義守大學
生物技術與化學工程研究所
碩士論文
親水基團對含有聚丙二醇疏水鏈之兩
性分子其液向型液晶相行為之影響
The effect of hydrophilic head groups on the
formation of lyotropic liquid crystalline phases
of amphiphiles containing poly(propylene
glycol) hydrophobic chain ends
研 究 生:洪崧銓
指導教授:歐信宏
親水基團對含有聚丙二醇疏水鏈之兩
性分子其液向型液晶相行為之影響
Effect of poly(propylene glycol) on the
formation of lyotropic liquid crystalline phases
of amphiphiles containing glycerol
研 究 生：洪 崧 銓 Student：Sung-Chuan Hung
指 導 教 授 ： 歐 信 宏 Advisor：Shin-Hong Ou
義 守 大 學
生物技術與化學工程研究所
碩士論文
A Thesis
Submitted to Graduate Institute of Biotechnology and Chemical
Engineering
I-Shou University
in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Master degree
in
Biotechnology and Chemical Engineering
January , 2015
摘要
非薄層液向型液晶之 Reversed bicontinuous cubic phase (V2)與 Reversed
hexagonal phase (H2)晶相結構可作為藥物釋放之載體，因為晶相結構中具有特 殊的奈米水通道，讓藥物在其中的水通道中移動，可達到緩慢釋放的目的。 本 研 究 使 用 分 子 量 340 、 1000 、 2500 三 種 之 Poly(propylene glycol)monobutyl ether (PPG-OH)作為液晶兩性分子之疏水端長鏈，設計甘油 酯 兩 性 分 子 (Poly(propylene glycol)-glyerol; PPG-Gly) 與 醣 類 兩 性 分 子 (Poly(propyleneglycol)-glucosamine; PPG-Glc)，因為 PPG-OH 擁有甲基分支結 構可增加疏水端截面積，讓晶相趨於 Reversed phase 堆積，並藉由不同分子量 之 PPG-OH 來控制疏水端鏈長，以此調控晶相:
(一)針對 PPG-Gly，探討以 PPG-OH 作為疏水端長鏈之甘油酯兩性分子的液晶 相行為。此外與所設計 PPG-Gly 具有相同親水基團之 Glyceryl monooleate (GMO)已被證實在大量水中可以穩定的形成 V2與 H2晶相，適合作為藥物釋
放載體。因此將 PPG-Gly340 及 PPG-Gly1000 添加於 GMO 中，來了解不同疏 水鏈長度對晶相轉換的溫度與晶相形成之影響。 (二)葡萄糖胺是常見又容易取得的營養品，在許多文獻中已證實對人體沒有毒 性且人體容易分解，故設計葡萄糖胺做為親水基團，合成 PPG-Glc，探討以 PPG-OH 作為疏水端長鏈之醣類兩性分子的液晶相行為。以及添加不同疏水 鏈長度之 PPG-Glc(1000、2500)於 PPG-Glc340 中，探討改變疏水端長鏈長度， 對 PPG-Glc 的晶相影響。
本研究在合成 PPG-Gly 與 PPG-Glc 上皆是使用不同分子量之 PPG-OH 為 合成起點，將 PPG-OH 接上 Succinic anhydride 形成 PPG-Acid，PPG-Acid 接 上 Solketal 後得到 PPG-Solketal，再打開 Solketal 上的環狀結構便可得到 PPG-Gly ； 而 PPG-Acid 接 上 活 性 較 高 的 N-hydroxysuccinimide 得 到 PPG-NHS，再和 D-(+)-Glucosamine 反應便可得 PPG-Glc。
研究中顯示 PPG-Gly 分子過於舒柔，無法自行形成液晶相，因此進一步將 PPG-Gly 加進 GMO 中，探討 PPG-Gly 對 GMO 的晶相影響。GMO 在低含水 量會以 Lα方式排列，提高含水量 GMO 會朝向 V2晶相堆積。由於自行合成的
GMO 有異構物 2- monoolein，以致無法在高溫環境產生 H2晶相排列。添加設
計的兩性分子 PPG-Gly340、PPG-Gly1000 在 GMO 中，對 GMO 的 Pn3m 晶 格 a 值、晶相轉換溫度、晶相溫度範圍皆有不同的影響效應。PPG-Gly340 加 入 GMO 中，疏水端的分支結構，加快 GMO Lα-V2(Ia3d)- V2 (Pn3m)晶相轉變，
也因為疏水端的分支結構，兩性分子排列後略為增加了晶格 a 值，卻無法讓 GMO 產生 H2的堆積；PPG-Gly1000 滲入 GMO 中，加快 GMO Lα-V2(Ia3d)- V2
(Pn3m)晶相轉變，卻因為 PPG-Gly1000 與 GMO 分子共同排列之後，突出的 PPG-Gly1000 疏水端長鏈，為了融入晶格排列，在疏水端位置上擠壓了 Pn3m 排列，讓晶格略為傾斜，使 Pn3m 晶格 a 值降低。PPG-Gly340 和 GMO 的分 子長度相近，無法填補 H2晶相堆積的空白區域，所以添加 PPG-Gly340 在 GMO
中，無法幫助 GMO 形成 H2晶相；PPG-Gly1000 提供較長的疏水端鏈長，加
入 GMO 中能填補 H2晶相堆積的空白區域，讓 GMO 發展 H2晶相。透過 SAXS
加熱實驗觀察，PPG-Gly1000 加入 GMO 中隨著溫度的上升，在 V2(Pn3m)轉 換 H2晶相時，會有晶相共存現象。 由於 PPG-Glc 由葡萄糖胺作為親水基團，該醣類兩性分子會在高含水量 的環境下溶解，因此使用 20wt.%含水量的 PPG-Glc340 進行探討。20wt.%含 水量的 PPG-Glc340 有 Lα、V2、H2晶相，當 PPG-Glc1000 加入 PPG-Glc340 中，讓 H2晶相形成溫度降低約 20°C，以及 H2溫度範圍約從 30°C 拓展到 40°C，
因為 PPG-Glc1000 提供的疏水端長鏈可以填補 H2堆積的空缺區域，幫助晶相
以 H2方式堆列；PPG-Glc2500 可以幫助降低 PPG-Glc340 的 V2形成溫度，卻
無法形成 H2晶相產生，可能是 PPG-Glc2500 擁有更長的疏水端鏈長，在晶相
堆積上擾亂因素大於堆積的幫助。
PPG-Gly 因為親水基團的作用力小，兩性分子過於舒柔，無法自行在水 中形成 Reversed phase 晶相，而添加在 GMO 中可以加速 V2的晶相轉換與幫
助 GMO 發展 H2晶相；PPG-Glc340 因為葡萄糖胺作為親水基團，環狀的結構
作用力較強，在親水端可形成堆積，故 PPG-Glc340 能在低含水量中堆積 Lα、 V2、H2晶相。PPG-OH 藉由不同的分子長度，接上不同的親水基團，顯現出
Abstract
In order to prepare a nonlamellar lyotropic liquid crystalline structure, especially reverse bicontinuous cubic phase (V2) and reverse hexagonal phase (H2),
amphiphiles (PPG-Gly 340 and 1000; PPG-Glc 340, 1000, and 2500) containing poly(propylene glycol)s (PPG-OH) of different molecular weights (340, 1000 and 2500) as hydrophobic chains and glycerol or glucosamine as head groups were synthesized and investigated by optical microscopy and small angle X-ray scattering.
The proposed amphiphiles were synthesized firstly by the reaction of poly(propylene glycol) monobutyl ether with succinic anhydride to convert the hydroxyl end groups to carboxylic acid. For PPG-Gly, the thus-formed acid was connected with solketal by ester linkage and the protecting groups were removed by acid. PPG-Glc was synthesized by activating the thus-formed acid with N-hydroxysuccinimide and then be amidated with glucosamine.
For PPG-Gly 340 and PPG-Gly 1000, no lyotropic liquid crystalline phase could be observed probably due to the flexibility of PPG-OH. The effect of poly(propylene glycol) on the developments of reverse bicontinuous cubic phase (V2) and reverse hexagonal phase (H2) was further examined by the mixing of
PPG-Gly with glyceryl monooleate (GMO), which has been well studied. The addition of PPG-Gly to GMO expedites the lamellar-Ia3d (V2)-Pn3m (V2) transformation of the hydrated GMO. Poly(propylene glycol)s of different chain lengths show rather different effects on both the phase behavior and the dimension
the addition of PPG-Gly1000. In contrast, the addition of PPG-Gly 340 increases the dimension by less than 5%. This result is explained by the hydrophobic chain splay. From polarizing optical microscopy, the addition of PPG-Gly 1000 to GMO enhances the formation of H2 phase substantially. The appearance of the H2 phase lasts for a temperature range of ca. 23℃. It was also found that the H2 phase
coexists with the Pn3m phase and does not disappear at the same temperature, indicating a distribution of compositions of the hydrated PPG-Gly 1000/GMO mixtures.
In contrast to PPG-Gly, PPG-Glc 340 exhibits Lα、V2、H2 phases at 20 H2O
wt%. It indicates that a strong head group interaction is required to develop lyotropic liquid crystalline phase for amphiphiles containing PPG-OH. The formation of liquid crystalline phase behavior was disturbed at high water content (~above 40wt%) because of the higher solubility of PPG-Glc 340 in water. Hydrated PPG-Glc 1000 and PPG-Glc 2500 cannot display liquid crystalline phases. The effect of chain length was examined by the addition of PPG-Glc 1000 and PPG-Glc 2500 to PPG-Glc 340 at 20 H2O wt%. The addition of PPG-Glc 1000 to PPG-Glc 340 enhances the formation of H2 phase substantially. On the
other hand, H2 phase cannot be observed on the addition of PPG-Glc 2500. These results show that a suitable chain length is required for the formation of H2 phase.
