CN100447171C - 制备嵌段共聚物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备嵌段共聚物的方法，该方法在多官能团引发剂的存在下进行，包括至少一种酶催化均聚或共聚反应和至少一种非酶催化受控均聚或共聚反应，其中非酶催化受控均聚或共聚反应选自自由基聚合反应、离子聚合反应、缩聚反应和开环聚合(ROP)反应。本发明还涉及手性嵌段共聚物，其中至少一个嵌段包括至少一个经取代的ε-己内酯衍生物。

Description

制备嵌段共聚物的方法
本发明涉及制备多嵌段共聚物的方法，该方法在多官能团引发剂的存在下进行，所述方法包括至少一种酶催化的均聚或共聚反应，和至少一种非酶催化的受控均聚或共聚反应，所述酶催化的均聚或共聚反应选自开环聚合(ROP)反应或缩聚反应。
本发明还涉及手性嵌段共聚物和利用本发明的方法可得到的手性嵌段共聚物。
制备嵌段共聚物的方法公开在U.Meryer等，Macromolecules(2002)35，2873。该方法在双官能团引发剂的存在下，在两个连续的步骤中，将ε-己内酯(ε-CL)的脂酶(lipase)催化开环聚合与苯乙烯的原子转移自由基聚合(ATRP)结合，生成ε-CL和苯乙烯的双嵌段共聚物。
已知方法的缺点是要求CuBr作为ATRP反应的催化剂。根据其结构，在已知方法中这种催化剂可能抑制酶催化均聚或共聚反应。特别是在下述情况时更是如此：当脂酶催化开环聚合与ATRP反应在一个罐(onepot)中同时进行时，或者当脂酶催化开环聚合在ATRP反应之后在同样的反应介质中进行时。而且，对于许多应用，例如在生物医药和微电子领域，产物中存在这种金属催化剂是不期望的。虽然去除该金属催化剂是可能的，但这要求附加的提纯步骤。
因此，本发明的目的是提供制备嵌段共聚物的方法，其中应用至少一种酶催化均聚或共聚反应和至少一种非酶催化受控的均聚或共聚反应，并且避免使用金属催化剂。
根据本发明，这是通过应用选自自由基聚合反应、离子聚合反应、缩聚反应或开环聚合(ROP)反应的聚合反应作为非酶催化受控均聚或共聚反应而实现的。
意外地，已发现所述非酶催化受控聚合反应可以在根据本发明的方法中进行，而不会明显抑制酶催化均聚或共聚反应中所用的酶。实际上，在多官能团引发剂的存在下，在同样的反应介质中，所述非酶催化聚合反应可以在酶催化聚合反应之前、当中或之后进行，从而形成嵌段共聚物。
在本发明的方案中，非酶催化受控聚合反应应该理解为在引发剂的存在下，即多官能团引发剂的存在下进行的聚合反应，并且在其中，引发剂被结合到正生长的聚合物链内。
在本发明的方案中，非酶催化自由基聚合反应应该理解为选自可逆加成断裂链转移聚合(RAFT)、氮氧基介导的(nitroxide mediated)自由基聚合或引发-转移-终止剂(Iniferter)聚合的聚合反应。这种聚合反应例如在K.Matyjaszewski，“Controlled Radical Polymerization”，ICS SymposiumSeries 685，Oxford University Press(1998)中有所描述。这种聚合反应可以在不存在含金属催化剂的条件下进行。
在本发明的方案中，非酶催化离子聚合反应可以是阴离子或阳离子聚合反应。这种聚合反应例如分别在WO-A-2000/063256和WO-A-96/28487中有所描述。
可用在根据本发明的方法中的非酶催化缩聚反应例如在G.C.Eastmond等，Comprehensive Polymer Science，Vol.5，Pergamon Press(1989)有所描述。
非酶催化ROP反应例如在E.F.Connor等，J.Am.Chem.Soc.，124(2002)914中有所描述。
对于以上提到的非酶催化受控均聚或共聚反应，在根据本发明的方法中优选应用自由基聚合反应，更优选应用氮氧基介导的自由基聚合反应。氮氧基引发剂相对容易合成、热活化并广泛适用于各种单体，从而得到分子量可预测的、分子量分布较窄的聚合物。合适的氮氧基引发剂实例例如在Hawker等，Chem.Rev.(2001)101，p.3661中提到了，通过引用将其内容结合于此。
