專利名稱：一種大豆蛋白光化學(xué)修飾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料與感光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大豆蛋白光化學(xué)修飾的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著石油、煤、天然氣等不可再生資源的日趨枯竭以及現(xiàn)代化工引起的嚴(yán)重環(huán)境污染不斷加劇，人們逐漸把目光聚焦到對(duì)環(huán)境友好的天然高分子上。大豆蛋白作為其中之一，由各種氨基酸經(jīng)肽鍵相連而成，具有可生物降解，資源極其豐富，再生速度快，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因此人們對(duì)大豆蛋白的改性及材料化應(yīng)用研究也日益增多。以大豆蛋白制備的生物降解高分子材料將潛在應(yīng)用于膜材料、粘結(jié)劑綠色塑料等工業(yè)領(lǐng)域。光敏聚合物是一類特殊的刺激-響應(yīng)型“智能”聚合物，其結(jié)構(gòu)中的光敏感基元能夠?qū)ν饨绻獯碳?如紫外、近紅外等)做出快速響應(yīng)，并發(fā)生相應(yīng)的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化。 光刺激作為一種特殊的調(diào)控手段，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在可以通過(guò)對(duì)照射頻率、位置、強(qiáng)度及時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行選擇，“定時(shí)、定點(diǎn)、定速”地實(shí)現(xiàn)“智能”調(diào)控。香豆素類光敏聚合物作為光敏聚合物中的一類，目前國(guó)內(nèi)外的研究則基于其光誘導(dǎo)可逆二聚交聯(lián)反應(yīng)的特性，其中ZHAO YUE課題組對(duì)香豆素類聚合物的研究已逐漸從設(shè)計(jì)合成、自組裝膠束等擴(kuò)展到膜、納米凝膠寸。一直以來(lái)，大豆蛋白的改性作為蛋白研究熱點(diǎn)，但是改性后是否破壞了蛋白原有的無(wú)毒、環(huán)境友好等特性，這也是困擾著許多致力于蛋白改性研究工作者們的難題，設(shè)想如果能夠在大豆蛋白這一類天然高分子上引入光敏感基團(tuán)，采用光誘導(dǎo)大豆蛋白交聯(lián)，則可避免傳統(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)劑的使用，也同時(shí)符合低碳環(huán)保的理念。另外，交聯(lián)-解交聯(lián)交替進(jìn)行的優(yōu)良特性可以使蛋白材料的設(shè)計(jì)使用變得更加智能可控。本專利發(fā)明了一種新型修飾大豆蛋白的方法，首先合成具有端氨基的光敏聚合物 NH2-P(VM-C0-AMPS)，利用大豆蛋白結(jié)構(gòu)中存在的羧基和聚合物端氨基在EDC/NHS催化下， 發(fā)生酰胺化反應(yīng)，從而將光敏聚合物接枝到大豆蛋白上。這種對(duì)大豆蛋白進(jìn)行光化學(xué)修飾的方法，為大豆蛋白的改性研究提供了一種新型的途徑，獲得的產(chǎn)物SPI-g-P (VM-co-AMPS) 在天然高分子材料、感光材料、膜材料等諸多領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大豆蛋白光化學(xué)修飾的方法。本發(fā)明所提供的光化學(xué)修飾大豆蛋白的方法，首先制備光敏聚合物 NH2-P (VM-co-AMPS)，即選用香豆素型單體VM和離子型單體AMPS，設(shè)計(jì)控制兩種單體投料比，使親水鏈段比例高于疏水鏈段，這樣獲得的聚合物在水相體系有較好的溶解性；并采用鏈轉(zhuǎn)移劑AET，使合成的聚合物具有端氨基，便于進(jìn)一步修飾改性。其次，以大豆蛋白SPI為起始物，EDC/NHS催化SPI與NH2-P (VM-co-AMPS)酰胺化縮合反應(yīng)，獲得具有光敏感性的蛋白改性產(chǎn)物 SPI-g-P (VM-co-AMPS)。
