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Amino-PEG3-amine(NH₂-PEG3-NH₂)介绍详情

更新时间:2026-04-22点击次数:12
    Amino-PEG3-amine 是一种双端氨基修饰的三聚乙二醇衍生物,化学名为 1,11 - 二氨基 - 3,6,9 - 三氧杂十一烷(1,11-Diamino-3,6,9-trioxaundecane),属于小分子双功能 PEG 链接剂(bis-PEG3-amine)。其核心优势在于两端高活性氨基中等长度 PEG 间隔臂的组合,兼具良好水溶性、生物相容性与灵活的反应性,是生物偶联、药物递送与材料表面功能化的关键工具分子。

一、基本信息与结构特征

项目核心详情
中文名称氨基 - 三聚乙二醇 - 氨基,双氨基三聚乙二醇
英文名称Amino-PEG3-amine, Bis-PEG3-amine, 1,11-Diamino-3,6,9-trioxaundecane
常用简称NH₂-PEG3-NH₂, H₂N-PEG3-NH₂
CAS 号929-75-9
分子式C₈H₂₀N₂O₃
分子量192.26 Da
化学结构H₂N-CH₂CH₂-O-CH₂CH₂-O-CH₂CH₂-O-CH₂CH₂-NH₂(三氧杂十一烷双端氨基)
纯度常见 95%、98%(HPLC/GC)
外观无色至淡黄色透明液体或低熔点固体(熔点约 25-30℃)
溶解性易溶于水、甲醇、乙醇、DMF、DMSO 等极性溶剂,微溶于氯仿等非极性溶剂
结构核心特点:
  • 双端氨基:两端均为伯氨基(-NH₂),提供对称的双功能反应位点,可实现分子交联或双向修饰

  • 三聚乙二醇间隔臂:三个乙二醇单元(-(O-CH₂CH₂)₃-)提供约1.2 nm的分子长度,兼顾灵活性与水溶性,降低空间位阻影响

  • 醚键骨架:氧原子均匀分布,赋予分子良好的柔韧性、生物相容性与抗蛋白吸附性能

  • 对称结构:两端反应活性一致,便于精确控制修饰比例与位点

二、物理化学性质

性质具体表现应用价值
亲水性强亲水性,logP≈-1.8,可显著改善修饰分子的水溶性提高疏水性药物的生物利用度,减少团聚
反应活性伯氨基 pKa≈9.5,在 pH 7-9 条件下可与多种活性基团反应生物偶联反应的理想 pH 区间,避免蛋白质变性
稳定性对热稳定(分解温度 > 200℃),对空气与水分稳定,不易氧化常温储存与常规实验操作的稳定性保障
毒性低毒性,PEG 链段具有良好生物相容性生物医药领域应用的安全性基础
氢键能力氨基可形成氢键,增强分子间相互作用用于材料表面改性,提高润湿性与附着力

三、合成方法(主流路线)

Amino-PEG3-amine 的合成以三聚乙二醇为原料,通过双端氨基化反应制备,核心步骤如下:

1. 标准合成路线(两步法)

步骤核心操作关键参数
双端活化三聚乙二醇与对甲苯磺酰氯(TsCl)在碱性条件(如吡啶)下反应,生成双对甲苯磺酸酯(PEG3-OTs₂)反应温度 0-5℃,TsCl 过量 1.2 倍,反应时间 12-24 h
氨基化PEG3-OTs₂与浓氨水反应,将磺酸酯基转化为氨基高压反应釜(10-15 atm),100-120℃,反应 24-48 h
纯化减压蒸馏、柱层析(硅胶,甲醇 / 二氯甲烷)或重结晶,去除杂质目标产物纯度可达 98% 以上
2. 替代合成策略
方法优势适用场景
叠氮化 - 还原法反应条件温和,副反应少,适合批量制备工业生产,提高产率(可达 70-80%)
Gabriel 合成法避免使用高压设备,氨基化选择性高实验室小规模合成,高纯度需求
氨解环氧乙烷衍生物原料易得,步骤简洁基础研究,快速合成