受控自由基聚合反应，特别是氮氧基介导的自由基聚合反应，一般涉及在聚合反应过程中可稳定链增长自由基的单体的均聚或共聚。这种单体的实例包括在Hawker等，Chem.Rev.(2001)101，p.3661中提到的，例如(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯基吡啶、乙烯基甲酰胺、(甲基)丙烯酰胺和马来酰亚胺。优选地，(甲基)丙烯酸酯或苯乙烯被用作非酶催化受控聚合反应中的单体。
酶催化均聚或共聚反应优选选自酶催化开环聚合(ROP)反应或酶催化缩聚反应。对这些类型的聚合的一般描述在S.Kobayaski等，Chem.Rev.，101(2001)，p.3793-3818中给出了。
更优选地，酶催化ROP反应被用作酶催化均聚或共聚反应。酶催化ROP反应涉及一种或多种环状化合物的开环聚合。
在酶催化均聚或共聚反应中，优选使用内酯(环状酯)、内酰胺(环状酰胺)、环状酸酐、环状碳酸酯和交酯作为单体。内酯的实例包括β-丙内酯、β-丁内酯、β-戊内酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-辛内酯、ε-己内酯、δ-硬脂内酯、ε-辛内酯和ε-棕榈内酯；内酰胺的实例包括β-丙内酰胺、γ-丁内酰胺、γ-戊内酰胺、δ-戊内酰胺、ε-己内酰胺和hectolactam；环状酸酐的实例包括琥珀酸酐、马来酸酐、谷氨酸酐和邻苯二甲酸酐；环状碳酸酯的实例包括碳酸乙二酯、碳酸丙二酯和碳酸三亚甲基酯；交酯的实例包括dilaetide、乙交酯和甘油二酯。
特别地，采用内酯，例如可选取代的ε-CL。ε-CL的可能取代基包括例如卤素、羟基、胺基、酰胺基、硫醇基、例如具有1～20个碳原子的烷氧基、例如具有1～20个碳原子的(杂)芳基和例如具有1～20个碳原子的芳氧基。经取代的ε-CL实例是2-溴-ε-己内酯、4-甲基-ε-己内酯、4-乙基-ε-己内酯、4-苯基-ε-己内酯和3，5-二甲基-ε-己内酯，如例如在M.Trollsas等，Macromolecules，32(1999)，p.4917中提到的。当采用这种经取代的ε-CL时，酶催化均聚或共聚反应中所用的酶可以仅催化这种手性ε-CL外消旋混合物中的一种对映体的聚合，从而能够有选择性地聚合该对映体。
采用本发明方法中的这种具有对映体选择性的均聚或共聚反应，由经取代的ε-CL单体开始，可导致形成手性多嵌段共聚物，其中至少一个嵌段包括至少一个经取代的ε-CL衍生物。
因此，本发明还涉及根据本发明方法可得到的手性嵌段共聚物，其中至少一个嵌段包括至少一个经取代的ε-CL衍生物。
酶催化聚合反应一般被脂酶催化。脂酶是分类为EC 3.1.1.3的三酰基甘油酯水解酶。特别地，合适的脂酶例如是可选地固定在例如丙烯酸类树脂上的Candida antarctica lipase B(Novozyme 435)、Pseudomonas cepacia(脂酶PS-30)、porcine pancreatic lipase(PPL)、Candida cylindracea(脂酶CCL)、Candida Rugosa(脂酶CR)、Mucor Miehei(lipozyme)、Pseudomonas aeruginosa(脂酶PA)、Pseudomonasfluorescence(脂酶PF)和Aspergillus niger(脂酶A)。也可以使用蛋白酶作为酶。
根据本发明的方法，包括至少一种酶催化均聚或共聚反应和至少一种非酶催化受控均聚或共聚反应，可以在本体中进行或在一种或多种溶剂的存在下进行。
例如，当采用氮氧基介导的自由基聚合反应和酶催化ROP反应时，该反应可以适合在本体中进行或在一种或多种有机溶剂的存在下进行。还可以存在附加的助溶剂或表面活性剂，例如乙二醇或脂肪酸的铵盐。如果使用有机溶剂，则合适的溶剂或混合物通常是脂肪烃，例如己烷、庚烷、辛烷或异辛烷；芳香烃，例如苯、甲苯或二甲苯；卤代烃，例如氯苯、1，1，2-三氯三氟乙烷、氯仿或邻二氯苯；和醚，例如二乙醚、二丙醚、二丁醚、二异丙醚或四氢呋喃；或其混合物。