上述方法中，AMPS與VM的摩爾比要高于1:1。上述方法中，單體、引發(fā)劑及鏈轉(zhuǎn)移劑的摩爾比為50 1 3。上述方法中，聚合反應(yīng)的溫度至少為70°C，聚合反應(yīng)的時(shí)間至少為8小時(shí)。上述方法中，聚合產(chǎn)物需在四氫呋喃中沉淀，再在30°C烘箱中干燥獲得純凈的 NH2-P(VM-co-AMPS)固體。上述方法中，大豆蛋白需要用pH = 8. 5的尿素緩沖溶液溶解分散。上述方法中，大豆蛋白與NH2-P (VM-co-AMPS)酰胺化縮合反應(yīng)產(chǎn)物需用丙酮沉淀， 再用乙醇抽提M小時(shí)后30°C烘箱干燥至恒重。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明對(duì)原始的大豆蛋白進(jìn)行光敏修飾，在大豆蛋白結(jié)構(gòu)中引入具有可逆二聚反應(yīng)性能的香豆素基團(tuán)，獲得的改性產(chǎn)物具有光化學(xué)活性，能夠在紫外誘導(dǎo)作用下，發(fā)生交聯(lián)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善大豆蛋白材料的性能。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)劑(如戊二醛等)的使用，充分利用光能，節(jié)能環(huán)保，而且香豆素基元交聯(lián)-解交聯(lián)的交替特性賦予了大豆蛋白的智能化，這樣的蛋白材料可控性更強(qiáng)。


圖1大豆蛋白SPI及光化學(xué)修飾后的大豆蛋白衍生物SPI-g-P (VM-co-AMPS)紅外譜2 SPI-g-P (VM-co-AMPS)對(duì)紫外光的響應(yīng)性結(jié)果
具體實(shí)施例方式以下利用實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但不能認(rèn)為是限定發(fā)明的范圍。實(shí)施例1香豆素型光敏單體VM的制備將37. 0g7-羥基-4-甲基香豆素、14. 14g K0H、2g聚乙烯醇(PEG2000)、適量碘化鉀溶于IOOmL去離子水中，攪拌下加熱至40°C。IOmin后加入對(duì)氯亞甲基苯乙烯(經(jīng)堿性氧化鋁柱層析處理)30. 4g，40°C下反應(yīng)48小時(shí)。體系冷卻后產(chǎn)物在水中沉淀，得乳黃色固體。產(chǎn)物用四氫呋喃溶解，在甲醇與水3 1的混合溶液中沉淀，重復(fù)3次，得到白色固體。 最后純化產(chǎn)物經(jīng)40°C真空干燥12小時(shí)，得到香豆素型光敏單體VM。實(shí)施例2氨基封端光敏聚合物NH2-P(VM-C0-AMPS)的制備稱取實(shí)施例1中的光敏單體VM 3. 6g及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸AMPS 7. 8g，溶于15ml DMF中，攪拌并通氮?dú)猓?5分鐘后加入0. 34g巰基乙胺(AET)和0. 16g偶氮二異丁腈(AIBN)，再通氮?dú)?5分鐘，然后密封瓶口，轉(zhuǎn)入60°C油浴中，反應(yīng)8小時(shí)后取出用IOOml四氫呋喃(THF)中沉淀，取杯底物，用5ml N, N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解，再在100ml THF中沉淀，然后再取杯底物，最后在30°C烘箱中干燥至恒重，得到光敏聚合物 NH2-P (VM-co-AMPS)。實(shí)施例3 pH = 8. 5的尿素緩沖溶液的配制用8mol/L的尿素溶液分別配制0. lmol/L的NaOH溶液、0. 4mol/L的硼酸溶液和 0. 4mol/L的KCl溶液，再分別移取10. Iml NaOH溶液、12. 5ml硼酸溶液和12. 5ml KCl溶液于IOOmL的容量瓶中，用8mol/L的尿素溶液定容，得pH = 8. 5的尿素緩沖溶液。實(shí)施例4大豆蛋白光敏改性產(chǎn)物SPI-g-P (VM-co-AMPQ的制備