誌謝
本論文得以完成，特別感謝指導教授歐信宏博士，在學生研究所求學期 間， 對於研究上的細心指導及諄諄教誨，在待人處世上也給予學生許多的教 導與啟蒙。在最後論文即將完成之際，不吝其煩地給我最專業的知識予以幫 助，所以本論文才得以完成。在此，本人對歐信宏博士致上最誠摯的感謝。 感謝中興大學吳宗明教授與義守大學戴宏哲教授，二位教授能在百忙之 中能撥空擔任學生的口試委員，以及對於學生在實驗研究、理論知識以及儀 器上給予我幫助，非常感謝二位教授。 研究期間，感謝學長國展、育菖與學弟建智學妹儀秀，在實驗上的指導 與幫助。感謝同學裕傑、昆哲、閔凱、子晉、岱沂、雯苓、柏辰、婉瑜及貞 懿對我實驗儀器上的幫助與生活上的鼓勵。 感謝父母在精神上給予支持及關懷，以及在物質上給予我溫飽好讓我可 以專心於研究與課業，同時在健康上更是百般照料，因此能安心安穩的完成 學業，僅以此論文獻上我最真誠的感謝。 本論文能得以完成要感謝的人太多了，如有遺漏還請多多包涵，以本論 文之誌謝來感謝所有關心照顧我的家人、老師與朋友。總目錄
摘要 ... I Abstract ... IV 誌謝 ... VI 總目錄 ... VII 圖目錄 ... X 表目錄 ... XV 第一章 文獻回顧與相關原理應用 ... 1 1-1 何謂液晶 ... 1 1-1-1 液晶的歷史 ... 1 1-1-2 液晶的分類 ... 2 1-1-3 液向型液晶的排列 ... 3 1-1-4 甘油酯兩性分子 ... 7 1-1-5 醣類兩性分子 ... 10 1-2 晶相的檢測 ... 12 1-2-1 偏光顯微鏡 ... 12 1-2-2 小角度 X 光散射儀(SAXS) ... 13 1-3 研究動機與目的 ... 15 第二章 實驗設備與合成方法 ... 18 2-1 藥品與儀器 ... 18 2-1-1 藥品 ... 18 2-1-2 儀器 ... 20 2-2 藥品純化 ... 21 2-2-1 三乙胺純化 ... 21 2-2-2 二氯甲烷的除水純化 ... 222-3 Glyceryl monoolein (GMO)之合成 ... 24 2-3-1 Oleic-solketal 之合成 ... 25 2-3-2 GMO 之合成 ... 25 2-4 PPG-Gly 340、1000 之合成 ... 27 2-4-1 PPG-Acid 340 之合成 ... 28 2-4-2 PPG-Solketal 340 之合成 ... 29 2-4-3 PPG-Gly 340 之合成 ... 30 2-4-4 PPG-Acid1000 之合成 ... 30 2-4-5 PPG-Solketal1000 之合成 ... 31 2-4-6 PPG-Gly1000 ... 32 2-5 PPG-Glc 340 、1000、2500 之合成 ... 33 2-5-1 PPG-Acid(340、1000) ... 34 2-5-2 PPG-NHS 340 之合成 ... 34 2-5-3 PPG-Glc 340 之合成 ... 35 2-5-4 PPG-NHS 1000 之合成 ... 36 2-5-5 PPG-Glc 1000 之合成 ... 37 2-5-6 PPG-Acid2500 之合成 ... 38 2-5-7 PPG-NHS 2500 之合成 ... 39 2-5-8 PPG-Glc 2500 之合成 ... 40 2-6 偏光顯微鏡與小角度 X-ray 散射儀(SAXS)之檢測樣品製作 ... 41 2-6-1 PPG-Gly 之偏光顯微鏡試片 ... 42 2-6-2 PPG-Gly 偏光顯微鏡觀測條件 ... 43 2-6-3 PPG-Glc 之偏光顯微鏡試片 ... 43 2-6-4 PPG-Glc 偏光顯微鏡觀測條件 ... 44 2-6-5 XRD 檢測樣品製作 ... 44
2-6-6 SAXS 檢測條件 ... 45
第三章 PPG-Gly 之合成討論/PPG-Glc 之合成討論 ... 46
3-1 Glyceryl monooleate (GMO)之合成 ... 46
3-2 PPG-Acid (340、1000)之合成 ... 49 3-3 PPG-Acid2500 之合成 ... 51 3-4 PPG-Solketal(340、1000)之合成 ... 53 3-5 PPG-Gly(340、1000)之合成 ... 55 3-6 PPG-NHS340、PPG-NHS1000 之合成 ... 57 3-7 PPG-Glc340、PPG-Glc1000 之合成 ... 59 3-8 PPG-NHS2500 之合成 ... 61 3-9 PPG-Glc2500 之合成 ... 65 第四章 PPG-Gly 結果與討論 ... 74
4-1 Glyceryl monooleate (GMO)的晶相轉變 ... 74
4-2 添加 PPG-Gly340、1000 對 GMO 之 Lamellar phase(Lα)影響 ... 77
4-3 添加 PPG-Gly340、1000 對 GMO 之 Reversed bicontinuous cubic phase (V2) 影響 ... 78
4-4 控制樣品含水量在 50%wt，添加 PPG-Gly340、1000 對 GMO 影響 84 4-5 固定含水量 60%wt，探討 2.5mole% PPG-Gly1000 添加在 GMO 中 H2 的晶相轉換 ... 87 第五章 PPG-Glc 結果與討論 ... 90 5-1 含水量對 PPG-Glc340 的晶相影響 ... 90 5-2 控制含水量在 20wt%，探討添加 PPG-Glc1000 在 PPG-Glc340 中對 PPG-Glc340 晶相影響 ... 93 5-3 在含水量 20%之下，添加 PPG-Glc2500 對 PPG-Glc340 晶相影響... 96 第六章 結論 ... 100 參考文獻 ... 102
圖目錄
圖 1-1-2-1 液晶分子結構 ... 2
圖 1-1-2-2 兩性分子 ... 2
圖 1-1-3-1 兩性分子濃度變化之晶相圖 ... 3
圖 1-1-3-2 左：Normal phase 右：Reversed phase ... 3
圖 1-1-3-3 左：Normal phase，ν/a0lc＜1 中：Lamellar phase ν/a0lc＝1 右：Reversed phase，ν/a0lc＞1 ... 5
圖 1-1-3-4 (a)Lamellar phase(b)Reversed hexagonal phase(c)Reversed bicontinuous cubic phase ... 5
圖 1-1-3-5 (a) Im3m (b)Ia3d (c)Pn3m ... 6
圖 1-1-3-6 灰色區塊表示 Reversed hexagonal phase 堆積的空缺區域 ... 6
圖 1-1-4-1 GMO 之分子結構圖 ... 7
圖 1-1-4-2 (a)olyeyl glycerate (b)phytanyl glycerate , (c)phytantriol ... 8
圖 1-1-4-3 疏水端長鏈加長能增加疏水截面積 ... 8
圖 1-1-4-4 14:1c9 與 18:1c9 之比較 ... 9
圖 1-1-5-1(a) Mal2(Phyt)2 (b) β-Mal2(Phyt) ... 10
圖 1-1-5-2 四種醣類之兩性分子 ... 11
圖 1-1-5-3 Mal2(Phyt)2、Mal3(Phyt)2、Mal5(Phyt)2水含量分布晶相圖 ... 11
圖 1-2-1-(a) Lamellar phase(Lα) (b) Isotropic (c) Reversed hexagonal phase ... 12
圖 1-2-1-2 偏光顯微鏡 ... 13
圖 1-2-2-1 (a)Ia3d(b) Pn3m (c) Reversed hexagonal phase (d)micellar cubic Fd3m ... 14
圖 1-3-1 Poly(propylene glycol)monobuyl ether) ... 16
圖 2-2 回流裝置及蒸餾裝置 ... 23
圖 2-3 Glyceryl monoolein 合成流程圖 ... 24
圖 2-5 PPG-Glc 合成流程圖 ... 33 圖 2-6 機械式混合器材. ... 42 圖 2-6-1 PPG-Gly 體系偏光顯微鏡試片製 ... 42 圖 2-6-3 PPG-Glc 體系偏光顯微鏡試片製 ... 43 圖 2-6-5 加熱 XRD 樣品製作 ... 44 圖 3-1-1 純化前之 Oleic solketal NMR 圖譜 ... 46 圖 3-1-2 殘留 Oleic acid 與雜質之訊號 ... 47 圖 3-1-3 Oleic-Solketal 純化後之 NMR 圖譜 ... 47 圖 3-1-4 左:未切開 Oleic-Solkeatl NMR 圖 右：切斷 Oleic-Solketal NMR 圖 ... 48 圖 3-1-5 GMO 之 NMR 圖譜 ... 49 圖 3-2-1 PPG-Acid340 之 NMR 圖譜 ... 50 圖 3-2-2 PPG-Acid 1000 之 NMR 圖譜 ... 50 圖 3-3-1 PPG-OH 2500 之 NMR 圖譜 ... 52 圖 3-3-2 PPG-Acid 2500 摩爾比 1:6:6:2 合成 NMR 圖 ... 52 圖 3-3-3 PPG-Acid2500 摩爾比 1:10:10:2 合成 NMR 圖 ... 53 圖 3-4-1 PPG -Solketal340 之 NMR 圖譜 ... 54 圖 3-4-2 PPG -Solketal1000 之 NMR 圖譜 ... 54 圖 3-4-3 PPG -Solketal340 於 45℃反應之 NMR 圖譜 ... 55 圖 3-5-1 左：45°C 油浴下反應 NMR 圖 右：55°C 猶豫下反應 NMR 圖 .... 56 圖 3-5-2 PPG-Gly340 之 NMR 圖譜 ... 56 圖 3-5-3PPG-Gly1000 之 NMR 圖譜 ... 57 圖 3-6-1 PPG-NHS 340 之 NMR 圖譜 ... 58 圖 3-6-2 PPG-NHS 1000 之 NMR 圖譜 ... 58 圖 3-7-1 PPG-Glc340 之 NMR 圖譜 ... 60 圖 3-7-2 PPG-Glc1000 之 NMR 圖譜 ... 60
