CN101568556B - 具有氟代烷氧基羰基基团的胺捕获聚合物基底 - Google Patents

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Abstract

含氨基材料可以被连接到聚合物材料，所述聚合物材料包括具有包含氟代烷氧基羰基基团的胺捕获侧基。含氨基材料可通过亲核取代反应与所述胺捕获侧基反应。所述反应的产物是醇以及包含羰基亚氨基基团的侧基。所述反应导致所述含氨基材料连接至所述聚合物材料。经常是将所述聚合物材料布置到基底的表面上，并且所述含氨基材料与所述聚合物材料的所述连接导致了所述含氨基材料在所述基底上的固定。

Description

具有氟代烷氧基羰基基团的胺捕获聚合物基底
优先权声明
本专利申请要求于2006年12月21号提交的美国临时专利申请序列号60/871,294以及2007年9月17日提交的美国序列号11/856,144的优先权，该专利的公开内容以引用的方式并入本文。
技术领域
描述了将含氨基材料连接至聚合物材料以及将含氨基材料固定到基底上的方法。
背景技术
固定到基底的表面上的含氨基材料，如含氨基分析物、氨基酸、DNA、RNA、蛋白质、细胞、组织、细胞器、免疫球蛋白、或它们的片段可以用于众多应用中。例如，固定的生物学含氨基材料可以用于疾病或遗传缺陷的医疗诊断、用于生物分离或者用于不同生物分子的检测。含氨基材料的固定通常是通过氨基基团与共价地连接至基底的表面的反应性官能团的反应来完成。
具有氨基反应性官能团的基底可以通过用含氨基反应性官能团的聚合物材料的溶液涂覆一种基底进行制备。作为另外一种选择，具有氨基反应性官能团的基底可以通过用包含胺反应性官能团的单体的溶液涂覆一种基底，之后使这些单体聚合而进行制备。示例性的氨基反应性单体包括例如N-[(甲基)丙烯酰]琥珀酰亚胺以及乙烯基吖内酯。含氨基材料可以与N-酰氧基琥珀酰亚胺基团反应导致N-羟基琥珀酰亚胺的易位以及酰胺的形成。含氨基材料可以与环状吖内酯反应，导致环状结构的开环。
尽管包含反应性官能团例如N-酰氧基琥珀酰亚胺基团或吖内酯基团的聚合物表面可轻易与含伯或仲氨基的材料反应，这种反应性官能团会受多个缺点所困扰。例如，许多与生物学含氨基材料的反应是在稀水溶液中进行。已知在这些条件下，N-酰氧基琥珀酰亚胺官能团将发生快速水解。这种竞争反应能导致含氨基材料在基底上不完全的或无效的固定。
虽然吖内酯官能团对水解更加稳定，但是难以合成与除乙烯基之外的任何可聚合基团键合的吖内酯。所得的聚合物材料具有直接连接至聚合物主链的氨基反应性官能团。在一些应用中，这可以使含氨基材料难以足够接近胺反应性基团以有效进行固定。
发明内容
描述了将含氨基材料连接至聚合物材料以及将含氨基材料固定在基底上的方法。更具体地讲，可以将含氨基材料连接至包含胺捕获侧基的聚合物材料上。胺捕获侧基包含可以与含伯或仲氨基的材料发生亲核取代反应的氟代烷氧基羰基基团。描述了包含已反应和未反应的胺捕获侧基的部分反应的聚合物材料。另外描述了包含部分反应的聚合物材料的制品。
在一个方面，描述了一种将含氨基材料连接至聚合物材料的方法。所述方法包括提供包含化学式I的胺捕获侧基的聚合物材料，胺捕获侧基包括氟代烷氧基羰基基团。
Figure G2007800468819D00021
在化学式I中，变量n等于0或1。基团Q是羰氧基或羰基亚氨基。基团Y是二价基团，包含亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合，并且任选还包含羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、-NR3-、或它们的组合。基团R1选自氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；每个R2是低级的氟烷基；并且R3选自氢、烷基、芳基、或芳烷基。星号(*)表示所述胺捕获侧基到所述聚合物材料的主链的附着位点。所述方法还包括使(1)含伯或仲氨基的材料与(2)所述胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团反应，致使含氨基的基团连接至聚合物材料。
在另一方面，描述了一种将含氨基材料固定到基底上的方法。所述方法包括提供基底并且将聚合物材料布置到基底的表面上，其中聚合物材料具有含氟代烷氧基羰基基团的化学式I的胺捕获侧基。
所述方法还包括使(1)含伯或仲氨基的材料与(2)所述胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团反应，致使含氨基基团连接至聚合物材料。变量n以及基团Q、Y、R1和R2与以上对于化学式I所定义的相同。