分別用5mL，30mL, 3mL, 2mL 的 pH = 8. 5 的緩沖溶液溶解 0. 5gNH2-P (VM-co-AMPS)、 0. 5g SPI，0.02g EDC、0.006g NHS，攪拌使其充分溶解，然后將各溶液先后加入100ml單口瓶中，攪拌，30°C下反應(yīng)M小時(shí)。反應(yīng)產(chǎn)物用400ml丙酮沉淀，然后用乙醇抽提M小時(shí)，取出在30°C烘箱中干燥至恒重，得到大豆蛋白改性產(chǎn)物SPI-g-P(VM-co-AMPS)。實(shí)施例5 SPI-g-P (VM-co-AMPS)光化學(xué)活性追蹤配制0. 2mg/ml 的 SPI-g-P (VM-co-AMPS)水溶液 5ml，以波長(zhǎng)為 365nm，功率為 100W 的紫外燈光照射溶液不同時(shí)間，用紫外-可見(jiàn)光譜觀察不同光照時(shí)間下溶液的紫外光譜， 見(jiàn)附圖2。
權(quán)利要求
1.一種大豆蛋白光化學(xué)修飾的方法，其特征是工藝為(1)制備香豆素型光敏聚合物NH2-P(VM-C0-AMPS)以偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，巰基乙胺(AET)為鏈轉(zhuǎn)移劑，選用4-甲基_7_對(duì)乙烯基苯亞甲氧基香豆素(VM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPQ兩種單體， 控制投料比，在溶劑A中自由基聚合反應(yīng)8小時(shí)制得氨基封端的光敏性無(wú)規(guī)共聚物 NH2-P(VM-co-AMPS)。(2)大豆蛋白與NH2-P(VM-CO-AMPS)酰胺化將大豆蛋白(SPI)及(1)中制得的聚合物NH2-P (VM-co-AMPS)溶于pH = 8. 5的緩沖溶液中，選用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)/N-羥基琥珀酰亞胺(NHS) 復(fù)合催化劑，催化SPI與NH2-P (VM-co-AMPS)酰胺化反應(yīng)，得到產(chǎn)物SPI-g-P (VM-co-AMPS)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是采用普通自由基聚合，通過(guò)分子設(shè)計(jì)控制兩種單體投料比例，調(diào)節(jié)聚合物鏈段親疏水性能，從而控制聚合物在水相中的溶解性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是以AET為鏈轉(zhuǎn)移劑，使合成的聚合物具有端氨基，為下一步能夠接枝到大豆蛋白上提供修飾點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述溶劑A為N，N-二甲基甲酰胺，N,N-二乙基甲酰胺或二甲亞砜中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是以pH= 8. 5的尿素緩沖溶液溶解分散大豆蛋白。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是以EDC/NHS復(fù)合催化劑催化SPI與 NH2-P (VM-co-AMPS)酰胺化縮合反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大豆蛋白光化學(xué)修飾的方法，首先通過(guò)自由基聚合合成含香豆素基團(tuán)的氨基封端的聚合物，然后利用大豆蛋白中羧基與聚合物端氨基酰胺化縮合，將該香豆素型聚合物接枝到大豆蛋白上。本發(fā)明的以大豆蛋白為主鏈的接枝共聚物，無(wú)毒、可降解，且具有較好的光化學(xué)活性，在感光領(lǐng)域，高分子材料領(lǐng)域，生物材料領(lǐng)域均有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明所述方法簡(jiǎn)便易行，且大豆來(lái)源廣泛，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C08F220/58GK102153762SQ20111004436
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者劉曉亞, 屈海軍, 徐晶, 白繪宇 申請(qǐng)人:江南大學(xué)