Наиболее популярный и самый мягкий метод образования гидролитически стабильных связей — восстановительное N-ал-килирование. Оно состоит во взаимодействии альдегидов с первичными аминами и последующем восстановлении, обычно бо-рогидридами.
BHJ
Р—СНО + H2N—R —* R—CH=N—R ------------> Р—CH2NH—-R
(3.1) (3.2)
Промежуточные альдимины (3.1) представляют самостоятельный интерес, так как они наиболее лабильны к гидролизу, даже без участия ферментов. Если цель реакции — получить стабильный диалкиламин (3.2), то альдимины часто не выделяют, а восстанавливают непосредственно после их получения. Замена борогидрида на цианоборгидрид позволяет добавлять восстановитель вместе с амином, так как этот гидрид селективно восстанавливает связи С = N по мере их образования, но не карбонильные группы. В результате смещается равновесие и повышается выход диалкиламина (3.2). Такой прием дает возможность синтезировать с приемлемыми выходами полимерные кетимины (3.3) и разветвленные алкиламины (3.4)
[(CN)BHsl'
Р—СОСНз + H2N—R —> Р—C(CII3)=N—R --------------->-
(3.3)
—у Р—CH(CH3)NH—R
(3.4)
Двойная связь в альдиминах способна к реакциям присоединения, в результате из одного и того же альдимина можно получить ряд производных (см. гл. 5). Склонность альдимино-вых связей к гидролизу можно в значительной мере регулировать с участием соседних групп (хелатообразованием и т. д. [6]).
Реакция Манниха применяется для связывания различных
карбонильных соединений и фенолов с аминами, в частности с вторичными. Образующаяся алкиламиновая связь не столь прочна, как в других случаях.
Р—NHR+HOC6H4R/+HCIIO —> Р—N(R)CH2C6Hs(R')OH
Ацилирование используют для образования амидных, слож-ноэфирных и подобных им связей. Для активации карбоксильных групп предложено множество методов, наиболее употребительные из которых приведены ниже. Активация карбоксильной группы означает увеличение положительного заряда на карбонильном атоме углерода, что достигается переводом карбоновых кислот в производные с электроноакцепторными заместителями.
Традиционный хлорангидридный метод часто требует защиты не участвующих в реакции функциональных групп. Некоторые функциональные полимеры могут быть непосредственно получены полимеризацией ненасыщенных хлорангидридов (метакрилоилхлорида, винилхлорформиата и т. д.) или их сополимеризацией с апротонными мономерами. В водно-щелочной среде хлорангидриды реагируют преимущественно с аминогруппами и в меньшей мере — с гидроксильными. С карбоксильными группами они могут давать смешанные ангидриды, способные к дальнейшим превращениям. Конкурирующая реакция гидролиза хлорангидридов до кислот снижает общий выход. В органической среде в присутствии грет-аминов ацилирова-ние проходит гладко, но не селективно. Смешанные ангидриды не имеют особых преимуществ перед хлорангидридами, симметричные ангидриды менее активны, что иногда полезно. Сополимеры малеинового ангидрида получают из соответствующих мономеров, они устойчивы при хранении и могут непосредственно ацилнровать ФАВ.
