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苯硼酸白色固體。熔點(diǎn)215～216℃(酐)，Ka13.7，25℃溶解情況為： 1.75%(苯)，1.2%(二甲苯)，30.2%(乙醚)，178% (甲醇)，2.5%(水) 。苯硼酸作為一種全合成的多羥基化合物的識別體，相對于酶類物質(zhì)，具有價(jià)格低廉、穩(wěn)定不易失活等優(yōu)點(diǎn)，因此在過去的幾十年里，得到了眾多研究者的關(guān)注與重視。
目前，它在分離與傳感器方面的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟；然而在給藥系統(tǒng)及組織工程的應(yīng)用中，還有一些問題亟待解決，例如在生理pH值(7.4)和生理溫度(37℃)條件下，現(xiàn)有的苯硼酸衍生物對葡萄糖、唾液酸的識別能力低，對于體液中多羥基物質(zhì)的選擇性差等。但是，由于其應(yīng)用前景廣闊，且具有重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此目前仍然受到國際上的廣泛關(guān)注。
苯硼酸衍生物在水溶液中有帶電荷與不帶電荷兩種形式，其中只有帶電荷的形式可以與具有1，2-或1，3-二醇基團(tuán)的多羥基化合物形成可逆的五元或六元環(huán)酯，這個(gè)過程是可逆的，而自然界中又有大量這樣的多羥基化合物，例如多糖等物質(zhì)，它們許多存在于生物體內(nèi)，并且對于生物體的生命活動(dòng)有重要影響，因此利用苯硼酸除了可以對這些化合物進(jìn)行檢測、分離與提純外，還可以將其對體內(nèi)多羥基物質(zhì)的識別功能用于自律式給藥系統(tǒng)或調(diào)節(jié)某些生命活動(dòng)。因而苯硼酸及其衍生物受到了眾多研究者的關(guān)注和重視。
糖尿病是一種多病因的代謝疾病，特點(diǎn)為慢性高血糖，伴隨因胰島素分泌及/或作用缺陷引起的糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝紊亂。對于胰島素依賴型糖尿病人而言，需要長期皮下注射胰島素，使得治療的耐受性很差。血糖感應(yīng)型自律式胰島素給藥系統(tǒng)可以根據(jù)血糖濃度調(diào)節(jié)胰島素的釋放量，從而增加了治療的耐受性，防止低血糖的產(chǎn)生，是較為理想的給藥方式。
苯硼酸可以與葡萄糖形成配合物，因此近年來作為葡萄糖濃度響應(yīng)的單體引入載藥系統(tǒng)中，以期對胰島素的釋放量進(jìn)行自律式調(diào)節(jié)。將胰島素進(jìn)行糖基化修飾后，結(jié)合到苯硼酸含量為4％(mo1)的凝膠微球上。當(dāng)葡萄糖存在時(shí)，由于其對苯硼酸位點(diǎn)的競爭取代作用，糖基化胰島素脫落下來。
他們發(fā)現(xiàn)葡萄糖濃度的微小變化就會引起胰島素的迅速釋放，并且可以隨著葡萄糖濃度的脈沖式變化達(dá)到脈沖式釋藥。將氨基引入苯硼酸凝膠后，可以增強(qiáng)苯硼酸離子的穩(wěn)定性，在生理pH值條件下增加苯硼酸配合物的數(shù)量，提高胰島素裝載量，對葡萄糖響應(yīng)釋放的時(shí)間可長達(dá)120 h。
生物的細(xì)胞膜上幾乎都含有糖脂或糖蛋白等糖基化物質(zhì)，帶有數(shù)目不等的羥基(例如神經(jīng)節(jié)苷脂是帶有數(shù)目不等糖殘基的神經(jīng)酰胺)，因此具有與苯硼酸結(jié)合的位點(diǎn)。這一特性使得苯硼酸在組織工程中的應(yīng)用受到了越來越多的關(guān)注。研究在不同pH 值溶液中PAPBA 與JV一乙酰神經(jīng)胺酸(Neu5Ac，唾液酸)的結(jié)合行為。
研究表明，由于Neu5Ac中C.5位的氨基對硼原子有穩(wěn)定的作用，在生理pH值7-4時(shí)PAPBA 與Neu5Ac結(jié)合常數(shù)是PAPBA與葡萄糖結(jié)合常數(shù)的7倍。說明在苯硼酸與生物膜的相互作用過程中，Neu5Ac可能是主要的受體。分別將苯硼酸和聚乙二醇(PEG)接枝到聚L.賴氨酸(PLL)骨架上。其中PBA作為共聚物的結(jié)合位點(diǎn)，可與生物膜上的糖脂、糖蛋白等受體上的順式羥基結(jié)合，而PEG則作為非結(jié)合位
點(diǎn)，可以阻止外源凝集素和抗體等的結(jié)合。通過調(diào)節(jié)共聚物中PBA和PEG的含量，可以使其穩(wěn)定地結(jié)合在細(xì)胞上，并且在細(xì)胞外形成PEG保護(hù)層。因此，這種共聚物可用于防止輸血后抗體黏附到紅細(xì)胞上造成的細(xì)胞聚集，也可阻止再灌注后嗜中性粒細(xì)胞對血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附。
苯硼酸可以與多羥基化合物配合這一性質(zhì)使其在生物物質(zhì)分離方面也有很多的用途。在色譜分離法中，將苯硼酸單體引入固定相后對多糖、糖脂、核苷酸等物質(zhì)具有較好的分離效果。采用“多步微懸浮聚合法’制得了粒徑約為10 um的含苯硼酸的均一多孔顆粒，并以B.煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(~-NAD)為模型分子考察了它對二羥基化合物的吸附.解吸行為。