在根据本发明的方法中，至少一种酶催化聚合反应和至少一种非酶催化受控聚合反应优选都在本体中进行。这样，就避免了反应后要去除溶剂的需要。
所述酶催化聚合反应和非酶催化聚合反应的组合可以以任意顺序、在一罐或多罐反应装置中、同时或者一个接一个地进行。优选地，所述聚合反应在一个罐中进行。在一个罐中进行聚合反应避免了中间的步骤，并限制了所需设备的数量。更优选地，所述聚合反应同时进行以减少反应时间并使产量达到最大。
根据本发明的方法一般在50℃和200℃之间的反应温度下进行，优选在70℃和140℃之间，更优选在90℃和110℃之间的反应温度下进行。进行根据本发明方法的压强并不是特别关键，压强取决于例如所用的单体和溶剂以及反应温度。反应时间一般在0.5小时和7天之间，优选在4小时和72小时之间。反应条件可以在不同的聚合反应之间变化，即在酶催化聚合反应和非酶催化聚合反应之间变化，也可以在一种聚合反应中变化。
根据本发明的方法包括酶催化聚合反应和非酶催化聚合反应，可以在多官能团引发剂的存在下进行，该引发剂包括至少一种引发酶催化ROP反应或酶催化缩聚反应的官能团和至少一种引发非酶催化自由基聚合反应、非酶催化阴离子聚合反应或非酶催化ROP反应的官能团。
优选地，引发开环聚合(ROP)反应或缩聚反应的酶催化均聚或共聚反应的官能团是羟基、氨基或羧酸基团。更优选地，使用羟基，因为它容易结合到聚合物链中。
引发非酶催化自由基聚合反应、非酶催化阴离子聚合反应或非酶催化ROP反应的官能团一般是表示或容易转换成活性引发基的基团，例如自由基、离子或任意其他的可以与聚合物链形成共价键的反应性基团。合适的官能团例如包括卤素、氮氧基、硫醇和醇基团。
本发明还涉及手性嵌段共聚物。术语“嵌段共聚物”一般是本领域已知的，理解为包括以嵌段结构排列的至少两种类型单体的共聚物。在根据本发明的手性嵌段共聚物中，至少一个嵌段包括至少一个经取代的ε-CL衍生物。优选的，该经取代的ε-CL衍生物选自2-溴-ε-己内酯、4-甲基-ε-己内酯、4-乙基-ε-己内酯、4-苯基-ε-己内酯和3，5-二甲基-ε-己内酯。手性嵌段共聚物包括至少一个其他的嵌段，其也可以是手性的，包括选自(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯基吡啶、乙烯基甲酰胺、(甲基)丙烯酰胺或马来酰亚胺的单体。优选地，根据本发明的手性嵌段共聚物包括至少一个含有(甲基)丙烯酸酯或苯乙烯的其他嵌段。这种嵌段共聚物的合适实例是至少包括2-溴-ε-己内酯和(甲基)丙烯酸酯、2-溴-ε-己内酯和苯乙烯、4-甲基-ε-己内酯和(甲基)丙烯酸酯、4-甲基-ε-己内酯和苯乙烯、4-乙基-ε-己内酯和(甲基)丙烯酸酯、4-乙基-ε-己内酯和苯乙烯、4-苯基-ε-己内酯和(甲基)丙烯酸酯、4-苯基-ε-己内酯和苯乙烯、3，5-二甲基-ε-己内酯和(甲基)丙烯酸酯以及3，5-二甲基-ε-己内酯和苯乙烯的嵌段共聚物。
根据本发明的手性嵌段共聚物的重均分子量(Mw)，如用气体渗透色谱仪(GPC)测得的优选在500～1,000,000g/mol的范围中，更优选在1000～100,000g/mol的范围中，最优选在3000～50,000g/mol的范围中，由重均分子量和数均分子量之间的比(Mw/Mn)测得的分子重量分布在1.0～2.5范围内，优选在1.1～1.8范围内。
参照下面的实施例来说明本发明，而不是对其进行限定。
实施例
起始原料
Novozym 435从NOVO NORDISK获得。在第一次反应之前对苯乙烯和ε-CL进行蒸馏。所有其他化学试剂都可通过商业途径获得，并且不需要进一步的提纯就可使用，除非另有说明。
分析
NMR实验在Bruker 300 DPX(300MHz，1H-NMR)和BrukerAdvance 300(300MHz，1H-NMR)上进行。所用的缩写s＝单峰、d＝二重峰、dd＝双二重峰、t＝三重峰、dt＝双三重峰、q＝四重峰、dq＝双四重峰、se＝六重峰、o＝八重峰、m＝多重峰和br＝宽峰。
聚合物的离析