在另一方面，描述了一种将含氨基材料固定到基底的表面上的方法。所述方法包括提供基底和将反应混合物设置在所述基底的表面上。所述反应混合物包含(a)包含化学式II的氟代烷氧基羰基基团的胺捕获单体，以及(b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基基团的交联单体。
Figure G2007800468819D00032
在化学式II中，变量n等于0或1。基团Q是羰氧基或羰基亚氨基。基团Y是二价基团，包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合，并且任选还包括羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、-NR3-、或它们的组合。基团R1选自氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；每个R2是低级的氟烷基；R3选自氢、烷基、芳基、或芳烷基；并且R4是氢或烷基。所述方法还包括固化反应混合物以形成具有胺捕获侧基的交联聚合物材料。所述方法此外还包括使(1)含伯或仲氨基的材料与(2)所述胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团反应，致使含氨基的基团连接至所述聚合物材料。
在又一方面，描述了部分反应的聚合物材料。所述聚合物材料包括(a)包含氟代烷氧基羰基基团的化学式I的胺捕获侧基与(b)含羰基亚氨基的侧基，所述含羰基亚氨基的侧基是化学式I的第二胺捕获侧基与含伯氨基材料或含仲氨基材料的反应产物。
仍然在又一个方面，描述了一种制品。这种制品包括基底以及布置在基底的表面上的聚合物材料。所述聚合物材料包括(a)含氟代烷氧基羰基基团的化学式I的第一胺捕获侧基以及(b)含羰基亚氨基的侧基，所述含羰基亚氨基的侧基是化学式I的第二胺捕获侧基与含伯氨基的材料或含仲氨基的材料的反应产物。
术语“一”、“一个”和“所述”与“至少一种”可互换使用，是指一种或多种被描述的要素。
术语“烷氧基”是指化学式为-OR的单价基团，其中R是烷基基团。
术语“烷氧羰基”是指化学式为-(CO)OR的单价基团，其中R是烷基基团。
术语“烷基”是指单价基团，它是烷烃的基并且包括直链、支链、环状的基团、或它们的组合。烷基通常具有1至30个碳原子。在一些实施例中，烷基包含1至20个碳原子、1至10个碳原子、1至6个碳原子、或1至4个碳原子。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环己基、正庚基、正辛基和乙基己基。
术语“亚烷基”是指其为烷烃基团的二价基团。亚烷基可以是直链的、支链的、环状的、或它们的组合。亚烷基通常具有1至200个碳原子。在一些实施例中，亚烷基基团包含1至100、1至80、1至50、1至30、1至20、1至10、或1至4个碳原子。亚烷基的自由基中心可以在同一个碳原子上(即，次烷基)或在不同的碳原子上。
术语“芳烷基”指成为化合物R-Ar的基的单价基团，其中Ar是芳族碳环基团和R是烷基。
术语“芳基”是指单价基团，它是碳环芳香族化合物的基。芳基可以具有一个芳香环或可以包括达5个连接或稠合至所述芳香环的其他碳环。其他碳环可以是芳香的、非芳香的、或它们的组合。芳基的例子包括但不限于：苯基、联苯基、三联苯基、蒽基、萘基、苊基、蒽醌基、菲基、蒽基、芘基、苝基和芴基。
术语“亚芳基”是指二价基团，它是碳环芳香族化合物的基。亚芳基可以具有一个芳香环或可以包括多达5个连接或稠合至所述芳香环的其他碳环。其他碳环可以是芳香的、非芳香的、或它们的组合。示例性的亚芳基基团具有1、2、或3个芳环。例如，所述亚芳基可为亚苯基。
术语“羰基”指化学式为-(CO)-的二价基团。
术语“羰基亚胺基”指化学式为-(CO)NRa-的二价基团，其中Ra是氢、烷基、芳基、或芳烷基。
术语“羰氧基”指化学式为-(CO)O-的二价基团。
术语“羧基”是指化学式为-(CO)OH的单价基团。
术语“氟烷基”是指至少一个氢原子被氟原子取代的烷基。如本文所用，术语“低级的氟烷基”是指具有1、2、3或4个碳原子的氟烷基。一些示例性的氟烷基具有一个碳原子，如-CHF2或者-CF3。
术语“氟代烷氧基”是指化学式为-ORf的单价基团，其中Rf是指氟烷基。
术语“氟代烷氧基羰基”是指化学式为-(CO)ORf的单价基团，其中(CO)是指羰基基团并且Rf是指氟烷基基团。氟代烷氧基羰基通常具有化学式为-(CO)OCR1(R2)2，其中R1和R2在本文中定义。
