Rapid Grafting of Phenylboronic Acid with Hydroxypropyl Chitosan Mediated by HATU

doi:10.7503/cjcu20220698

Abstract

Abstract:

Phenylboronic acid（PBA） can form reversible covalent bonds with cis-1，2-diol or 1，3-diol in an aqueous solution， which makes it useful as the glucose-responsive units or dynamic cross-linking groups in nano/hydrogels. In this paper， PBA was efficiently grafted on hydroxypropyl chitosan（HPCS） by employing 2-（7-azabenzotriazol-1-yl）- N，N，N'，N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate（HATU） as a coupling reagent in dimethyl sulfoxide（DMSO）. The resulting carboxyphenylboronic acid-grafted hydroxypropyl chitosan（CPBA-HPCS） was soluble when pH>8.5， and the structure was characterized and confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy（FTIR） and nuclear magnetic resonance（NMR）. In addition， the kinetics of the reaction were studied and a series of CPBA-HPCS with different substitution degrees（up to 0.78） was prepared. This novel chitosan derivative has good application prospects in the preparation of smart hydrogels and drug carriers.

Key words: Chitosan, Hydroxypropyl chitosan, Phenylboronic acid, 2-（7-Azabenzotriazol-1-yl）-N, N, N', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate, Amidation

CLC Number:

O636

TrendMD:

LI Aoqi, HU Chuanzhi, SHI Han, DENG Mingyu, XIAO Bo, JIANG Bo. Rapid Grafting of Phenylboronic Acid with Hydroxypropyl Chitosan Mediated by HATU[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(6): 20220698.

Figures/Tables 6

References 43

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Sample	DS_PBA	Solution stability	Zeta potential/mV
Sample	DS_PBA	Solution stability	pH=5.0	pH=7.0	pH=9.0
CS	—	< 6.5	72.1±5.8	19.5±3.4	-3.8±0.6
HPCS	—	< 10.0	60.8±4.1	18.4±1.8	-1.8±0.2
CPBA⁃HPCS	0.43	> 8.5	32.5±3.6	7.7±1.2	-26.4±3.2
CPBA⁃HPCS	0.78	> 8.5	27.3±3.4	-10.6±2.4	-32.1±0.7

Sample	DS_PBA	Solution stability	Zeta potential/mV
Sample	DS_PBA	Solution stability	pH=5.0	pH=7.0	pH=9.0
CS	—	< 6.5	72.1±5.8	19.5±3.4	-3.8±0.6
HPCS	—	< 10.0	60.8±4.1	18.4±1.8	-1.8±0.2
CPBA⁃HPCS	0.43	> 8.5	32.5±3.6	7.7±1.2	-26.4±3.2
CPBA⁃HPCS	0.78	> 8.5	27.3±3.4	-10.6±2.4	-32.1±0.7

Condensation reagent	Solvent	DS_PBA	¹H NMR ^d
EDC/HOBt	DMSO	—	Fig.S2
TSTU	V（H₂O）/V（DMF）=1/5	0.23	Fig.S3
DMTMM	V（H₂O）/V（THF）=3/1	0.15	Fig.S4
	V（H₂O）/V（THF）=1/3	0.60	Fig.S5
	V（H₂O）/V（MeOH）=1/3	—	Fig.S6
HATU/HOBt	DMSO	0.60	Fig.3（A）
		0.56 ^b	Fig.S7
		0.64 ^c	Fig.S8

Condensation reagent	Solvent	DS_PBA	¹H NMR ^d
EDC/HOBt	DMSO	—	Fig.S2
TSTU	V（H₂O）/V（DMF）=1/5	0.23	Fig.S3
DMTMM	V（H₂O）/V（THF）=3/1	0.15	Fig.S4
	V（H₂O）/V（THF）=1/3	0.60	Fig.S5
	V（H₂O）/V（MeOH）=1/3	—	Fig.S6
HATU/HOBt	DMSO	0.60	Fig.3（A）
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