聚合物的沉淀是这样进行的：将聚合物的CHCl3浓溶液滴进冰冷的甲醇中，随后过滤悬浮液，再在真空中干燥聚合物。所用的酶的量通常近似为ε-CL单体与引发剂的重量的1/10。
实施例1.双官能团引发剂[4-({[叔丁基(2-甲基-1-苯基丙基)氨基]氧}乙基)苯 基]甲醇(5)的合成
步骤1-3是根据文献方法进行的，例如参见J.Dao等，J.Pol.Sci.A，Polym.Chem.，30(1998)2161-2167。
步骤1.N-叔丁基-α-异丙基硝酮(1)
将5.0克(48.5毫摩尔)2-甲基-2-硝基丙烷、4.4毫升(48.5毫摩尔)异丁醛和2.9克(53.3毫摩尔)氯化铵溶解在97毫升水中。所得溶液被冷却到0℃。向该溶液中加入49毫升的二乙醚(Et2O)和12.7克(194毫摩尔)锌粉，随后将该混合物搅拌20小时。接着将固体滤出，并用冷甲醇洗涤。用20毫升CH2Cl2萃取滤液三次，随后合并有机层，用20毫升盐水洗涤，并用Na2SO4干燥。蒸发溶剂，得到纯的浅绿色低熔点的产物。产量：5.2克(74％)。TLC＝10∶1乙酸乙酯/甲醇(EtOAc/MeOH)。1H-NMR(300.13MHz，CDCl3，298K)：δ＝6.52(d，1H，3J(H，H)＝6.9Hz，乙烯H)，3.10(o，1H，3J(H，H)＝6.9Hz，烯丙基H)，1.38(d，9H，叔丁基H)，0.95(d，6H，3J(H，H)＝6.7Hz，异丙基H)。
步骤2.2，2，5-三甲基-4-苯基-3-氮杂己烷-3-氮氧基(2)
向50毫升四氢呋喃(THF)中加入3.38克(23.7毫摩尔)的(1)，随后将所得溶液置于氩气氛围中，并冷却至0℃。用注射器在5分钟内加入62毫升(62毫摩尔)的乙醚中1摩尔/升的溴化苯基镁。在搅拌17小时后，加入10毫升氯化铵的饱和水溶液和50毫升水。用25毫升Et2O萃取该混合物三次，随后用MgSO4干燥合并的有机层。在蒸发掉大部分溶剂之后，将该溶液加入100毫升MeOH、8毫升氢氧化铵水溶液和0.24克(1.18毫摩尔)乙酸铜Cu(OAc)2的混合物中。空气鼓泡通过该混合物，同时对其进行搅拌，直至颜色变绿。随后，浓缩该溶液，并将其溶解在100毫升CHCl3和100毫升水的两相体系中。在层分离之后，用20毫升CHCl3萃取水相层三次，并用40毫升饱和碳酸氢钠溶液洗涤合并的有机层，用MgSO4将其干燥并浓缩。产物的离析是通过柱层析，在用己烷首先洗脱之后，再用己烷/EtOAc 20∶1洗脱，以得到更好的分离。所得到的期望产物是浅橙色油。产量：3.74克(72％)。TLC＝16∶1己烷/EtOAc。
步骤3.1-(1-{[叔丁基(2-甲基-1-苯基丙基)氨基]氧}乙基)-4-(氯甲基)苯(3)
将125毫升甲苯和125毫升乙醇混合，让空气鼓泡通过该混合物1小时，然后将2.39克(10.8毫摩尔)的(2)、2.62克(17.2毫摩尔)4-乙烯基苄基氯、2.0克(2.86毫摩尔)(N，N’-二{3，5-二叔丁基亚水杨基}-1，2-环己烷二氨)氯化锰(III)({R，R}-Jacobsen催化剂)和1.31克(34.2毫摩尔)NaBH4以所提到的顺序加入到该混合物。在持续搅拌的同时，空气鼓泡通过溶液13小时。接着，在沙上硅石层过滤该混合物来去除固体。随后用CH2Cl2洗涤硅石。将有机溶液浓缩，并通过柱层析，用1∶18 CH2Cl2/己烷(CH2Cl2量逐渐增加)洗脱，来得到所期望的产物。所得到的产物是无色油。产量：2.43克(60％)。TLC＝18∶1己烷/CH2Cl2。1H-NMR(300.13MHz，CDCl3，298K，两种非对映异构体)：δ＝7.5-7.1(m，18H，芳香H)，4.87(dq，1H，3J(H，H)＝6.7Hz，CH-O)，4.55(s，2H，CH2-Cl)，4.52(s，2H，CH2-Cl)，3.39(d，1H，3J(H，H)＝10.5Hz，CH-N)，3.28(d，1H，3J(H，H)＝10.7Hz，CH-N)，2.31(2m，2H，异丙基H)，1.59(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz，CH3-C-O)，1.51(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz)，1.27(d，3H，3J(H，H)＝6.3Hz，异丙基CH3)，1.01(s，9H，叔丁基CH3)，0.89(d，3H，3J(H，H)＝6.3Hz，异丙基CH3)，0.75(s，9H，叔丁基CH3)，0.51(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz，异丙基CH3)，0.20(d，3H，3J(H，H)＝6.8Hz，异丙基CH3)。
