提要 本文采用两种不同方法合成N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)，并以此单体与交联剂和引发剂等合成聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)。并对凝胶性质作研究，实验证明PINPA的相变温度33℃左右，能保持物质的生理活性，在生物、医学方面有极高的利用价值。

Study on the synthesis and nature of temperature sensitive water jelly

Zhang Yiying, et al

Abstract N－isopropyl acrylamide (NIPA) were synthesized by two different ways. poly N－Isopropyl acrylamide (PNIPA) was synthesized with the monomer of NIPA, cross linking agent and initialor et al. We studied on the property of jelly. The results showed that the phase change temperature of PNIPA is about 33℃ in which PINPA kept its physilogical activity. It is very valuable in the utilization in the biology and medicine.

Key words N-isopropyl acrylamide; Boly N-isopropyl acrylamide; physilogical activity phase transition temperature

凝胶是一类在化学、分子生物学上有着广泛应用的高分子物质，常作为层析及电泳的载体。本文对一种新的温度敏感性水凝胶—聚N－异丙基丙烯酰胺(PNIPA)的合成及性质做了一些研究。

1 材料与方法

1.1 仪器及药品

微型化学制备仪器(南京14中学玻璃仪器厂)、丙烯酰氯、正丙胺、异丙胺、丙烯酰胺、溴代异丙烷、氯代叔丁烷、N-N-次甲基双丙烯酰氯等。

1.2 单体的合成

N－正丙基丙烯酰胺(NNPA)，由正丙胺与丙烯酰氯在碱存在下反应制备得到，粗产品经减压蒸馏提纯。NNPA为无色透明液体，b.p=129℃(1.2kPa)，n_b²⁰=1.4703，红外光谱分析结果与文献图谱一致。N－叔丁基丙烯酰胺由丙烯酰胺和氯代叔丁烷在碱基存在下，反应来制备。N－异丙基丙烯酰胺(NIPA)有两条路线合成，其一是由异丙胺和丙烯酰氯在碱存在下反应而得，粗产品经萃取、浓缩、重结晶提纯；其二是丙烯酰胺和溴代异丙烷为原料，按文献的提法，来制取产物。NIPA是白色针状结晶，m.p=59-62℃，红外图谱与标准图谱一致。

1.3 聚N－异丙基丙烯酰胺(PNIPA)水凝胶的合成

将一定量的单体，交联剂和引发剂溶于适量的蒸馏水中，在直径约为1cm的试管中，通N₂ 3min，密封试管放置15h以上，得到无色透明的凝胶。

1.4 凝胶性质的研究

透明溶胀的凝胶被加热到33℃左右时，变白变硬，体积收缩，因此相变温度PTT=33℃。在室温(25℃)下，凝胶溶胀透明，在加热33℃以上时，胶体缩小变白；再放进冷水浴冷却至室温，凝胶重新吸水溶胀，如此反复升温降温观察凝胶的溶胀和消溶胀可逆现象，测定溶胀率的方法：凝胶溶胀于蒸馏水中，室温25℃，放置24h，称重为W₂，真空恒温干燥24h，凝胶呈无色透明硬块，称量为W₁，则平衡溶胀率可由下式计算：

R₁=25.0(T=9%，C=3%，t=25℃)

R₂=22.2(T=8%，C=2%，t=25℃)

2 结果

2.1 单体的合成路线和条件

单体的结构式是：CH₂=CH-CO-NH-R (R=-CH₂CH₂CH₃，-CH₂-CH(CH₃)₂，-CH(CH₃)₂)本文采用两条不同的合成路线：①CH₂=CH-CO-X+RNH₂→CH₂=CH-CO-NH-R+HX，酰卤的反应活性很高，反应速度快且剧烈，必须采取有效措施控制副反应。②CH₂=CH-CO-NH₂+RX→CH₂=CH-CO-NH-R+HX，该反应控制在室温至60℃，反应时间3～5h。

2.2 单体的分离与提纯

N－正丙基丙烯酰胺是液态，沸点很高，粗产品提纯时即使在减压的情况下也有部分单体聚合，造成产率低，N－异丙基丙烯酰胺沸点更高，又易溶于水，这给分离提纯带来一定的困难，本文对NIPA的提纯发现溶剂萃取—重结晶是较好的分离方法。

2.3 投料单体组成对凝胶性能的影响

投料单体组成用T和C表示：

配比应控制在2%≤T≤10%，1%≤C≤4%范围内。

3 讨论

聚合温度对凝胶形成的影响，实验发现，在25℃以下进行反应能得到均匀透明有弹性的凝胶。这是因为聚合反应是放热反应，聚合物本身对温度很敏感，因此采用低温较好。

3.2 交联剂浓度C对水凝胶相转变程度影响较大，C较低时合成的凝胶低于相转变温度有较大的溶胀度率。C大于8%时，溶胀比没有突跃性变化。

3.3 我们准备用PNIPA水凝胶装柱截留不同分子量的大分子溶液。还打算在PNIPA上偶联抗体，作相分离免疫测定。

(1998-10-15收稿 1998-11-17修回)