圖 3-7-3 PPG-Glc 溶於正己烷的雜質 NMR 圖譜 ... 61 圖 3-8-1 PPG-2500NHS 摩爾比 1:1.5:1 經一次純化後 NMR 圖... 62 圖 3-8-2 PPG-2500NHS 摩爾比 1 : 2 : 1 經一次純化後 NMR 圖... 62 圖 3-8-3 經 silica gel 純化後之 PPG-2500NHS NMR 圖 ... 63 圖 3-8-4 PPG-NHS2500 之 NMR 圖 ... 64 圖 3-9-1 PPG-Glc2500 合成實驗(一) NMR 圖 ... 66 圖 3-9-2 PPG-Glc2500 合成實驗(二) NMR 圖 ... 66 圖 3-9-3 左圖：實驗(一)PPG-NHS2500 近乎消失 右圖：實驗 (二)PPG-NHS2500 殘餘量高 ... 67 圖 3-9-4 實驗(一)三氯甲烷產生的雜質 ... 67 圖 3-9-5 PPG-Glc2500 合成實驗(二)雜質... 68 圖 3-9-6 PPG-Glc2500 合成實驗(三)雜質... 69 圖 3-9-7 右圖：合成實驗(二)之 PPG-NHS2500 殘餘 左圖：合成實驗(三)之 PPG-NHS2500 殘餘 ... 69 圖 3-9-8 PPG-Glc2500 合成測試(四)-酸性環境反應 NMR 圖 ... 70 圖 3-9-9 PPG-Glc2500 合成實驗(五)-PPG-Glc2500 水相 NMR 圖... 71 圖 3-9-10 PPG-Glc2500 合成實驗(五)-PPG-Glc2500 正己烷相 NMR 圖 ... 72 圖 3-9-11 左圖:PPG-Glc2500 反應 8 小時 右圖：PPG-Glc2500 反應 16 小時 ... 72 圖 3-9-12 PPG-Glc2500 NMR 圖譜 ... 73 圖 4-1-1 GMO 於 20wt.%含水量室溫 OM 圖... 75 圖 4-1-2 文獻使用之 GMO 晶相分布圖 ... 75 圖 4-1-3 GMO 於含水量 30wt%、40wt%、45wt%、50wt%之 SAXS 訊號 ... 76 圖 4-3-1 (A)GMO 含水量改變之 SAXS 圖譜 (B)添加 3mole%-PPG-Gly340, 含水量改變之 SAXS 圖譜 (C)添加 3mole%-PPG-Gly1000,含水量改變之 SAXS 圖譜 ... 79
圖 4-3-2 在 60wt.%含水量下添加 PPG-Gly 晶格 a 值趨勢圖 ... 83 圖 4-3-3 添加 9mole% PPG-Gly1000 在含水量 60wt.%GMO SAXS 圖 ... 83 圖 4-4-1 Reversed hexagonal phase 堆積時灰色區域表示堆積的空缺 ... 85 圖 4-4-2 固定 50wt.%含水量，添加 PPG-Gly1000 於 GMO 後的 H2晶相溫度範 圍... 86 圖 4-4-3 3mole%滲入 GMO，改變含水量百分比之 H2溫度範圍 ... 87 圖 4-5-1 控制含水量在 60wt.%，GMO 含 2.5mole%-PPG-Gly1000 V2轉換 H2之 SAXS 圖譜 ... 88 圖 4-5-2 60wt.%含水量下 PPG-Gly1000 混合 GMO 摩爾組成 2.5/97.5 OM 圖 ... 89 圖 5-1-1 PPG-Glc340 各含水量之晶相溫度範圍趨勢圖 ... 91 圖 5-1-2 (A)20wt.%含水量之 PPG-Glc340 室溫下 OM 圖(B)30wt.%含水量之 PPG-Glc340 室溫下 OM 圖(C)50wt.%含水量之 PPG-Glc340 室溫下 OM 圖 (D)60wt.%含水量之 PPG-Glc340 室溫下 OM 圖 ... 92 圖 5-2-1 控制含水量在 20wt%下，添加 PPG-Glc1000 在 PPG-Glc340 之晶相溫 度範圍趨勢圖 ... 95 圖 5-2-2 (A)添加 1mole%PPG-Glc1000 在 PPG-Glc340 中,80°C OM 圖(B)添加 4mole%PPG-Glc1000 在 PPG-Glc340 中,80°C OM 圖 (C)添加 8mole%PPG-Glc1000 在 PPG-Glc340 中,80°C OM 圖 (D)添加 9mole%PPG-Glc1000 在 PPG-Glc340 中,80°C OM 圖 ... 95 圖 5-3-1 控制含水量在 20wt.%下，添加 PPG-Glc2500 在 PPG-Glc340 之晶相 溫度範 ... 96 圖 5-3-2 控制含水量在 20wt.%下，添加 PPG-Glc1000 與 PPG-Glc2500 之 V2 溫度比較 ... 97
圖 5-3-3 固定含水量在 20wt.%下，PPG-Glc340/PPG-Glc1000/PPG-Glc2500 = 95.5/4/0.5 (mole% / mole% / mole%)，45°C 下 OM 圖。 ... 96
表目錄
表 3-9-1 PPG-Glc2500 合成與純化測試 ... 65 表 4-1 偏光顯微鏡下 GMO 於不同含水量的晶相溫度範圍 ... 74 表 4-2 含水量 20wt.%，lamellar phase 之 SAXS d-spacing... 77 表 4-4 控制含水量在 50wt.%，添加 PPG-Gly1000 在 GMO 中的晶相溫度範圍 ... 84 表 5-1 偏光顯微鏡下 PPG-Glc340 量之晶相溫度範圍 ... 90 表 5-2 添加 PPG-Glc1000 於 20wt.%含水量 PPG-Glc340 之晶相溫度範圍 .... 93 表 5-4-2 在 20wt.%含水量下 PPG-Glc340 、PPG-Glc1000、PPG-Glc250晶相溫 度範圍 ... 98
第一章 文獻回顧及相關原理應用
1-1 何謂液晶
1-1-1 液晶的歷史
液晶，同時具有固體的規則性與液體的流動性，擁有這兩種性質的液晶 可以在醫學或工程上有廣泛的用途。液晶的發現，最早在 1888 年由奧地利植 物學家 F.Reinitzer 將安息香膽固醇酯(cholestery benzonate)加熱至 144.5°C 時 呈現混濁狀態，持續升溫至 178.5°C 後，安息香酸膽固醇酯存混濁狀態變成 透明的液體，之後冷卻降溫至 145.5°C 下，再次回到混濁狀態，後來物理學 家 Otoo Lehman 的出現與偏光顯微鏡的應用，證實此物質是具有組織方向性 的液體，稱為液晶(Liquid Crystal)。
1-1-2 液晶的分類
液晶形成原因不同，在分類上也有所不同，現今基本上分為兩大類，為 熱向型液晶(Thermotropic liquid crystal)與液向型液晶(Lyotropic liquid crystal)。 (一) 熱向型液晶(Thermotropic liquid crystal)：藉由溫度改變讓分子獲得足夠動能，破壞原本的晶格結構而開始產生流 動性，因而形成某種排列方式來呈現液晶晶相。通常結構是分子具有較堅硬 的 核 心 部 分 R(rigid core) ， 以 及 柔 軟 長 鏈 F(flexible side chain) 組 成 ( 圖 1-1-2-1)，其中長鏈一般由 alkyl 或 alkoxyl group 組成。
R R F F Y 圖 1-1-2-1 液晶分子結構 堅硬核心部分 R 與柔舒長鏈 F 在某適當比例下會形成液晶相，但目前無 法預估其值。
(二) 液向型液晶(Lyotropic liquid crystal)：
將液晶分子溶於溶劑當中，藉由兩性分子濃度與溫度改變而形成液晶 相，常見的溶劑為水。液向型液晶分子皆為兩性分子(amphiphiles)，為一端極 性 親 水 基 (Hydrophilic head group) 與 另 一 端 非 極 性 疏 水 基 (Hydrophobic group)(圖 1-1-2-2)組成。液晶分子的排列驅動力主要由疏水基團、親水基團與 水分子氫鍵、凡得瓦爾力..等的交互作用而來，藉由彼此的吸引力和排斥力， 排列出各種不同型態的液晶，而本研究也在於探討兩性分子的結構，對於此 種液晶的影響。
1-1-3 液向型液晶的排列
兩性分子溶於水中在一定濃度時，分子會以環境進行適合的堆積，其中 可簡單分為 Normal phase 、Lamellar phase(Lα)、Reversed phase 三個區塊來區
分，以 Lamellar phase(Lα)作為 Normal phase 與 Reversed phase 的分界點 (圖
1-1-3-1)，當兩性分子濃度較低時會往 Normal phase 相移動，此時兩性分子親 水端朝外與水接觸，疏水端長鏈於親水端內側，來維持分子與環境的帄衡； 當兩性分子濃度較高時，分子排列形式趨向於 Reversed phase，此時兩性分子 排列方式為疏水端朝外，親水端向內(圖 1-1-3-2)。
圖 1-1-3-1 兩性分子濃度變化之晶相圖
圖 1-1-3-1 中，兩性分子的濃度由左至右逐漸提高，分子排列形式依序為 Normal phase : Micelles(L1)、Cubic(I1)、Hexagonal(H1) 、Cubic(V1) ；Lamellar phase(Lα) ； Reversed phase : Cubic(V2) 、 Hexagonal(H2) 、 Cubic(I2) 、
Micelles(L2)。兩性分子濃度較低時，相對來說即是含水量較高，促使兩性分 子的排列方式能容納較多水分，此環境下 Normal phase 較具優勢；相反的當 水含量降低與兩性分子濃度提高，兩性分子以 Reversed phase 形態存在。除了 提高兩性分子的濃度，容易讓兩性分子處於 Reversed phase 之外，環境溫度較 高，也會容易驅動兩性分子朝向 Reversed phase，當疏水端長鏈因為環境溫度 的提升，使分子疏水端長鏈由全反式結構(all trans straight chain configuration ) 變成鈍式結構(gauche configuration)，所以提升疏水端的帄均截面積，使兩性 分子更容易趨於 Reversed phase。在應用上，Reversed phase 中的 Cubic(V2)
和 Hexagonal(H2)，因為非極性端位處晶格外側，內側是親水端排列成親水介
面，兩性分子堆積後形成親水通道，可作為藥物包覆，達到藥物緩慢釋放的 功用。
Tanford 等人為液晶相轉換架構出一個依據半定量(semi-quantitative)式 子：P=ν/a0lc，堆積參數 P (Packing Parameter)，P 值會隨兩性分子濃度與環境
溫度不同而改變，其中 V 為兩性分子疏水鏈體積(chain volume)，lc為疏水端