步骤4.4-(1-{[叔丁基(2-甲基-1-苯基丙基)氨基]氧}乙基)苄基乙酸酯(4)
在60℃下将2.56克(6.85毫摩尔)的(3)、2.07克(21.12毫摩尔)乙酸钾(KAc)、10毫克(0.06毫摩尔)KI和60毫克18-冠醚-6在25毫升DMSO中的溶液搅拌40小时。随后，将该溶液倒入200毫升水中，用50毫升CH2Cl2萃取所得溶液三次，接着用50毫升水和50毫升盐水洗涤合并有机层，并用MgSO4将其干燥。将溶液浓缩，并用1∶1己烷/CH2Cl2洗脱、经过柱层析之后，所得到的产物是黄色液体。产量：1.57克(58％)。TLC＝1∶6己烷/CH2Cl2。1H-NMR(300.13MHz，CDCl3，298K，两种非对映异构体)：δ＝7.5-7.1(m，18H，芳香H)，5.10(s，2H，CH2-O)，5.06(s，2H，CH2-O)，4.88(dq，2H，3J(H，H)＝6.5Hz，CH-O)，3.40(d，1H，3J(H，H)＝10.7Hz，CH-N)，3.29(d，1H，3J(H，H)＝10.7Hz，CH-N)，2.33(2m，2H，异丙基H)，2.08(s，3H，CH3-COO)，2.08(s，3H，CH3-COO)，1.59(d，3H，3J(H，H)＝6.7Hz，异丙基CH3)，1.52(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz，异丙基CH3)，1.27(d，3H，3J(H，H)＝6.3Hz，异丙基CH3)，1.02(s，9H，叔丁基H)，0.91(d，3H，3J(H，H)＝6.3Hz，异丙基CH3)，0.76(s，9H，叔丁基H)，0.52(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz，异丙基CH3)，0.21(d，3H，3J(H，H)＝6.7Hz，异丙基CH3)。
步骤5.[4-({[叔丁基(2-甲基-1-苯基丙基)氨基]氧}乙基)苯基]甲醇(5)
在20毫升THF中溶解3.8克(9.56毫摩尔)的(4)，再将50毫升2摩尔/升的KOH水溶液(5.61克KOH)加入该溶液中，随后加入2滴15-冠醚-5，在85℃下将该两相体系搅拌18小时(THF回流)。当反应结束，加入20毫升Et2O，分层，随后用10毫升Et2O萃取水相层三次，用10毫升水萃取混合有机层。在用Na2SO4干燥有机层之后，将溶液浓缩，并用1∶2己烷/CH2Cl2洗脱、经过柱层析之后，所得到的产物是无色油。TLC＝1∶6己烷/CH2Cl2。
1H-NMR(300.13MHz，CDCl3，298K，两种非对映异构体)：δ＝7.5-7.1(m，18H，芳香H)，4.89(dq，2H，3J(H，H)＝6.5Hz，CH-O)，4.65(d，2H，3J(H，H)＝2.5Hz，CH2-O)，4.61(d，2H，3J(H，H)＝3.2Hz，CH2-O)，3.37(d，1H，3J(H，H)＝10.7Hz，CH-N)，3.27(d，1H，3J(H，H)＝10.9Hz，CH-N)，2.29(2m，2H，异丙基H)，1.69(s，br，1H，OH)，1.68(s，br，1H，OH)，1.57(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz，CH3-C-O)，1.49(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz)，1.26(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz，异丙基CH3)，1.00(s，9H，叔丁基CH3)，0.90(d，3H，3J(H，H)＝6.3Hz，异丙基CH3)，0.73(s，9H，叔丁基H)，0.49(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz，异丙基CH3)，0.19(d，3H，3J(H，H)＝6.5Hz，异丙基CH3)。