术语“杂亚烷基”是指亚烷基的一个或多个碳原子被硫、氧、或-NRb-取代的二价基团，其中Rb是氢或烷基。杂亚烷基可以是直链的、支链的、环状的、或它们的组合并且可以包括最多400个碳原子以及最多30个杂原子。在一些实施例中，杂亚烷基包括最多300个碳原子、最多200个碳原子、最多100个碳原子、最多50个碳原子、最多30个碳原子、最多20个碳原子、或最多10个碳原子。
术语“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的单体。同样，术语“(甲基)丙烯酰胺”是指丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的单体。
术语“(甲基)丙烯酰基”是指化学式为CH2＝CR4-(CO)-的烯键化学式不饱和基团，其中R4是氢或甲基。(甲基)丙烯酰基基团通常与氧基或-NRc-基团邻接，其中Rc是氢、烷基、芳基、或芳烷基。
术语“氧基”指化学式为-O-的二价基团。
术语“硫基”指化学式为-S-的二价基团。
术语“胺捕获单体”指具有胺捕获基团的单体。术语“胺捕获基团”是指能够与含氨基材料反应的在单体或聚合物上的基团。胺捕获基团经常包含氟代烷氧基羰基基团。
术语“含氨基材料”是指具有伯氨基基团或仲氨基基团的材料。含氨基材料可以是生物学材料或非生物学材料。含氨基材料经常具有连接至伯氨基基团或仲氨基基团的亚烷基基团。
术语“侧基”是指连接至聚合物材料的主链但不是所述聚合物材料主链的一部分的基团。侧基不参与聚合反应。
术语“聚合物”以及“聚合物材料”可互换使用，以指由一种单体制备的材料，如均聚物，或者指由两种或多种单体制备的材料，如共聚物、三聚物等。同样，术语“聚合”指制备聚合物材料的工艺，所述聚合物材料可为均聚物、共聚物、三元共聚物等。
术语“室温”是指约20℃至约25℃或者约22℃至约25℃。
术语“基底”是指固相支承体。基底可以具有任何有用的形式，包括但不限于薄膜、薄板、隔膜、过滤物、非纺织或纺织纤维、中空或实心珠粒、瓶、盘、管、棒、管线、或晶片。基底可以是多孔或无孔的、刚性或挠性的、透明或不透明的、无色或有色的、以及反射性或非反射性的。合适的基底材料包括例如聚合物材料、玻璃、陶瓷、金属、金属氧化物、水合金属氧化物、或它们的组合。
上面的概述并非旨在描述本发明的每个公开的实施例或每种具体实施形式。以下描述更具体地举例说明示例性实施例。在本文的若干处，通过列举实例提供了指导，这些实例可以用于不同的组合。在每一种情况下，所列举的实例均仅用作一个代表性的群组，不应被理解为是排他性的。
具体实施方式
含氨基材料可以连接至具有胺捕获侧基的聚合物材料。更具体地讲，胺捕获侧基包含可以通过亲核取代反应与含伯或仲氨基的材料反应的氟代烷氧基羰基基团。反应产物是醇以及含羰基亚氨基基团的侧基。所述反应致使含氨基材料连接至聚合物材料。经常将聚合物材料布置在基底的表面，并且含氨基材料连接至聚合物材料致使含氨基材料固定在基底上。
在一个方面，描述了一种将含氨基材料连接至聚合物材料的方法。所述方法包括提供包含化学式I的胺捕获侧基的聚合物材料。
Figure G2007800468819D00081
在化学式I中，变量n等于0或1。基团Q是羰氧基或羰基亚氨基。基团Y是二价基团，包含亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合，并且任选还包含羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、-NR3-、或它们的组合。基团R1选自氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；R2是低级的氟烷基；并且R3选自氢、烷基、芳基、或芳烷基。星号(*)表示胺捕获侧基到聚合物材料的主链的附着位点。所述方法还包括使含伯或仲氨基的材料与胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团反应，致使含氨基的基团连接至聚合物材料。所述反应导致了具有化学式为HO-CR1(R2)2的醇的亲核置换以及含羰基亚氨基基团的侧基的形成。
聚合物材料的胺捕获侧基通常连接至烃聚合物主链。聚合物材料通常是包含胺捕获单体的反应混合物的进行自由基聚合的反应产物。胺捕获单体具有烯属不饱和基团以及胺捕获基团二者。这些胺捕获单体通常具有化学式II。
Figure G2007800468819D00091
在化学式II中，变量n、Q、Y、R1，以及R2与以上对于化学式I所定义的相同。基团R4选自氢或烷基。在多个实施例中，R4是氢或甲基。
当变量n等于0时，化学式II的胺捕获单体具有化学式IIa：