四、反应活性与功能化策略

双端氨基是 Amino-PEG3-amine 的核心反应位点,可与多种官能团发生高效反应,实现双向功能化:
反应类型靶标官能团常用试剂 / 条件应用场景
酰胺化反应羧基(-COOH)EDC/NHS 活化,pH 6.5-8.0蛋白质 / 多肽偶联,药物分子修饰
与 NHS 酯反应活化酯(-COO-NHS)室温,pH 7.2-8.5ADC 药物合成,抗体 - 药物偶联
还原胺化醛基(-CHO)/ 酮基(-CO-)NaBH₃CN 或 NaBH (OAc)₃,pH 4.5-5.5糖蛋白修饰,表面功能化
与异氰酸酯反应异氰酸酯(-NCO)无水条件,室温聚氨酯材料合成,交联剂应用
与环氧化物反应环氧基碱性条件,加热(50-80℃)表面涂层改性,高分子材料功能化
金属配位金属离子(如 Cu²⁺、Ni²⁺)中性 pH,室温金属纳米颗粒表面修饰,催化应用
功能化设计要点:
  • 等摩尔反应:控制反应物比例为 1:1,可实现单端修饰,保留另一端氨基用于后续反应

  • 交联应用:与双羧基化合物反应,形成 PEG 交联网络,用于水凝胶制备

  • 表面修饰:通过一端氨基固定于材料表面,另一端氨基用于生物分子偶联,构建生物传感器

五、主要应用领域

1. 生物医药领域(核心应用)

  • 抗体 - 药物偶联物(ADC)合成:作为双功能链接剂,连接抗体与细胞毒性药物,提供合适的空间间隔,优化药物释放动力学与靶向性

  • 蛋白质 / 多肽修饰:改善生物分子的水溶性、稳定性与体内半衰期,降低免疫原性

  • 药物递送系统:修饰脂质体、纳米颗粒等载体表面,提高生物相容性与血液循环时间,实现长循环与靶向递送

  • PROTAC 分子设计:作为连接子(Linker),连接靶蛋白配体与 E3 泛素连接酶配体,调控蛋白质降解

2. 材料科学与表面工程

  • 生物材料表面改性:修饰医用植入物(如支架、导管)表面,赋予抗血栓、抗细菌黏附与细胞相容性

  • 水凝胶制备:作为交联剂,与双羧基聚合物(如透明质酸、海藻酸钠)反应,制备生物相容性水凝胶,用于组织工程支架

  • 纳米材料功能化:修饰量子点、金纳米颗粒等表面,提高水溶性与生物相容性,用于生物成像与传感

  • 高分子材料改性:引入 PEG 链段,改善聚合物的亲水性、柔韧性与加工性能

3. 分析化学与生物技术

  • 生物传感器构建:固定抗体、酶等生物识别元件于传感器表面,提高检测灵敏度与特异性

  • 固相合成载体:作为间隔臂连接固相载体与活性基团,减少空间位阻,提高合成效率

  • 毛细管电泳涂层:修饰毛细管内壁,减少蛋白质吸附,改善分离效率

六、储存与使用注意事项

  1. 储存条件
    • 密封、干燥、阴凉处(2-8℃)保存,避免潮湿与高温(>40℃)

    • 长期储存建议 - 20℃冷冻,充氮气保护

    • 避免强光直射,防止氨基氧化

  2. 使用建议
    • 溶解时优先选择无水极性溶剂(如无水 DMF、DMSO),防止水分影响氨基反应活性

    • 反应体系需控制 pH 值:酰胺化与 NHS 酯反应建议 pH 7-9,还原胺化建议 pH 4.5-5.5

    • 氨基易被氧化,操作时尽量在惰性气体(如氮气)保护下进行,尤其是大规模反应

      修饰生物分子时,建议在 4℃下进行,减少蛋白质变性风险

      七、总结
Amino-PEG3-amine 凭借双端高活性氨基中等长度 PEG 间隔臂优良生物相容性,成为连接生物分子与材料的理想 “分子桥梁"。其对称结构与可控反应性使其在 ADC 合成、蛋白质修饰、药物递送与材料表面功能化等领域具有不可替代的地位。通过精确控制反应条件与修饰比例,可实现从分子水平到宏观材料的多功能设计,为生物医药与材料科学的创新提供强大工具。