实施例II.ε-CL的ROP引发剂的比较
通过比较在多官能团引发剂(5)下与在苯甲醇下和在[4-叔丁基苯基]甲醇下用Novozym 435聚合ε-CL的速率，来测试在引发剂(5)下，用Novozym 435能否以有效的速度催化ε-CL的开环聚合而得到聚己内酯(PCL)。在60℃下，在NMR管内，使用2.0摩尔/升ε-CL和0.2摩尔/升(5)的氘代甲苯溶液进行ROP反应。在转换进行时，使用1H-NMR跟踪引发剂效率和聚合度。通过绘制ln([ε-CL]/[ε-CL]0)与时间的关系曲线，并测量反应开始处近似直线的斜率，从所得到的转换曲线获得反应的速率值(k)。反应速率(k)、引发剂效率(IE)和聚合度(DP)列在表1中。
表1.60℃下在三种不同引发剂下用Novozym 435的ε-CL的ROP比较
引发剂 k(<sup>*</sup>10<sup>-3</sup>秒<sup>-1</sup>) IE(％)  DP
(5) 23.2  81  13
苯甲醇 23.5  89  11
[4-叔丁基苯基]甲醇 13.9  73  6.5
结果表明(5)能够引发ROP。
实施例III.PCL-PS共聚物的双罐合成
向121.3毫克的Novozym 435中加入70.7毫克(0.199毫摩尔)(5)和1.108毫升(10.0毫摩尔)ε-CL的混合物。在60℃下将该混合物搅拌3.5小时，在该过程中混合物变得非常粘稠。通过加入CHCl3来停止反应，随后进行过滤来去除酶。通过沉淀得到聚己内酯(PCL)。
接着将328毫克PCL溶解在2.00毫升(17.46毫摩尔)的苯乙烯中。利用冷冻-泵吸-解冻方法除去所得溶液中的氧，随后在95℃下将其搅拌18小时，在该过程中混合物固化。将所得凝胶溶解在氯仿中，过滤，沉淀得到PS-PCL共聚物。PCL/PS＝0.13/1。GPC：Mw＝130千克/摩尔；Mw/Mn＝2.3。DSC：T熔融PCL＝57.4℃；ΔH＝0.789焦耳/克；Tg苯乙烯＝96.2℃；ΔCp＝0.225焦耳/克(℃-1)。
实施例IV.PCL-PS共聚物的单罐两步合成
向1.158毫升(10.4毫摩尔)ε-CL和1.611毫升(14.1毫摩尔)苯乙烯的混合物中加入50.4毫克(0.142毫摩尔)(5)和173.4毫克的Novozym 435中。利用冷冻-泵吸-解冻方法除去该混合物中的氧，并在60℃下将其搅拌285分钟，随后将温度升高到95℃，保持43.5小时。这样，混合物已变成稠的凝胶。通过将所得凝胶溶解在氯仿中，滤除酶，沉淀就得到共聚物。PCL/PS＝1.08/1。GPC：Mw＝20千克/摩尔；Mw/Mn＝1.4。DSC：T熔融∶PCL＝58.1℃；ΔH＝4.991焦耳/克。
实施例V.PCL-PS共聚物的单罐两步合成
向2.316毫升(20.9毫摩尔)ε-CL和1.611毫升(14.1毫摩尔)苯乙烯的混合物中加入33.5毫克(0.0942毫摩尔)(5)和243.2毫克的Novozym 435中。利用冷冻-泵吸-解冻方法除去该混合物中的氧，并在60℃下将其搅拌3小时，随后将温度升高到95℃，并再持续搅拌18小时。这样，混合物已变成稠的凝胶。通过将所得凝胶溶解在氯仿中并滤除酶就得到共聚物。PCL/PS＝2.45/1。GPC：Mw＝30千克/摩尔；Mw/Mn＝1.6。
实施例VI.PCL-PS共聚物的单罐单步合成