Figure G2007800468819D00092
并且所得聚合物材料包含化学式Ia的胺捕获侧基。
Figure G2007800468819D00093
当变量n等于1时，化学式II的胺捕获单体具有化学式IIb：
Figure G2007800468819D00094
并且所得聚合物材料包含化学式Ib的胺捕获侧基。
Figure G2007800468819D00101
具有化学式Ib的侧基的聚合物材料在聚合物材料的主链和胺捕获基团(即，氟代烷氧基羰基基团)之间具有间隔基团(即，-Q-Y-)。
化学式I的胺捕获侧基以及化学式II的胺捕获单体均包含化学式-(CO)OCR1(R2)2的氟代烷氧基羰基基团，其中基团R1选自氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；并且每个R2选自低级的氟烷基。对于R1合适的烷基基团通常具有1至10、1至6、或1至4个碳原子。对于R1和R2合适的低级氟烷基基团通常具有1至4个碳原子。一些示例性的低级氟烷基基团具有一个碳原子，例如-CHF2或-CF3。
在一些示例性的单体和侧基中，氟代烷氧基羰基基团选自-(CO)OCH(CF3)2，其中R1是氢并且每个R2是-CF3或者-(CO)OC(CF3)3，其中R1以及每个R2是-CF3，在其他示例性的单体和侧基中，氟代烷氧基羰基基团选自-(CO)OCF(CF3)2，其中R1是氟并且R2是-CF3。
基团Q是化学式-(CO)O-的羰氧基基团或化学式为-(CO)-NR3-的羰基亚氨基基团，其中R3选自氢、烷基、芳基、或芳烷基。对于R3合适的烷基基团具有1至10、1至6、或1至4个碳原子。示例性的芳基R3基团是苯基。示例性的芳烷基R3基团包括但不限于由苯基取代的具有1至10个碳原子的烷基、由苯基取代的具有1至6个碳原子的烷基、或由苯基取代的具有1至4个碳原子的烷基。
Y是二价基团，包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合。基团Y可以任选还包括羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、硫基、-NR3-、或它们的组合。基团R3选自氢、烷基、芳基、或芳烷基。基团Y通常不含过氧基(即，-O-O-)键。
在一些实施例中，基团Y可以是亚烷基，或基团Y可以包括连接到至少一个其他基团的第一亚烷基，所述至少一个其他基团选自杂亚烷基、亚芳基、第二亚烷基、羰基、羰氧基、氧基、硫基、-NR3-、或它们的组合。在其他实施例中，基团Y可以是杂亚烷基，或基团Y可以包括连接到至少一个其他基团的第一杂亚烷基，所述至少一个其他基团选自亚烷基、亚芳基、第二杂亚烷基、羰基、羰氧基、氧基、硫基、-NR3-、或它们的组合。还有其他实施例中，基团Y可以是亚芳基，或基团Y可以包括连接到至少一个其他基团的第一亚芳基，所述至少一个其他基团选自亚烷基、杂亚烷基、第二亚芳基、羰基、羰氧基、氧基、硫基、-NR3-、或它们的组合。
一些示例性的胺捕获侧基，如化学式Ic中所示，具有亚烷基Y基团。
在化学式Ic中，变量p是1至20的整数。示例性的化合物包括p是不大于15、不大于10、不大于8、不大于6、不大于4、不大于3、或不大于2的整数的那些化合物。这样的侧基可以由(例如)包含化学式IIc的胺捕获单体的反应混合物进行自由基聚合反应来提供。
Figure G2007800468819D00112
基团R1、R2、和R4与之前对于化学式I和II所描述的相同。
其他示例性的胺捕获基团，如化学式Id或Ie所示，可以具有杂亚烷基Y基团。
在化学式Id和Ie中，每个变量n独立地是1至20的整数，并且D是氧基、硫基、或-NH-。示例性的化合物包括p是不大于15、不大于10、不大于8、不大于6、不大于4、不大于3、或不大于2的整数的那些化合物。此类侧基可以(例如)由包含化学式IId或IIe的胺捕获单体的反应混合物进行自由基聚合反应来提供。
Figure G2007800468819D00122
基团R1、R2、以及R4与之前对于化学式I和II所描述的相同。