將這種均一的顆粒用作親和高效液相色譜的固定相，可以提高色譜柱的流動(dòng)參量和分離效率，有望用于血漿中糖蛋白的分離與測定。在膜分離中也可引入苯硼酸。對用含苯硼酸單體的支撐液膜來分離發(fā)酵罐中果糖的可行性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)中空纖維膜對于果糖/葡萄糖的選擇分離系數(shù)可以達(dá)到20。盡管膜的穩(wěn)定性與流量有待于進(jìn)一步提高，但是該膜仍然有較好的應(yīng)用前景。
將苯硼酸引入傳感器中用于多糖等多羥基物質(zhì)的定量檢測已經(jīng)很多的研究報(bào)道。用苯硼酸和其他單體在金電極的表面形成薄膜，當(dāng)苯硼酸與溶液中的糖類產(chǎn)生結(jié)合時(shí)，薄膜的電解質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變從而引起電流的變化，并且這種變化是與糖類物質(zhì)的濃度相關(guān)的，從而可用于多糖的定量檢測。還有研究合成了含苯硼酸的硫醇化合物，并組裝于金表面形成自組裝膜TGA—PBA/Au可實(shí)現(xiàn)單糖的高靈敏度檢測。
另一方面，將苯硼酸引入凝膠基材中，并對該系統(tǒng)的全息圖進(jìn)行觀測：當(dāng)葡萄糖等物質(zhì)與之結(jié)合時(shí)，凝膠膨脹，導(dǎo)致全息圖的衍射波長紅移，利用這一性質(zhì)可以定量地檢測葡萄糖的濃度。該系統(tǒng)可用于細(xì)胞生長的實(shí)時(shí)監(jiān)測。如果采用生物相容性材料做凝膠基材，則可用做體液中的葡萄糖濃度的選擇性全息傳感器。如果在苯硼酸上引入熒光基團(tuán)，那么它與葡萄糖等物質(zhì)的結(jié)合行為就會導(dǎo)致熒光的變化，基于這一性質(zhì)可設(shè)計(jì)出較為靈敏的檢測葡萄糖等物質(zhì)的熒光法。
這方面已有很多的研究，并有相關(guān)的綜述。由于血中葡萄糖濃度對于糖尿病的診斷與治療非常重要，因此有很多的研究者致力于開發(fā)非侵入性的、可以連續(xù)地監(jiān)測體內(nèi)血糖濃度的技術(shù)。在現(xiàn)有的對視力調(diào)整和氧通透力已經(jīng)優(yōu)化的透鏡中嵌入含熒光基團(tuán)的水溶性苯硼酸衍生物，這樣制得的透鏡可以快速無害地檢測眼淚中的葡萄糖濃度，進(jìn)而得到血糖濃度，因而是一種較為理想的實(shí)時(shí)監(jiān)測糖尿病人血糖濃度的儀器。
在1小時(shí)內(nèi)，將0.25摩爾苯基溴化鎂(大約1摩爾溶液)加到58克(0.25摩爾)硼酸正丁酯溶于100毫升純乙醚的溶液中。反應(yīng)期間溶液用機(jī)械攪拌和固體二氧化碳和丙酮浴冷卻，使內(nèi)部溫度保持在-70℃至-75℃之間。當(dāng)格氏試劑滴進(jìn)反應(yīng)液時(shí)，立即形成白色沉淀，沉淀慢慢又溶解。格氏試劑加完后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)混合物(在-75℃)至沉淀全部溶解。
生成的桔黃色溶液在冷水浴中慢慢升溫至0℃(最好過夜)。在劇烈攪拌下，將反應(yīng)混合物慢侵加到150毫升冷的10%硫酸中，分出乙醚層。水層用2份100毫升乙醚萃取。合并原來的乙醚層和乙醚萃取液，在蒸汽浴上蒸去乙醚。殘留液中含苯基硼酸和正丁醇，用氫氧化鉀溶液處理，至溶液明顯呈堿性。加入足夠的水，使得在醇層下面形成約150毫升的水層。
在減壓下溫和加熱<不超過45℃)，水汽蒸餾蒸出正丁醇，按需要經(jīng)常慢慢加些溫?zé)崴^續(xù)蒸餾至無正丁醇餾出為止。最后有少量聯(lián)苯被蒸出，而蒸餾瓶中的水層則分離出少量粘性固體。 殘留液中加入硫酸酸化，至剛果紅試紙變色，稀釋(如果需要)至150一200毫升。不用分出沉淀，在繼續(xù)攪拌下將混合物加熱至沸騰，短時(shí)間后晶體完全融化，成為重的不溶的棕色油層。傾出水層，使之經(jīng)過折疊濾紙。
油層用幾份20毫升沸水提取，趁熱過濾提取液，與原來的水層合并，冷卻后結(jié)晶出白色針狀的苯基硼酸。產(chǎn)品干燥后重14-17克(50-60%)，不再精制，用毛細(xì)管測得熔點(diǎn) 214-216℃(校正)。從母液中還可回收1-2克不純的產(chǎn)品。當(dāng)大量制備時(shí)用更濃的格氏試劑溶液，產(chǎn)率則要低點(diǎn)(42-47%)。
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[2] 徐丹, 褚良銀. 苯硼酸及其衍生物在醫(yī)藥與化工領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展, 2006, 25(9): 1045-1048.
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