之臨界鏈長(critical chain length)，親水端結構(Head group)之有效截面積為 a0。當 P <1 為 Normal phase 此階段分子的流動性較高：其中 P＜1/3 時，分
子型態會以 Normal micelles phase 存在；1/3＜P＜1/2 為 Normal Hexagonal phase 堆積；當 P＝1 為 Lamellar phase 形式存在，也是 Normal phase 與 Reversed phase 的分界點；P＞1 為 Reversed Phases 屬於不易流動狀態之液晶 相，此時非極性端向外，親水端向內，也是在藥物釋放上的關鍵點條件所在， 從定義式可以得知，當分子疏水端截面積越大，親水基團截面積越小，容易 讓兩性分子趨於 Reversed phase 形式存在(圖 1-1-3-3)。
圖 1-1-3-3 左：Normal phase，ν/a0lc＜1 中：Lamellar phase ν/a0lc＝1
右：Reversed phase，ν/a0lc＞1
Lamellar phase(Lα)為一維層狀堆積排列而成的結構 (圖 1-1-3-4a) ，親水
端彼此對稱排列形成雙向水分子通道，曲線凹度為零。Reversed phase 中，V2
與 I2雖然皆為 Cubic 類別，差別在於 Reversed bicontinuous cubic phase (V2)
是具有奈米微結構的晶相(圖 1-1-3-4c)，而 I2是以 micelle 為基本單位堆積的
Reversed cubic phase，介於 V2和 I2之間的是 Reversed hexagonal phase，以圓
柱狀的排列堆積構成水分子通道的三維結構(圖 1-1-3-4b)。
(a) (b) (c) 圖 1-1-3-4 (a) Lamellar phase (b) Reversed hexagonal phase
其中 Reversed bicontinuous cubic phase (V2)為三維網狀結構，是由兩個不
同曲面所形成網狀結構之水分子通道，依曲面大小分為 P-surface、D-surface、 G-surface ，晶相結構有 Im3m(P)、Pn3m(D)和 Ia3d(G)三種(圖 1-1-3-5) 。 Reversed hexagonal phase(H2)在堆積上，疏水端長鏈所堆成疏水截面積會有空 缺區域(圖 1-1-3-6 灰色區塊)，所以在 H2堆積上，兩性分子需要提供較長的疏
水端長鏈來填補空缺，或者環境溫度的提升，使兩性分子鈍式結構增加，才 容易使兩性分子趨於 H2。
若 以 藥 物 釋 放 的 應 用 來 研 究 ， Reversed bicontinuous cubic phase 與 Reversed hexagonal phase 能夠應用親水基排列而成的水通道，達到釋放藥物 的目的，H2結構上水分子通道的長度比 V2結構更加狹長，能將釋放藥物的時
間延長，更適用於人體。
圖 1-1-3-5 (a) Im3m (b)Ia3d (c)Pn3m
1-1-4 甘油酯兩性分子
在液晶相型態中，從藥物釋放的應用觀點出發，希望能在接近人體的環 境處於 Reversed bicontinuous cubic phase(V2)或 Reversed hexagonal phase(H2)
的晶相狀態，換言之，就是兩性分子材料能夠在大量的水溶液環境中，能穩 定維持上述兩種 Reversed phase 晶相結構。由疏水端向外，親水端向內排列， 內側的親水截面所圍成的水通道來達到藥物釋放的效益，一些已發表的文獻 中 已 經 出 現 此 種 條 件 的 液 晶 材 料 誕 生 ， 其 中 最 具 代 表 性 的 是 Glyceryl monooleate (GMO) (圖 1-1-4-1)。 圖 1-1-4-1 GMO 之分子結構圖 GMO的優點為無毒且具有生物相容性及生物可降解性，適合做為藥物載 體，因為GMO本身溶解度低，所以在水中可以穩定存在Reversed bicontinuous cubic phase 或 Reversed hexagonal phase ， 而 除 了 GMO 之 外 ， 參 考 文 獻 “Hexosomes as a novel drug delivery system “ [9]也提及了其他和GMO一樣能 在高含水量的環境下，形成V2和H2的兩性分子(圖1-1-4-2)，以下為文獻中提及
的三種兩性分子 (a)olyeyl glycerate , (b)phytanyl glycerate ,(c)phytantriol， 這些分子結構有較小的親水端截面積與較大的疏水端截面積，使液晶分子往 Reversed phase中的V2和H2方式堆積。除了改變親水端截面積與疏水端截面積
趨於Reversed phase，例如olyeyl glycerate擁有不飽和雙鍵(圖1-1-4-2a)，雙鍵使 疏水端長鏈彎曲，提升兩性分子疏水端以鈍式結構存在，來增加疏水端截面 積(圖1-1-4-3)，讓晶相趨向V2和H2堆積；而增加疏水端長鏈的分枝結構，也利 於兩性分子趨向V2和H2堆積，phytanyl glycerate(圖1-1-4-2b)與phytantriol(圖 1-1-4-2c)在疏水端長鏈上擁有支鏈結構，因此增加疏水端截面積，讓液晶分子 趨向於V2和H2堆積。
圖1-1-4-2 (a)olyeyl glycerate (b)phytanyl glycerate , (c)phytantriol
“Ordered 2-D and 3-D nanostructured amphiphile self-assembly materials stable in excess solvent”[15]，這篇文獻資料中對於改變疏水端長鏈進行探討， 以不同疏水端之鏈長來對於Reversed phase進行研究，我們拿其中的14:1c9和 18:1c9出來做比較(圖1-1-4-4)，從(a)、(b)兩圖中可以發現，在含水量30%的 14:1c9 37°C條件下晶相為Reversed bicontinuous cubic phase，而有較長的疏 水鏈18:1c9的則在5%含水量 10°C條件即出現Reversed bicontinuous cubic phase，整體上觀察，18:1c9比14:1c9的Reversed bicontinuous cubic phase有更 高的含水量與溫度範圍，以及18:1c9擁有Reversed hexagonal phase晶相，說明 了當 疏水 鏈 長增 加 ，會 增加 疏 水端 截 面積 ， 將 液 晶晶 相 趨向 於 Reversed bicontinuous cubic phase或發展Reversed hexagonal phase晶相。
1-1-5 醣類兩性分子
醣類，又稱碳水化合物，是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生 物的總稱，通常由碳、氫與氧三種元素所組成，優點為在水中容易溶解且對 人體沒有毒性，加上是一種容易取得的材料，所以也有一些研究者使用醣類 的環狀結構作為兩性分子的親水端，再接上疏水長鏈製成碳水化合物液晶。 醣類兩性分子因為親水基團截面積大，本身不易形成 Reversed phase，所 以需要更大的疏水截面積，讓兩性分子導向 Reversed phase，例如 參考文 獻”Phase Behavior of Synthetic Phytanyl-Chained Glycolipid/Water Systems”[16] 中提到，作者自行合成的 Mal2(Phyt)2(圖 1-1-5-1a)，在含水量 73±3(wt%)時可形成 Reversed phase ，而另一液晶 β-Mal2(Phyt)之相行為(圖 1-1-5-1b)，在和
Mal2(Phyt)2相同含水量的條件下，只觀察到 Lamellar phase，而其他含水量條
件沒有 V2或 H2的發展。說明醣類之碳水化合物，必須採用大截面積的疏水
長鏈才能促成 Reversed phase 之形成。
圖 1-1-5-1(a) Mal2(Phyt)2 (b) β-Mal2(Phyt)
文章中也設計三種與Glc(Phyt)2相同疏水端的兩性分子，藉由增加親水基團的 大小來探討液晶晶相的變化(圖1-1-5-2)，結果兩個環狀醣類的Mal2(Phyt)2，在 含水量65%時有H2晶相產生，但三個環狀醣的Mal3(Phyt)2與五個環狀醣的 Mal5(Phyt)2，無法出現V2和H2的晶相結構(圖1-1-5-3)，因為在固定疏水端鏈長 的情況下，需要縮小親水端基團的截面積大小，才能讓分子趨向V2，H2結構。 圖 1-1-5-2 四種醣類之兩性分子
圖 1-1-5-3 Mal2(Phyt)2、Mal3(Phyt)2、Mal5(Phyt)2水含量分布晶相圖
這些文獻說明碳水化合物因為親水基團較大 ，不容易形成 Reversed phase，所以要讓兩性分子趨於 Reversed phase，則需擁有更大的的疏水端截面
積，或者固定疏水端截面積將親水端截面積縮小，來驅使醣類之兩性分子走 向 Reversed phase 晶相。
1-2 晶相的檢測
1-2-1 偏光顯微鏡
偏光顯微鏡是用於研究非等方向性晶相的一種顯微鏡(圖 1-2-1-2)，和普 通顯微鏡不同的是，其光源前有偏極器，稱為起偏鏡，當光線經起偏鏡跟分 析鏡呈 90°時，觀測之物質若為等向性(Isotropic)則無法通過光線，故觀測的 液晶晶相為 I1、V1、L1、I2、V2、L2，畫面則會呈現黑色的情況；觀測物質若 為非等方向性(anisotropic)時，經偏光後呈現出不同色彩的畫面，實例來說， Lamellar phase(Lα) 和 Reversed hexagonal phase 因為為非等方向性，以在偏光顯微鏡下觀測則會出現不同色彩的樣品畫面(圖 1-2-1-1)。
因此使用偏光顯微鏡進行觀測液晶相型態時，可以確認液晶是否為 Lamellar phase(Lα) 或 Reversed hexagonal phase，對於 I1、V1、L1、I2、V2、
L2晶相在偏光顯微鏡下皆為 Isotropic，所以無法確認為何種晶型，若需要對、 V1、V2晶相做進一步判定，則需要小角度 X-ray 散射儀(SAXS)來幫助判定。
(a) (b) (c)
圖 1-2-1-2 偏光顯微鏡
1-2-2 小角度 X 光散射儀(SAXS)
20 世紀中期，人們以固態纖維研究物質時，發現了小角度 X-ray 散射現 象，因而誕生小角度 X 光散射（Small-Angle X-ray Scattering, SAXS）。當 X-ray