在其他具有化学式I的示例性胺捕获侧基中，Y包括通过选自羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、硫基、或-NR3-的基团连接至第二亚烷基或第一杂亚烷基基团的第一亚烷基。另外的亚烷基或杂亚烷基基团可以通过选自羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、硫基、或-NR3-的基团连接至第二亚烷基或第一杂亚烷基基团。还有其他具有化学式I的示例性胺捕获侧基中，Y包括通过选自羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、硫基、或-NR3-的基团连接至第二杂亚烷基或第一亚烷基基团的第一杂亚烷基。另外的亚烷基或杂亚烷基基团可以通过选自羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、硫基、或-NR3-的基团连接至第二杂亚烷基或第一亚烷基基团。
例如，胺捕获侧基可以具有化学式If、Ig或Ih。
在化学式If、Ig和Ih中，每个D独立地是氧基、硫基、或-NH-；m是1至15的整数；k是2至4的整数；并且p是1至20的整数。示例性的化合物包括p是不大于15、不大于10、不大于8、不大于6、不大于4、不大于3、或不大于2的整数而m不大于10、不大于5、不大于2、或不大于1的那些化合物。这样的胺捕获侧基可以(例如)由包含化学式IIf、IIg或IIh的胺捕获单体的反应混合物进行自由基聚合反应来提供。
Figure G2007800468819D00141
基团R1、R2、以及R4与此前化学式I和II中所描述的相同。在许多这样的胺捕获侧基中，k等于2，D是氧基、m等于1，并且p不大于3。
有若干因素可影响具体应用中基团Y的选择。这些因素包括(例如)胺捕获单体的合成方便程度、胺捕获单体与交联剂(如果交联剂存在)的相容性或反应性，以及胺捕获单体与含氨基材料的反应性或选择性。例如，基团Y的大小和极性可以影响胺捕获基团与含氨基材料的反应性。也就是说，胺捕获基团的反应性可以通过使基团Y的长度、基团Y的组成变化或长度、组成均变化来改变。同样，胺捕获基团的大小和性质可以影响表面浓度以及与含氨基材料的反应性。如果需要，可在胺捕获单体中选择不同的基团，以提供在环境条件下为液态的单体。液态单体趋于用在环境可接受的无溶剂涂层组合物中。示例性的胺捕获侧基包括但不限于：
Figure G2007800468819D00151
具有这些胺捕获侧基的聚合物可以由分别包含以下胺捕获单体的反应混合物进行自由基聚合来制备。
Figure G2007800468819D00152
本领域已知的任何方法均可用于制备化学式II的单体。例如，一些单体可以通过使羟基取代的(甲基)丙烯酸酯与环酐反应来制备。此反应致使形成具有羰基基团的(甲基)丙烯酸酯。羰基基团可以与亚硫酰氯反应以形成具有卤代羰基基团的(甲基)丙烯酸酯。然后卤代羰基基团可以与化学式为HOCR1(R2)2的醇在酸受体的存在下反应，其中R1和R2如以上所定义。作为另外一种选择，卤代羰基基团可以与(R2)2CFO-K+(其是KF与全氟酮在原位形成的加合物)反应。类似的转化在用丙烯酰氯产生化学式II的化合物(其中n等于零)的文献中有报道。
包含化学式I的胺捕获侧基的聚合物材料可以是直链的、可溶的聚合物或者可以是不可溶的、交联的聚合物。当指聚合物材料时，术语“可溶的”是指聚合物材料在室温下以至少0.01重量百分比的量在水或至少一种有机溶剂中可溶。类似地，当指聚合物材料时，术语“不可溶的”是指聚合物材料在室温下以至少0.01重量百分比的量在水或至少一种有机溶剂中不可溶。示例性的有机溶剂包括但不限于醇类(例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-甲基-2丙醇、1-丁醇、以及2-丁醇)，腈类(例如乙腈)，烷类(例如环己烷或己烷)、醚类(例如四氢呋喃以及氟化的醚类，如氢氟醚类以及氢氯氟醚类)，酮类(例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、或N-甲基吡咯烷酮)，芳香族化合物类(例如苯、甲苯、或二甲苯)，酯类(例如乙酸乙酯)，氯化烃类(例如氯取代的烷类)，氟化烃类(例如氟取代的烷类)，及它们的组合。
直链、可溶的聚合物材料通常是在交联剂不存在时合成的。也就是说，为制备直链、可溶的聚合物材料，包含胺捕获单体的反应混合物通常不包含交联剂。用于制备这样的聚合物材料的反应混合物经常包含0.1至100重量百分比(占单体混合物中单体重量)的化学式II的胺捕获单体。
相比之下，不可溶的、交联的聚合物材料通常在交联剂的存在下聚合。也就是说，为制备不可溶的、交联的聚合物材料，包含胺捕获单体的反应混合物通常还包含具有至少两个(甲基)丙烯酰基团的交联剂。如果制备交联的聚合物材料，反应混合物经常包含占单体混合物中单体重量的0.1至90重量百分比的化学式II的胺捕获单体以及10至99.9重量百分比的交联单体。