向1.158毫升(10.4毫摩尔)ε-CL和1.611毫升(14.1毫摩尔)苯乙烯的混合物中加入49.8毫克(0.140毫摩尔)的氮氧基引发剂和165.4毫克的Novozym 435中。利用冷冻-泵吸-解冻方法除去该混合物中的氧，并在95℃下将其搅拌18小时。这样，混合物已变成稠的凝胶。通过将所得凝胶溶解在氯仿中、滤除酶并沉淀就得到共聚物。PCL/PS＝1.02/1。GPC：Mw＝19千克/摩尔；Mw/Mn＝1.5。DSC：T熔融PCL＝58.1℃；ΔH＝30.392焦耳/克；Tg苯乙烯＝96.9℃；ΔCp＝0.039焦耳/克(℃-1)。

Claims (12)

1.一种制备嵌段共聚物的方法，该方法在多官能团引发剂的存在下进行，包括至少一种酶催化均聚或共聚反应和至少一种非酶催化受控均聚或共聚反应，其特征在于避免使用金属催化剂，并且所述非酶催化受控均聚或共聚反应是氮氧基介导的自由基聚合反应。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述非酶催化受控聚合反应包括选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯基吡啶、乙烯基甲酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和马来酰亚胺的单体的聚合。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述酶催化聚合反应是开环聚合反应。
4.如权利要求3所述的方法，其中未取代的或经取代的ε-己内酯用作单体，其中经取代的ε-己内酯的取代基选自由卤素、羟基、胺基、酰胺基、硫醇基、具有1～20个碳原子的烷氧基、具有1～20个碳原子的芳基或杂芳基和具有1～20个碳原子的芳氧基构成的组。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述的ε-己内酯是经取代的ε-己内酯。
6.如权利要求1所述的方法，其中用分类为EC 3.1.1.3的脂酶催化所述酶催化聚合反应。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述脂酶选自由Candida antarctica脂酶B、Pseudomonas cepacia脂酶、猪胰脂肪酶、Candida cylindracea脂酶、Candida Rugosa脂酶、Mucor Miehei脂酶、Pseudomonas aeruginosa脂酶、Pseudomonas fluorescence脂酶和Aspergillus niger脂酶组成的组。
8.如权利要求1所述的方法，其中至少一种酶催化聚合反应和至少一种非酶催化受控聚合反应是本体进行的。
9.如权利要求1所述的方法，其中至少一种酶催化聚合反应和至少一种非酶催化受控聚合反应是在一罐中进行的。
10.如权利要求9所述的方法，其中至少一种酶催化聚合反应和至少一种非酶催化受控聚合反应是同时进行的。
11.通过根据权利要求5所述方法从经取代的手性ε-己内酯衍生物的外消旋混合物得到的手性嵌段聚合物，其中所述经取代的手性ε-己内酯的取代基选自由卤素、羟基、胺基、酰胺基、硫醇基、具有1～20个碳原子的烷氧基、具有1～20个碳原子的芳基或杂芳基和具有1～20个碳原子的芳氧基构成的组，其中所述酶催化均聚或共聚反应中所用的酶仅催化这种手性ε-己内酯衍生物的外消旋混合物中的一种对映体的聚合，从而能够有选择性地聚合该对映体，其中至少一个嵌段包括至少一个经取代的ε-己内酯衍生物，该经取代的ε-己内酯的取代基选自由卤素、羟基、胺基、酰胺基、硫醇基、具有1～20个碳原子的烷氧基、具有1～20个碳原子的芳基或杂芳基和具有1～20个碳原子的芳氧基构成的组；且其中至少一个其他的嵌段包括选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯基吡啶、乙烯基甲酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或马来酰亚胺的单体。
12.如权利要求11所述的手性嵌段聚合物，Mw/Mn在1.1～2.5范围内。
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