照射到樣品上時，入射光周圍的角度範圍在2θ≤6 度，稱之為小角度，使用小 角度 X-ray 的散射儀，可以分析材料結構。目前 SAXS 被廣泛常運用在高分 子材料分析、生化材料結構分析、膠體物質分析、金屬結構分析，都可以提 供材料的晶型訊息，而在檢測液晶的晶相也使用 SAXS 進行量測，因為液晶 晶格比常見的固態晶格大，所以訊號通常會出現較低的角度範圍內，若使用 一般的廣角 X-ray 散射儀，則無法掃瞄出液晶晶相。 在前面幾節提到，使用偏光顯微鏡可以觀察晶相為 Lα或 H2，但偏光顯微 鏡觀察 V2晶型時是呈現 isotropic，所以必須仰賴 SAXS 判定樣品是否為 V2
晶型，以及確認為 V2之後，進一步分析材料屬於 V2中 Im3m 、Ia3d 、Pn3m 的何種晶相堆積。SAXS 除了辨別晶相何種結構之外，還可以藉由 d-spacing 來計算晶格 a 值大小，對於應用上能有進一步的探討。 SAXS 掃描後所得的訊號，已有文獻可以判定屬於何種晶相結構。在液 晶經過 X-ray 散射後會得到橫軸 2θ 縱軸 intensity 的訊號圖(圖 1-2-2-1)[7]，圖 中波峰所代表的數字為米勒指數，表示一組穿過一單位晶格的晶面族。
圖 1-2-2-1 (a)Ia3d(b) Pn3m (c) Reversed hexagonal phase (d)micellar cubic Fd3m
每一個波峰對應一組米勒指數(hkl)，而波峰可計算 d-spacing，再由各波 峰的 d-spacing 列出倒數比例值，最後測得波峰的比例值和文獻的比例值對
照，便可知為何種晶型，例如 Reversed bicontinuous cubic phase 中的 Ia3d，(hkl) 為(211)、(220)、(321)、(400)…，晶格比例為√6:√8:√14:√16，測定一個未知物 質後，依據所測得的 X-ray 圖譜的波峰位置得到一 2θ 值，所得 2θ 值除以 2 後帶入布拉格公式:2dsinθ=nλ，可以計算出 d-spacing，接著照此方法算出各波 峰的 d-spacing 後，將 d 值作為倒數計算比例(Shkl = 1/dhkl)，若計算出比例為 √6:√8:√14:√16…轉換後的比值為 1: 1.154702 : 1.527528 : 1.633 則可以確認為 Ia3d 的晶格。 以下為各種晶相的各波峰相對比率： lamellar :1 : 2: 3: 4 Ia3d: √6:√8:√14:√16:√20:√22:√24:√26 Pn3m: √2:√3:√4:√6:√8:√9:√10:√11:√12:√14:√16:√17 Im3m: √2:√4:√6:√8:√10:√12:√14:√16:√18:√20:√22:√24:√26 Reversed hexagonal phase : 1:√3:√4:√7:√9
除了確認晶型之外，SAXS 所得數據也能計算晶格 a 值(lattice parameter)，可 以了解內部奈米結構的具體大小。
1-3 研究動機與目的
人們研究液向型液晶已有幾十年的時間了，實際在生物醫學上的應用有 藥物釋放、生物感測器、蛋白質結晶…等，而我們的目的在於希望能夠設計 出一種液晶兩性分子當作藥物的載體用於藥物釋放上，藉由液晶相中的 Reversed bicontinuous cubic phase(V2)和 Reversed hexagonal phase(H2)所構成的 分子水通道，來達到藥物緩慢釋放的目的，也因為要適用於人體，故必須符 合無毒安全的藥物載體材料來製作液晶兩性分子，同時能夠在約略 37°C 的環
境中並且高含水量情況下，保有 V2或 H2的晶相結構。
本研究探討改變親水基團和疏水端長鏈對兩性分子的晶相影響。藉由市 面上購買的 Poly(propylene glycol)monobuyl ether (PPG-OH)，作為兩性分子 的疏水長鏈，設計兩種親水端基團的兩性分子來對晶相進行討論。藉由 PPG-OH(圖 1-3-1)的分枝長鏈之結構來增加疏水端截面積，幫助兩性分子形成 Reversed bicontinuous phase 或 Reversed hexagonal phase，同時使用不同分子量 的 PPG-OH 合成不同長度之疏水端鏈長，探討改變疏水端長度對於兩性分子 相行為的影響，最後再比較兩種不同的親水基團與 PPG-OH 合成的兩性分 子，探討不同親水基團對於兩性分子的相行為有何影響。
圖 1-3-1 Poly(propylene glycol)monobuyl ether 以下為兩種兩性分子： (一) PPG-Gly：在前面的章節中已有提到，GMO 的優點為無毒，且具有生物 相容性及生物可降解性的藥物載體，所以設計一個兩性分子與 GMO 類似 的親水基團，再以 PPG-OH 分子量 340 與 1000 的單支分岔長鏈，作為此 兩性分子之疏水長鏈，進而合成甘油脂兩性分子 PPG-Gly(340、1000)。探 討疏水端長鏈擁有單支分岔結構的 PPG-Gly(340、1000)之兩性分子，在晶 相上有何現象，再藉由添加 PPG-Gly 進入自行合成的 GMO，探討對於 GMO 的 Reversed phase 有何影響。
支分岔的長鏈，作為兩性分子之疏水端，親水端基團則使用葡萄糖胺，將 兩化合物合成醣類之兩性分子。使用葡萄糖胺當作親水端，因為氨基葡萄 糖常被用於關節炎的輔助治療，以及對人體無害，所以適合作為藥物包覆 使用。研究設計醣類兩性分子 PPG-Glc340 再晶相上有何現象，同時添加 PPG-Glc1000 與 PPG-Glc2500 於 PPG-Glc340 中，探討對於 PPG-Glc340 在晶相上有何影響。 改變疏水端之鏈長，探討兩性分子液晶的相行為，同時希望設計出來的 液晶兩性分子，能夠在接近人體的環境下以 V2或 H2晶相存在，最後再比較 二種不同親水基團液晶的差異，為本論文的研究動機與研究方向。
第二章 實驗設備與合成方法
2-1 藥品與儀器
2-1-1 藥品
實驗所使用的藥品出產公司及產品規格:
藥品 廠商 規格 4-(Dimethylamino) pyridine (DMAP)
Acetic acid Acetone Acetoneitrile Chloroform-D Chloroform Calcium chloride,granular Calcium hydride Dichloromethane Dimethyl sulfoxide-D6 Deuterium oxide Ethyl acetate Ethyl ether Ethyl alcohol Hydrochloric acid
Magnesium sulfate anhydrous Methanol
Molecular sieves, 4A, 3-5mm Molecular sieves, 4Å ＜5μ n-Hexane Alfa Aldrich ECHO CIL TEDIA Aldrich ACROS ECHO CIL CIL ECHO ECHO ECHO Aldrich SHOWA ECHO Lancaster Aldrich ECHO 99% 99.7% 95% 99% 99.8% 90% 95% 93% 99% 99.9% 99.9% 99% 99% 95% 37% 99% 98% 99%
N,N-Dicyclohexylcarbodiimide (DCC) Oleic acid
Potassium hydroxide
Poly(propylene glycol) monobutyl ether (MW:340) Poly(propylene glycol) monobutyl ether (MW:1000)
Poly(propylene glycol) monobutyl ether (MW:2500) Sodium carbonate
Sodium Chloride Crystal Sodium hydrogen carbonate
Sodium hydroxide Solketal
Sulfuric acid
Silica gel 0.063-0.2mm/70-230 mesh Tetrahydrofuran Triethylamine Phosphorus(V) oxide ACROS SHOWA SHOWA Aldrich Aldrich Aldrich SHOWA J.T.Baker SIGMA Riedel-deHaën ACROS Aldrich Macherey-Nagel ECHO Alfa SHOW 99% 95% 85% 99% 99% 99% 99.5% 99% 99.7% 99% 97% 95~97% 99% 99%
2-1-2 儀器
實驗所使用之儀器設備如下: 儀器廠商型號 廠商 規格 數位式分析天帄 Satorius CP224S 直立式真空減壓旋轉濃縮機 Eyela N-1000 水流抽氣機 Eyela A-3S 冷卻循環水槽 Saccer SR-321 電池加熱攪拌器 Mirak SP72725 電池加熱攪拌器 Cimarec SP131015 電池加熱攪拌器 Cimarce SP46925 PH/mV/Temp. MeterSuntex SP-701 超音波洗淨器 Delta D200-H 乾式真空泵浦 Panchum VP-60D 油式真空泵浦 Ulvac GCD-050A 熱風循環式烘箱 真空烘箱 Channel 微量吸管 100-1000μl Brand 03C8210 微量吸管 20-200 μl PZ HTL S.A LM200 偏光顯微鏡 NikonEclipe ME600 數位相機 Nikon Coolpix 950 超導核磁共振儀(400HZ) 浸入式冷卻機 毛細管 EPOXY Thin-Layer Chromatography 默克小角度 X 光散射儀 (1070mm 模式) 手持 UV 燈 氣密式針頭 Hamilton 1725RN 凍乾機 圓形蓋坡片 歐美加 16mm 圓形蓋坡片 歐美加 13mm
2-2 藥品純化
2-2-1 三乙胺純化
1. 取單頸圓底瓶加入 100 ml 三乙胺(Triethylamine ,TEA) ，接著加入約 3~4 顆氫氧化鉀(Potassium hydroxide , KOH) ，架上蒸餾系統後，持續攪拌及 水浴至溫度 90±2℃後，迴流一小時，再開始蒸餾 (見圖 2- 2)。 2. 為提高三乙胺的純度，蒸餾出的液體前段與後段約 5 ml 不收集。 3. 純化完成後需盡快進行合成反應，降低因放置過久而吸收到空氣中的水 氣。 注意事項: 1. 由於 TEA 是易揮發性液體，吸入過量對人體有害，高濃度蒸氣可能會引 起肺水腫，操作時，需戴防毒口罩。若呼吸有困難時，因立即就醫。 2. 未收集完之殘餘液體需倒入廢液桶存放。2-2-2 二氯甲烷的除水純化