制备不可溶的、交联的聚合物材料的合适的交联单体包括二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯、五(甲基)丙烯酸酯等等。这些(甲基)丙烯酸酯可以(例如)通过使(甲基)丙烯酸与烷二醇(即由两个羟基基团取代的烷)、烷三醇(即由三个羟基基团取代的烷)、烷四醇(即由四个羟基基团取代的烷)、或烷五醇(即由五个羟基基团取代的烷)进行反应来形成。
示例性交联单体包括1，2-乙二醇二(甲基)丙烯酸酯；1，12-十二烷二醇二(甲基)丙烯酸酯；1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯；1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如以商品名TMPTA-N市售自Surface Specialties(Smyrna，GA)和以商品名SR-351市售自Sartomer(Exton，PA))；季戊四醇三丙烯酸酯(例如以商品名SR-444市售自Sartomer)；三(2-羟乙基异氰尿酸酯)三丙烯酸酯(以商品名SR-368市售自Sartomer)；季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物(例如，以商品名PETIA市售自Surface Specialties，四丙烯酸酯与三丙烯酸酯的比率为约1∶1，和以商品名PETA-K市售自Surface Specialties，四丙烯酸酯与三丙烯酸酯的比率为约3∶1)；季戊四醇四丙烯酸酯(例如以商品名SR-295市售自Sartomer)；二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(例如以商品名SR-355市售自Sartomer)；乙氧基化的季戊四醇四丙烯酸酯(例如以商品名SR-494市售自Sartomer)；和二戊赤藓醇五丙烯酸酯(例如以商品名SR-399市售自Sartomer)。可使用交联单体的混合物。
其他单体如任选的稀释单体可以包含在用来制备直链、可溶的聚合物材料或交联的、不可溶的聚合物材料的反应混合物中。合适的稀释单体通常是仅包含一个(甲基)丙烯酰基团并且不包含胺捕获基团的(甲基)丙烯酸酯类或(甲基)丙烯酰胺类。
一些示例性(甲基)丙烯酸酯稀释剂单体是诸如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸3，3，5-三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸4-甲基-2-戊酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸异十三烷酯、和(甲基)丙烯酸山嵛酯之类的(甲基)丙烯酸烷酯。
其它示例性的(甲基)丙烯酸酯稀释剂单体是诸如(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、和(甲基)丙烯酸苄酯之类的(甲基)丙烯酸芳酯。其它示例性的(甲基)丙烯酸酯稀释剂单体还有诸如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯和(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、和类似物质的(甲基)丙烯酸羟烷酯。其它示例性的(甲基)丙烯酸酯稀释剂单体是诸如(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、聚(甲基)丙烯酸乙二醇酯、和类似物质的含醚的(甲基)丙烯酸酯。所述稀释剂单体可为诸如N，N-二甲基氨乙基(甲基)丙烯酸酯，N，N-二甲基氨丙基(甲基)丙烯酸酯、卤化2-三甲基铵甲基(甲基)丙烯酸酯、和类似物质的含氮的(甲基)丙烯酸酯。所述稀释剂单体还可为(甲基)丙烯酰胺、N，N-二烷基(甲基)丙烯酰胺、和类似物质。
一些反应混合物包含溶剂。适合的溶剂包括但不限于水，醇类(例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-甲基-2丙醇、1-丁醇、以及2-丁醇)，腈类(例如乙腈)，烷类(例如环己烷或己烷)，醚类(例如四氢呋喃以及氟化的醚类，如氢氟醚类以及氢氯氟醚类)，酮类(例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、以及N-甲基吡咯烷酮)，芳香族化合物类(例如苯、甲苯、或二甲苯)，酯类(例如乙酸乙酯)，氯化烃类(例如氯取代的烷类)，氟化烃类(例如氟取代的烷类)，或它们的组合。其它反应混合物可为无溶剂的。示例性的无溶剂反应混合物包括其中胺捕获单体为液体的那些物质，或其中反应混合物为除去溶剂的涂层组合物的那些物质。
