2-甲基丙烯酸酐的合成与应用

简述

2-甲基丙烯酸酐的分子式为C₈H₁₀O₃，分子量为154.17，常温常压下常表现为透明液体，与乙醇和乙醚混溶。有关该化合物的物理性质包括：密度1.04g/mLat 20°C ；沸点    87°C at 13mm Hg(lit.)；折射率    n20/D 1.453(lit.)。除此之外，2-甲基丙烯酸酐还是易燃物质，湿度敏感。

合成

以甲基丙烯酸和乙酸酐为原料，采用精馏装置，通过酐交换反应可以合成2-甲基丙烯酸酐。对合成反应中主要条件进行实验研究，并对产物进行了红外光谱(FT-IR)，核磁共振氢谱(1 H NMR)分析。确定了最佳反应条件：在对苯二酚，吩噻嗪和氮氧自由基哌啶醇的复合阻聚体系下，n(甲基丙烯酸):n(乙酸酐)为 1.9:1，反应温度85～125 ℃，反应时间为4.5 h，回流比为1～2，压力为3.99 kPa。该工艺条件下，产品中甲基丙烯酸酐质量分数为95.09%，收率为 89.11%[1]。

改性研究

2-甲基丙烯酸酐可以改性胶原蛋白，采用单因素和正交试验研究所得的胶原蛋白乙烯基化改性条件为：温度50℃，反应时间2h，甲基丙烯酸酐的用量为1.5m L。通过核磁(~1H-NMR)和红外光谱(FT-IR)对乙烯基化改性前后的胶原蛋白进行表征，证明胶原蛋白被成功改性并在其分子链上引入C=C双键。对3种不同相对分子质量的胶原蛋白G1，G2和G3进行乙烯基化改性，发现小分子质量的胶原蛋白改性得到的乙烯基胶原蛋白的取代度较大[2]。

根据β-环糊精结构中羟基的不同活性，在其7个6-OH上接上PEG，然后利用2-甲基丙烯酸酐对β-环糊精剩余的2-OH和3-OH进行酯化，通过不对称单体2-甲基丙烯酰氧基乙基丙烯酸酯(MAEA)与半胱胺(CA)的交替点击反应可以合成一系列水母状双亲性树枝状大分子。研究结果表明，该系列的双亲性树枝状大分子结构准确，分子量分布窄，而且其在水溶液中的自组装体具有纳米粒径分布极窄等特征[3]。

应用

文献报道了一种光交联壳聚糖甲基丙烯酸纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，将2-甲基丙烯酸酐加入到壳聚糖溶液中，反应得到壳聚糖甲基丙烯酸；步骤S2，制备一定浓度的壳聚糖甲基丙烯酸溶液，加入光引发剂；步骤S3，将步骤S2制备的溶液加入到环己烷与正己醇的混合油相中，加入表面活性剂曲拉通X100，制备W/O微乳液法；步骤S4，步骤S3制备的微乳液经紫外光照射后，离心分离得到纳米粒子。本方法制备的纳米粒子，可用于包封蛋白质，多肽等生物大分子，维持其生物活性[4]。

2-甲基丙烯酸酐还可用于医用软骨修复剂的制备，属于医用材料制备技术领域。称取硫酸软骨素，明胶，透明质酸溶解于50mL磷酸缓冲盐溶液中，缓慢加入5mL2-甲基丙烯酸酐，58℃～62℃的环境下反应3h；将得到反应液装入透析袋，在50℃的去离子水中透析，将透析袋内的液体过滤，收集滤液，冻干储存；软骨修复剂前驱体和聚乙二醇混合即可。该过程制备的软骨修复剂无毒，无味，具有良好的生物相容性和机械性能，成本低廉，制备方法简单[5]。

参考文献

[1]王亚鑫,谢晖,黄莉,等.酐交换法制备甲基丙烯酸酐的研究[J].南京工业大学学报：自然科学版, 2019, 41(6):6.DOI:CNKI:SUN:NHXB.0.2019-06-012.

[2]徐娜,王学川,任龙芳,等.甲基丙烯酸酐改性胶原蛋白的研究[J].中国皮革, 2018, 47(3):8.DOI:10.13536/j.cnki.issn1001-6813.2018-003-002.

[3]司晶星.双亲性树枝状大分子载体的合成及其自组装的研究[D].浙江大学.

[4]王志祥,杨倩,陈思语,等.一种光交联壳聚糖-甲基丙烯酸纳米粒子的制备方法:CN202011555900.4[P].CN112516323A.

[5]吴江,张国梁,刘连升,等.一种医用软骨修复剂及其制备方法:CN202011313664.5[P].CN112245395A.