1. 首先製備 18.5 wt.% 碳酸水溶液 300 ml。 2. 取 600 ml 的二氯甲烷倒入分液漏斗中，加入 30 ml 濃硫酸酸洗兩次，靜 置完全分層後取上層有機相，加入 150 ml RO 水水洗兩次，將有機相中 殘餘的酸洗出，之後取下層白色渾濁的有機相，再加入 18.5wt%碳酸水溶 液，用 150 ml 鹼洗兩次，取下層有機相，最後用 150 ml RO 水水洗兩次， 取下層澄清有機相後加入無水硫酸鎂後過濾。 3. 將濾液取出後再加入適量的氯化鈣二次除水過濾，重力過濾完之液體放 入單頸圓底瓶中加入 1~2g 氫化鈣，架上蒸餾系統後，持續攪拌，再將蒸 餾帄置於水浴溫度為 40±2℃後迴流一小時，再開始蒸餾(見圖 2- 2)。 4. 為了提高二氯甲烷的純度，蒸餾溶液的前段與後段約 5 ml 不收集。 5. 純化完成後需盡快進行反應，降低因放置過久吸收到空氣中的水氣的可 能。 注意事項: 1. 根據環保署物質安全資料表(MSDS)報告指出，二氯甲烷屬於易揮發溶 液，在非常高濃度下會造成肝及腎的損傷。因此需在抽氣櫃內操作，並 戴上防毒口罩。 2. 以碳酸鈉鹼洗時，容易產生大量的二氧化碳氣體，故建議在燒杯中進行 攪拌。 3. 濃硫酸是強酸，操作時需特別注意實驗安全。出 口 入 口
出口
入口
圖 2-2 回流裝置及蒸餾裝置2-3 Glyceryl monoolein (GMO)之合成
HO O Oleic acid 1. Solketal 2. DMAP 3. DCC O O O O Oleic-Solketal 80% Acetic acid O O HO HO GMO 圖 2-3 Glyceryl monoolein 合成流程圖2-3-1 Oleic-Solketal 之合成
1. 架設好三頸瓶後通入氮氣，以酒精燈烘烤三頸瓶內水蒸氣排出，去除水 氣。靜置回到室溫(25℃)再加入藥品。
2. 將 Oleic acid(1.13g，4mmole)，solketal(1.06g，8mmole) ，4-Dimethylamino pyridine (0.5g，4mmole，DMAP)和 20 ml 的 Dry ethyl acetate 加入於 0℃ ~10℃的冰浴中的三頸瓶，攪拌至完全溶解。
3. 將 N.N’-dicyclohexylcarbodiimide(0.8g，4.0 mmole)溶於 10 ml 之 dry ethyl acetate 中，倒進等壓定量漏斗後，緩慢滴入步驟 2 之溶液，即可發現白 色懸浮顆粒產生，滴入時間約為 1 小時，待完全滴入後，讓溶液持續反 應 24 小時。 4. 反應後的白色渾濁液體，過濾後與減壓濃縮後，得到淡黃色液體。 5. 將淡黃色液體溶於 100 ml 的正己烷，以 100 ml RO 水水洗三次，取上層 有機相。配置 1N 鹽酸溶液，以 100 ml 酸洗三次，取上層有機相；再以 100 ml RO 水水洗三次取上層有機相，配置(PH=8.5~9.5)的 Na2CO3水溶 液，以 100 ml 酸洗三次取上層有機相；再以 100 ml RO 水水洗三次取上 層有機相，並用無水硫酸鎂除水，重力過濾後所得之濾液，經由減壓濃 縮除去正己烷後得液體。 6. 配置正己烷: 乙酸乙酯 =9:1 當沖提劑，以管柱層析法純化，產率約 41.2%。
2-3-2 GMO 之合成
1. 架設三口瓶，於上方接上冷凝管後通入氮氣，以酒精燈烘烤將三口瓶內 之水蒸氣徹底排出，目的在於除水氣，烘烤完畢後，靜置回到室溫。 2. 取 Oleic-solketal(1g)加入三口瓶後，將系統至入 50℃~55℃的油浴中，待 溫度穩定後，加入 80%醋酸水溶液(10 ml)，反應 4~6 小時。3. 加入醋酸水溶液後，溶液會呈現白色渾濁，反應過程中會漸漸變成透明 澄清。 4. 取 30 ml 的乙醚加入反應完之透明液體中，以 30 ml 飽和碳酸水溶液水洗 兩次，取上層有機相。再以 30 ml 飽和食鹽水溶液水洗兩次，取上層有機 相。並用無水硫酸鎂除水，重力過濾所得之濾液，先經由減壓濃縮後可得 黏稠狀的液體。 5. 配置正己烷 : 乙酸乙酯 =6:4 當沖提劑，以管柱層析法再純化，最後再去 除溶劑可得最終產物 GMO，產量約 44.7%。
2-4 PPG-Gly 340、1000 之合成
Poly(propylene glycol)monobuyl ether (340、1000) 1. Succinic anhydride 2. Triethylamine 3. 4-(dimethykamino)-pyridine (DMAP) PPG-Acid (340、1000) 1.Solketal 2. 4-(dimethykamino)-pyridine (DMAP) 3. N,N-Dicyclohexylcarbodiimide(DCC) PPG-Solketal (340、1000)
70% Acetic acid PPG-Gly (340、1000) 圖 2-4 PPG-Gly (340、1000)合成流程圖
2-4-1 PPG-Acid 340 之合成
1. 架設三口瓶通上氮氣，以酒精燈烘烤三口瓶去除水氣。等待回到室溫(25 ℃)再加入藥品。2. 將 Poly(propylene glycol) monobutyl ether(10g，0.0294mole)，Succinic anhydride (5.884g，0.0588mole) ，Triethylamine (5.95g，0.0588mole)和 150 ml 之二氯甲烷(methylene chloride)加入反應瓶中，攪拌至完全溶解。 再加入 4-Dimethylamino pyridine (3.592g，0.0294mole ，DMAP)。 3. 反應開始進行一段時間後，顏色會從透明轉變為淡紫色，反應 24 小時後 得深紫色液體。 4. 將反應完紫色液體加入分液漏斗中，用 150 ml RO 水水洗三次，取下層 有機相。配 1N 鹽酸溶液，以 100 ml 酸洗三次取下層有機相，再以 150 ml RO 水水洗三次取下層有機相，並添加無水硫酸鎂除水，之後過濾無水硫 酸鎂取濾液，最後除去二氯甲烷可取得淡紫色液體。 5. 將淡紫色液體溶於 350 ml 正己烷，以 150 ml RO 水水洗三次，取上層有 機相。配置 1N 鹽酸溶液，以 100 ml 酸洗三次取上層有機相；再以 150 ml
RO 水水洗三次取上層有機相，並用無水硫酸鎂除水，過濾無水硫酸鎂 後，再經由減壓濃縮除去二氯甲烷後可得淡黃色液體，產率約 45.3%。 6. PPG-Acid 340 產物是酸性物質而反應物不帶酸性特質，在鹼性薄層層析
片(Thin Layer Chromatography basic )之分析中酸性物質會留在原點，反應 物不帶酸性會隨沖提劑往上移動，所以可以利用鹼性 TLC 來分析是否有 殘存反應物。
2-4-2 PPG-Solketal 340 之合成
1. 架設好三口瓶並通上氮氣，以酒精燈微烤將三口瓶內之水氣徹底排出， 目的在於除水氣。靜置回到室溫。
2. 將 PPG-acid340(1.76g ， 4mmole) ， solketal(1.06g ， 8mmole) ， 4-Dimethylamino pyridine (0.5g，4mmole，DMAP)和 20 ml 的 Dry ethyl acetate 加入於 0~10℃的水浴中的反應瓶，攪拌至完全溶解。
3. 將 N.N’-dicyclohexylcarbodiimide(0.8g，4.0mmole)溶於 10 ml 的 dry ethyl acetate 中，加入等壓定量漏斗緩慢滴入步驟 2 之溶液，滴入後可發現白 色懸浮顆粒產生，滴入時間約為 1 小時，待完全滴入後，讓溶液持續反 應 24 小時。 4. 將反應完的白色渾濁液體，重力過濾後減壓濃縮，得到淡黃色液體。 5. 將淡黃色液體溶於 100 ml 的正己烷，以 100 ml RO 水水洗三次，取上層 有機相。配置 1N 鹽酸溶液，以 100 ml 酸洗三次取上層有機相後，再以 100 ml RO 水水洗三次取上層有機相，隨後配置約 pH=8.5~9.5Na2CO3水 溶液，以 100 ml 鹼洗三次，取上層有機相；再以 100 ml RO 水水洗三次 取上層有機相，並用無水硫酸鎂除水，經過濾無水硫酸鎂所得之濾液， 再除去正己烷後可得液態黏稠之 PPG-Solketal 340。
2-4-3 PPG-Gly 340 之合成
1. 架設三口瓶，在上方接上冷凝管後通入氮氣，以酒精燈烘烤將三口瓶內 之水氣徹底排出，之後靜置回到室溫(25℃) 2. 取 PPG-Solketal(1g)加入三口瓶後，反應系統置入 50℃~55℃的油浴中， 待溫度穩定後，加入 70%醋酸水溶液(10 ml)，反應 4~6 小時。 3. 注入醋酸水溶液後，溶液呈現白色渾濁，反應過程中會逐漸變成透明澄 清。 4. 取 30 ml 的 ethyl ether 加入反應完的透明液體中，以 30 ml 飽和碳酸水溶 液水洗兩次，取上層有機相。再用 30 ml 飽和食鹽水溶液水洗兩次，取上 層有機相。並用無水硫酸鎂除水，經重力過濾後所得之濾液，由減壓濃 縮去除乙醚得黏稠狀的液體。 5. 利用管柱層析法，以乙酸乙酯當沖提劑進一步純化，產率約 33.2%。2-4-4 PPG-Acid1000 之合成
1. 架設好三頸瓶通上氮氣，以酒精燈烘烤三頸瓶內水蒸氣排出，去除水氣。 等待回到室溫，再加入藥品。2. 將 Poly(propylene glycol)monobutyl ether(15g ， 0.015mole) ， Succinic anhydride (6g，0.06mole)和 Triethylamine (6.017g，2mmole)溶於 200 ml 之二氯甲烷，攪拌至完全溶解。待溶解完畢後再加入 4-Dimethylamino pyridine (1.833g，0.015mmole，DMAP)。
3. 加入 DMAP 之後反應 24 小時，得深紫色液體。
4.
將反應完紫色液體倒入分液漏斗中，以 200 ml RO 水水洗三次，取下層 有機相。配置 1N 鹽酸溶液，以 150 ml 酸洗三次取下層有機相；再以 200ml RO 水水洗三次取下層有機相，並用無水硫酸鎂除水，再經由減壓濃 縮除去二氯甲烷後得之淡紫色液體。
5.
將淡紫色之液體溶於 500 ml 正己烷，以 250 ml RO 水水洗三次，取上層 有機相。配置 1N 鹽酸溶液，以 150 ml 酸洗三次取上層有機相；再以 250 ml RO 水水洗三次取上層有機相，並用無水硫酸鎂除水，過濾無水硫酸 鎂所得之濾液，經由減壓濃縮除去正己烷後得淡黃色液體，產率約 56.2%。6.