反应混合物通常用自由基聚合法聚合。所述反应混合物通常包含引发剂。所述引发剂可为热引发剂、光引发剂或这二者。以所述反应混合物中单体的重量为基准，所述引发剂的使用浓度通常为0.1至5重量％、0.1至3重量％、0.1至2重量％、或0.1至1重量％。
在将热引发剂加入反应混合物时，可在室温(即，20至25摄氏度)或高温下形成所述交联聚合物。聚合反应所需的温度通常取决于所用的具体热引发剂。热引发剂的实例包括有机过氧化物或偶氮化合物。偶氮化合物可以从DuPont(特拉华州威尔明顿)以商业名称VAZO(例如VAZO 67)商购。
当将光引发剂加入到反应混合物中时，通过施加光化学辐射直至组合物胶凝或硬化可形成交联聚合物材料。适合的光化学辐射包括在红外区、可见区、紫外区的电磁辐射、或它们的组合。
适用于紫外区域内的光引发剂的实例包括但不限于安息香、安息香烷基醚(例如安息香甲基醚，和取代的安息香烷基醚，如二甲氧基安息香甲基醚)、苯酮(例如取代的苯乙酮，诸如2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，和取代的α-酮醇，诸如2-甲基-2-羟基苯丙酮)、氧化膦、聚合物光引发剂等。
可商购获得的光引发剂包括，但不限于，2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(例如，可以商品名DAROCUR 1173从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、2，4，6-三甲基苯甲酰-二苯基-氧化膦与2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮的混合物(例如，可以商品名DAROCUR 4265从CibaSpecialty Chemicals商购获得)、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙-1-酮(例如，可以商品名IRGACURE 651从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、二(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基-戊基氧化膦与1-羟基-环己基-苯基酮的混合物(例如，可以商品名IRGACURE 1800从Ciba SpecialtyChemicals商购获得)、二(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基-戊基氧化膦(例如，可以商品名IRGACURE 1700从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、2-甲基-1[4-(甲巯基)苯基]-2-吗啉丙-1-酮(例如，可以商品名IRGACURE 907从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、1-羟基-环己基苯基酮(例如，可以商品名IRGACURE 184从Ciba SpecialtyChemicals商购获得)、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(例如，可以商品名IRGACURE 369从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、二(2，4，6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦(例如，可以商品名IRGACURE 819从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基亚膦酸乙酯(例如，可以商品名LUCIRIN TPO-L从BASF，Charlotte，NC商购获得)、以及2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦(例如，可以商品名LUCIRIN TPO从BASF，Charlotte，NC商购获得)。
适用于可见光区域内的光引发剂通常包含电子供体，和诸如碘鎓盐之类的电子受体，和诸如α-二酮之类的可见光敏化合物。上述光引发剂还描述于例如美国专利公布2005/0113477 A1(Oxman等人)和2005/0070627 A1(Falsafi等人)；以及美国专利No.6,765,036 B2(Dede等人)。