PPG-Acid 1000 產物是酸性物質，而反應物本身不帶酸性特質，在鹼性薄 層層析片之分析中酸性物質會留在原點，反應物不帶酸性會隨沖提劑往 上移動，所以可以利用鹼性 TLC 來分析是否有殘存反應物。2-4-5 PPG-solketal1000 之合成
1. 架設好三頸瓶通上氮氣，以酒精燈烘烤三頸瓶內水蒸氣排出，去除水氣。 等待回到室溫再加入藥品。2. 將 PPG-acid1000(4g，4mmole) ，solketal(1.06g，8mmole) ，4-Dimethylamino pyridine (0.5g，4mmole，DMAP)和 20 ml 的 Dry ethyl acetate，加入置於 0~10℃的冰浴中三頸瓶，攪拌至完全溶解。
3. 將 N.N’-dicyclohexylcarbodiimide(0.8g，4.0mmole)溶於 10 ml 的 dry ethyl acetate 中，加入等壓定量漏斗，緩慢滴入步驟 2 之溶液，此時可發現白 色懸浮顆粒產生，滴入時間約為 1 小時，待完全滴入後，讓溶液持續反 應 24 小時。 4. 將反應完的白色渾濁液體，重力過濾後，經減壓濃縮得淡黃色液體。 5. 將淡黃色液體溶於 100 ml 的正己烷中，以 100 ml RO 水水洗三次，取上 層有機相。配置 1N 鹽酸溶液，以 100 ml 酸洗三次取上層有機相；再以 100 ml RO 水水洗三次取上層有機相，之後配置 pH=8.5~9.5 的 Na2CO3水
溶液，以 100 ml 鹼洗三次取上層有機相；再以 100 ml RO 水水洗三次取 上層有機相，並用無水硫酸鎂除水，過濾所得之濾液，再經由減壓濃縮 除去正己烷後可得液態黏稠之 PPG-Solketal 1000。
2-4-6 PPG-Gly1000 之合成
1. 架設好之三口瓶，在上方接上冷凝管後通入氮氣，酒精燈烘烤三口瓶， 將瓶內之水蒸氣徹底排出，目的在於除水氣，烘烤後三頸瓶靜置回到室 溫。 2. 取 PPG-Solketal(1g)加入三口瓶後，將系統置入 50℃~55℃的油浴中，待 恆溫後，加入 70%醋酸水溶液(10ml)，反應 4~6 小時。 3. 加入醋酸水溶液後，溶液會呈現白色渾濁，反應過程中會逐漸變成透明 澄清。 4. 取 30 ml 的乙醚加入反應完之透明液體中，以 30 ml 飽和碳酸水溶液水洗 兩次，取上層有機相。再以 30ml 飽和食鹽水溶液水洗兩次，取上層有機 相。並用無水硫酸鎂除水，之後過濾無水硫酸鎂所得之濾液，去除乙醚 後可得黏稠狀的液體。 5. 利用管柱層析法，以乙酸乙酯當沖提劑進一步純化，產率約 31.8%。2-5 PPG Glucosamine(PPG-Glc 340 、1000、2500) 之合成
Poly(propylene glycol)monobuyl ether (340、1000、2500)
1. Succinic anhydride 2. Triethylamine 3. 4-(dimethykamino)-pyridine (DMAP) PPG-Acid (340、1000、2500) 1. N-Hydroxysuccinimide 2. DCC PPG-NHS(340、1000、2500)
1.D(+)-GlucosamineHydrochloride 2. Sodium hydrogen carbonate
PPG-Glc(340、1000、2500) 圖 2-5 PPG-Glc(340、1000、2500)合成流程圖
2-5-1 PPG-Acid(340、1000)
PPG-Glc(340、1000)合成流程中的 PPG-Acid，合成方法與 PPG-Gly(340、 1000)合成流程中的 PPG-Acid(340、1000)相同，請參閱 2-4 之 PPG-Acid 合成。2-5-2 PPG-NHS 340 之合成
1. 架設好三口瓶並通入氮氣，以酒精燈烘烤將三口瓶內之水蒸氣徹底排 出，目的在於去除水氣與氧氣。靜置回到室溫。 2. 於氮氣系統下，將 PPG-Acid(13.2g ，0.03mole)N-hydroxysuccinimide (5.17g， 0.045mole)溶於 195 ml 無水乙酸乙酯。 3. 待步驟 2 的溶質完全溶解於乙酸乙酯之後，將溶於 10ml 無水乙酸乙酯的 N,N-Dicyclohexylcarbodiimide(6.18g，0.03mole，DCC)加入反應瓶中。 4. 持續進行 24 小時之後，將溶液反應溶液過濾，之後將所得液體，經減壓 濃縮機去除乙酸乙酯，得淡黃色液體。 5. 將淡黃色液體溶於 50 ml 正己烷，均勻攪拌後倒入分液漏斗中。再加入 50 ml RO 水水洗兩次，取上層有機相並用無水硫酸鎂除水，過濾後所得之濾液經減壓濃縮抽乾除去正己烷，去除正己烷後產物為淡黃色混濁液 體 8.1438g，產率約 48%。
6. 配製沖提劑乙酸乙酯:正己烷(7:3) 共 500 ml
7. 取 150 ml 之沖提劑加入 100g 之 Silica gel (70-230 mesh) 充分攪拌之後， 沿管壁徐徐加入層析管中充填，再加入沖提劑數次，使 Silica gel 緊密堆 積。 8. 取 12 ml 所配置好之沖提劑加入 1.5g 之淡黃色混濁液體。 9. 當步驟 7 之沖提劑趨近於緊密堆積之 Silica gel 時，以微量滴管吸取步驟 8 之溶液，沿管壁加入管中，當溶液趨近於 Silica gel 時，持續加入沖提 劑，保持流動狀態。 10. 將收集好之樣品瓶，經由減壓濃縮得到產物為淡黃色澄清液體，產率約 63.7%。 注意事項: 1. 透過 TLC 試片層析時，會有兩點或多點分佈，取樣時應該越小滴越好， 避免影響觀察。 2. 取樣觀察之小試管，避免取樣錯誤而影響判斷，需保持高度之潔淨。 3. 再觀察 TLC 片時，如果手持式 UV 燈不易觀察時，可使用碘燻法，目的 在於有機化合物和碘形成分子錯化合物而帶有顏色。
2-5-3 PPG-Glc 340 之合成
1. 將 D-(+)-Glucosamine Hydrochloride(3.1429g ， 14.58mmole) ， Sodium bicarbonate(1.2243g，14.58mmole)和 200 ml 之 RO 水，加入反應瓶中。
2. 待經步驟 1 攪拌至完全溶解之後，取 PPG-NHS (5.3832g，9.76mmole)加 入 100 ml 之四氫呋喃(Tetrahydrofuran，THF)，緩慢加入反應瓶中，反應 16 小時。 3. 反應時間終止後，配置 1N 鹽酸溶液用微量吸管慢慢滴入反應瓶中，將反 應瓶內的溶液調整至 pH 值等於 2，再以減壓濃縮去除四氫呋喃。將水溶 液倒入分液漏斗中，加入 100 ml 正己烷洗兩次取下層水相，再加入 400 ml 三氯甲烷萃取，均勻搖晃之後，此時水相會變成白色混濁，靜待分層之 後取下層有機相，再加入 100 ml 飽和食鹽水水洗三次，取下層有機相並 以無水硫酸鎂除水，經減壓濃縮除去三氯甲烷，再以真空幫浦去除殘餘 溶劑，得到 2.174g 之白色膠體，產率 45.5%。 注意事項: 1. 由於用三氯甲烷萃取時，導致跟水相難以分層，所以在搖晃時，不要太 過於激烈。 2. 根據環保署物質安全資料表(MSDS)報告指出，揮發性有毒之氣體，在操 作時感受到身體不適，應立刻停止動作，到通風良好之場所休息，如還 有不適盡速就醫。
2-5-4 PPG-NHS 1000 之合成
1. 架設好三口瓶並通上氮氣，以酒精燈微烤將三口瓶內之水蒸氣徹底排 出，目的在於除水氣。靜置回到室溫(25℃)。 2. 於 氮 氣 系 統 下 ， 將 PPG-Acid(11g ， 0.01mole) 和 N-hydroxysuccinimide(1.726g，0.015mole)溶於 165ml 無水乙酸乙酯，待 溶 質 完 全 溶 解 於 乙 酸 乙 酯 之 後 ， 將 溶 於 10 ml 無 水 乙 酸 乙 酯 的 N,N’-Dicyclohexylcarbodiimide(2.06g，0.03mole，DCC)加入反應瓶中。3. 待澄清溶液沉澱出雜質，持續進行反應 24 小時之後，將溶液過濾所得之 液體，使用減壓濃縮去除乙酸乙酯。 4. 將 50 ml 正己烷加入淡黃色液體，均勻攪拌後倒入分液漏斗中。再加入 50 ml RO 水水洗兩次，取上層有機相並用無水硫酸鎂除水，過濾後所得 之濾液經減壓濃縮抽乾除去正己烷，得到產物為 7.23g 產率 59.6%。 5. 配製沖提劑乙酸乙酯:正己烷(7:3) 共 500 ml
6. 取 150 ml 之沖提劑加入 100g 之 Silica gel (70-230 mesh) 充分攪拌之 後，沿管壁加入層析管中充填，再加入沖提劑數次，使 Silica gel 緊密堆 積。 7. 取 12 ml 所配置好之沖提劑加入 1.5g 之淡黃色混濁液體。 8. 當步驟 6 之沖提劑趨近於緊密堆積之 Silica gel 時，以微量滴管吸取步驟 7 之溶液，沿管壁加入管中，當溶液趨近於 Silica gel 時，持續加入沖提 劑，保持流動狀態。 9. 將收集好之樣品瓶，經由減壓濃縮去除溶劑得到黃色澄清液體，再使用 真空幫浦 6 小時除去殘餘溶劑，秤重得 0.764g，產率 59 %。 注意事項: 1. 取樣觀察之小試管，需保持高度潔淨。 2. 在觀察 TLC 片時，如果手持式 UV 燈不易觀察時，可使用碘薰法，目的在 於有機化合物和碘形成分子錯化合物而帶有顏色。
2-5-5 PPG-Glc 1000 之合成
1. 將 D-(+)-Glucosamine Hydrochloride(0.3276g ， 1.518mmole) ， Sodium bicarbonate(0.128g，1.518mmole)和 15 ml 之 RO 水，加入於反應瓶中攪 拌。
2. 待步驟 1 完全溶解之後，取 PPG-NHS (1.274g，1.012mmole)加入 30 ml 之 四氫呋喃，緩慢加入反應瓶中，反應 16 小時。 3. 反應時間終止後，配置 1N 鹽酸溶液用微量吸管慢慢滴入反應瓶中，將反 應瓶內的溶液調整至 pH 值等於 2，以減壓濃縮去除四氫呋喃。將水溶液 倒入分液漏斗中，再加入 15 ml 乙腈回溶，以 20 ml 的正己烷洗兩次，靜 待分層之後取下層水相，再以減壓濃縮去除乙腈。 4. 將步驟 2 之澄清水溶液倒入分液漏斗中，以 40 ml 三氯甲烷萃取，此時水 相會變成白色混濁，均勻搖晃之後，取下層有機相，再以飽和食鹽水水 洗 2 次取下層有機相並以無水硫酸鎂除水，經減壓濃縮除去三氯甲烷， 得到澄清 0.7578g 之白色膠體，產率 60%。 注意事項: 1. 由於用三氯甲烷萃取時，導致跟水相難以分層，所以在搖晃時，不要太 過於激烈。 2. 根據環保署物質安全資料表(MSDS)報告指出，三氯甲烷為揮發性有毒之 氣體，在操作時感受到身體不適，請立刻停止動作，到通風良好之場所 休息，如還有不適盡速就醫。
2-5-6 PPG-Acid2500 之合成
1. 架設好三頸瓶並通入氮氣，以酒精燈烘烤將三口頸內之水蒸氣徹底出， 目的在於除去水氣。之後三頸瓶靜置回到室溫。2. 將 Poly(propylene glycol) monobutyl ether(10g ， 4mmole) ， Succinic anhydride (4.0028g， 40mmole)和 Triethyl amine (5.575g，40mmole)溶於 220ml 之 二 氯 甲 烷 (methyl chloride) ， 攪 拌 至 完 全 溶 解 。 再 加 入 4-Dimethylamino pyridine (0.9976g， 8mmole ，DMAP)。
3. 反應物完全溶解之後，反應時間為 24 小時，顏色會從透明轉變為深紫色。 將反應完紫色液體倒入分液漏斗中，以 250 ml RO 水水洗三次，取下層有 機相。配置 1N 鹽酸溶液，以 150 ml 酸洗三次取下層有機相；再以 250 ml RO 水水洗三次取下層有機相，並用無水硫酸鎂除水，之後使用濾紙過濾 無水硫酸鎂，所得之濾液經減壓濃縮除去二氯甲烷，得到產物為淡紫色液 體。 4. 淡紫色之液體溶於取 600 ml 正己烷，以 250 ml RO 水水洗三次，取上層有 機相。配置 1N 鹽酸溶液，以 150 ml 酸洗三次取上層有機相；再以 250 ml RO 水水洗三次取上層有機相，並用無水硫酸鎂除水，之後用濾紙過濾所 得之濾液，經由減壓濃縮除去正己烷後得 5.56g 淡黃色液體，產率 39.7%。 5. 由於產物屬於酸性物質而反應物不帶酸性特質，我們利用鹼性薄層層析片 來檢查是否還有殘留的未反應物或雜質，而產物會留在原點。
2-5-7 PPG-NHS 2500 之合成
1. 架設好三口瓶並通上氮氣，以酒精燈微烤將三口瓶內之水蒸氣徹底排出， 目的在於除水氣。靜置回到室溫(25℃)。2. 氮氣系統下，PPG-Acid 2500 (5.56g，21mmole) 和 N-hydroxysuccinimide (0.4779g，42mmole)溶於 90 ml 無水乙酸乙酯(dry ethyl acetate)。
3. 待 溶 液 完 全 溶 解 之 後 ， 將 溶 於 10ml 無 水 乙 酸 乙 酯 的 N,N-Dicyclohexylcarbodiimide(0.4292g，21mmole，DCC)加入反應瓶中。 4. 待澄清溶液沉澱出雜質，持續進行反應 24 小時之後，將溶液使用濾紙過
5. 將淡黃色液體溶於 40 ml 正己烷，均勻攪拌後倒入分液漏斗中。再加入 40 ml RO 水水洗六次，取上層有機相並用無水硫酸鎂除水，過濾後所得之濾 液經減壓濃縮抽乾除去正己烷，得到之淡黃色混濁液體 2.361g 產率 39.1%。 注意事項： 1. 本階段純化過程，RO 水倒入裝有正己烷回溶的 PPG-NHS 2500 時，切記 不要用力搖晃，凡經過劇烈搖晃後的水與正己烷會無法分開，容易產生更 多的團聚物，以溶劑比重與極性的不同進行純化分離即可。
2-5-8 PPG-Glc 2500 之合成
1. 將 D-(+)-Glucosamine Hydrochloride(0.3276g，26 mmole)溶於 20 ml 之二次 RO 水，之後使用 Sodium bicarbonate 調整 pH 值於 7.5~8.0 之間。 2. 待步驟 1 完全溶解與穩定之後，取 PPG-Nhs2500 (2.361g，8.7 mmole)加入 60 ml 之四氫呋喃，緩慢加入反應瓶中，反應 12 小時。 3. 反應時間終止後，配置 0.1N 鹽酸溶液用微量吸管慢慢滴入反應瓶中，將 反應瓶內的溶液調整 pH 值等於 2，之後以減壓濃縮去除四氫呋喃。 4. 去除四氫呋喃之後，殘存於茄形瓶中液體吸出，將附著壁上之產物刮下， 置入離心管，離心條件為 12000 轉、20
°C、20 分鐘。
5.離心後將液體倒出，
再加入二次 RO 水於離心管中，經震盪與攪拌之後 再次離心，條件同為 12000 轉、20°C、20 分鐘
，離心完畢再將水倒出。 此步驟共兩次。 6. 經離心後，產物呈現黏度高白色狀，此時加入 50 ml 二次 RO 水與 40 ml 乙 晴(Acetonitrile)，攪拌至溶解後倒入分液漏斗中。 7. 使用 50 ml 正己烷洗滌，待分離後許下層溶劑，共洗六次。若出現三分層 現象，則洗滌的前三次收取下兩層，後三次洗滌只收集最下層產物。8. 用減壓濃縮機去除乙晴(Acetonitrile)，之後將茄形瓶置入 -20
°C 冰箱結凍
2 小時，再由冷凍乾燥除去二次 RO 水，凍乾時間為 20 小時。
9.冷凍凍乾結束後，產物會均勻分布於整個茄形瓶上，將產物刮下得
1.018g 之 PPG-Glc2500，產率為 37.9% 。
注意事項: 1. 根據環保署物質安全資料表(MSDS)報告指出，乙晴為揮發性有毒之氣體， 在操作時感受到身體不適，請立刻停止動作，到通風良好之場所休息，如 還有不適盡速就醫。2-6 偏光顯微鏡與小角度 X-ray 散射儀(SAXS)之檢測樣品製作
待測樣品製作上，重點在於希望合成的產物與二次 RO 水能夠達到均勻 混合，對實驗的檢測更加精準，所以使用機械式混方式來達到接近樣品的均 勻狀況。 不論是在偏光顯微鏡的試片製作，還是 XRD 檢測試管之樣品製作，在機 械式混合上，皆是用兩支 0.25 ml 氣密性微量針筒，中間以 0.8 mm 直徑的針 頭銜接，一側裝入待測產物，另一側裝進二次 RO 水，之後將兩邊用針頭接 上後，放進訂製的載台基座，來回推動 300 次以達到均勻混合 (見圖 2-3-1)。 若是要製作偏光顯微鏡之試片，則將混合好的樣品注入 2 ml 樣品瓶，再 取少量均勻塗抹到 16 mm 玻璃試片上；若要製作 XRD 檢測玻璃管，則將混 合好後的樣品，將銜接頭換成(圖 2-5 下方)之 8 公分長形針頭，注入玻璃試管 即可。圖 2-6 機械式混合器材
2-6-1 PPG-Gly 之偏光顯微鏡試片
GMO 之液晶，在厚度較薄的情況下，偏光顯微鏡觀測下的畫面較為清 楚，所以讓 GMO 樣品厚度較薄，於是將混合後之樣品放置在 16mm 圓形蓋 玻片上，再蓋上 13 mm 的圓型蓋玻片後，在周圍以真空膏塗滿周圍後，再蓋 上 16 mm 的圓型蓋玻片，便完成試片(見圖 2-5-1)。 圖 2-6-1 PPG-Gly 體系偏光顯微鏡試片製作 80 mm 針頭2-6-2 PPG-Gly 偏光顯微鏡觀測條件
探討 PPG-Gly340、PPG-Gly1000 以滲入 GMO 來探討，透過機械式混合 後的樣品，製備玻璃試片在室溫下給予 2 小時的帄衡時間可以到晶相帄衡。 將製作好的樣品經過靜置 2 小時後，以加熱條件設為 1°C /min 升溫至 110°C， 並在 30°C、40°C、50°C、60°C、70°C、80°C、90°C、100°C 恆溫 10 分鐘來 進行測量。
2-6-3 PPG-Glc 之偏光顯微鏡試片
PPG-Glc 樣品製作上與 GMO 有些許不同，因為 PPG-Glc 受到擠壓，在 偏光顯微鏡上，晶相容易出現碎裂情況，也會影響晶相轉換溫度，在藥物釋 放上，樣品有些許厚度更能貼近於藥物包覆的樣品型態。 同樣使用 16mm 玻璃試片當作基底，而製作一個同為 16mm 的塑膠墊片， 同時中間挖孔，再塗上 AB 膠黏上 16mm 玻璃試片，待 AB 膠乾固之後，會 形成一個小凹槽的 16mm 玻璃試片，之後將預先混合好的樣品滴入 16mm 玻 璃試片中心，玻璃試片周圍塗上真空膏，再蓋上 16mm 玻璃試片，即製作完 畢(見圖 2-5-3) 圖 2-6-3 PPG-Glc 體系偏光顯微鏡試片製作2-6-4 PPG-Glc 偏光顯微鏡觀測條件
PPG-Glc340 的實驗下，不論是探討含水量的改變實驗、添加 PPG-Glc1000
或添加 PPG-Glc2500 皆以 PPG-Glc340 為主體，而 PPG-Glc340 從 Lamellar(Lα) 轉換成 Reversed cubic phase (V2)需要帄衡時間，若溫度以 1°C /min 升溫，
Lamellar 轉換成 Reversed bicontinuous cubic phase 的溫度會變得極高，因為晶 相轉換時偶爾會有遲滯現象產生，所以在 30°C、40°C、50°C 溫度下帄衡 20 分鐘。PPG-Glc 到達 50°C 之後，近乎沒有遲滯現象產生，所以 50°C 開始以 1°C /min 升溫至 110°C 結束。