所得到的可以为直链可溶或交联不可溶的聚合物材料，所述聚合物材料具有包含氟代烷氧基羰基基团的胺捕获侧基。胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团可与含伯氨基材料或含仲氨基材料如以下反应方案A所示发生亲核取代反应。
反应方案A
Figure G2007800468819D00211
亲核取代反应的产物包括化学式为HO-CR1(R2)2的醇以及化学式III的侧基。化学式III的侧基包含化学式为-(CO)-NR5-的羰基亚氨基基团。化学式III的含羰基亚氨基的侧基的形成致使含氨基材料连接至聚合物材料。
在反应方案A中，NHR5-T代表含伯氨基材料或含仲氨基材料的化学式。基团R5选自氢、烷基、或环状结构的一部分。基团T等于含氨基材料缺失了氨基基团(-NHR5)的剩余部分。氨基基团经常键接至含氨基材料的烷基基团。可以由化学式NHR5-T代表的合适的含氨基材料包括但不限于含氨基分析物、氨基酸、DNA、RNA、蛋白质、细胞、组织、细胞器、免疫球蛋白、或它们的片段。
如果含氨基材料具有多个伯氨基基团、仲氨基基团或它们的组合，所述多个氨基基团可以与化学式I的多种胺捕获侧基反应。由此，带有多个胺捕获侧基的聚合物材料可以有不止一个侧基连接至单一含氨基材料。类似地，可以使带有多个胺捕获基团的聚合物材料与多种含氨基材料反应。这些含氨基材料可以具有单一的或多种氨基基团。
在一些实施例中，仅使聚合物材料的一部分胺捕获侧基与含氨基材料反应。也就是说，有过量的包含氟代烷氧基羰基基团的胺捕获侧基。过量的胺捕获侧基是所希望的并且趋于有利于捕获可能存在的任何含氨基材料。如同与含氨基材料反应之前的聚合物材料，部分反应的聚合物材料可以是直链的或交联的。
更具体地讲，部分反应的聚合物材料包括侧基混合物，所述混合物包括(a)包含氟代烷氧基羰基基团的具有化学式I的第一胺捕获侧基：
Figure G2007800468819D00221
以及(b)具有化学式III的含羰基亚氨基的侧基：
Figure G2007800468819D00222
含羰基亚氨基的侧基是化学式I的第二胺捕获侧基与含伯氨基材料或仲氨基材料的反应产物。变量n以及基团Q、Y、R1、R2、R5、以及T与之前所定义的相同。
根据化学式I的氟代烷氧基羰基侧基与正-羟基琥珀酰亚胺的衍生物相比通常具有改进的水解稳定性，正-羟基琥珀酰亚胺是已知与含氨基材料反应的基团。由于化学式I的胺捕获侧基的改进的水解稳定性，聚合物材料通常可以被用于含水系统。含氨基材料与具有化学式Ia的胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团的反应速率通常比氟代烷氧基羰基基团的水解速率快。也就是说，含氨基材料的连接以比水解反应更快的速率发生。所连接的含氨基材料不会由于共价羰基亚氨基键的形成而轻易被置换。
可以将化学式I的具有胺捕获侧基的聚合物材料布置到基底上。当聚合物材料被布置到基底上并且含氨基材料通过与胺捕获侧基反应被连接至聚合物材料时，含氨基材料被固定在了基底上。
当聚合物材料是直链的、可溶的聚合物时，经常是在布置到基底的表面上之前制备聚合物材料。也就是说，将含氨基材料固定到基底上的方法包括提供基底并且将聚合物材料布置到所述基底的表面上，其中所述聚合物材料具有包括氟代烷氧基羰基基团的化学式I的胺捕获侧基。
Figure G2007800468819D00231
包括氟代烷氧基羰基基团的化学式I的胺捕获侧基。变量n以及基团Q、Y、R1、和R2与之前描述的相同。所述方法还包括使含氨基材料与胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团反应致使含氨基材料连接至聚合物材料。
当所述聚合物材料是交联的、不可溶的聚合物时，通常是在与基底接触时使聚合物材料聚合。更具体地讲，将含氨基材料固定到基底上的方法包括提供基底并且将反应混合物布置到基底的表面上。所述反应混合物包含(a)包括氟代烷氧基羰基基团的化学式II的胺捕获单体：
Figure G2007800468819D00232
以及(b)包括至少两个(甲基)丙烯酰基团的交联单体。在化学式II中，变量n以及基团Q、Y、R1、R2、和R4与之前描述的相同。所述方法还包括将反应混合物固化以形成具有胺捕获侧基的交联聚合物材料，以及使含伯或仲氨基的材料与胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团发生反应。此反应通过亲核取代反应致使含氨基材料连接至聚合物材料。
固定方法可以致使形成一种制品，该制品包括基底以及布置到基底的表面的部分反应的聚合物材料。该部分反应的聚合物材料包括侧基的混合物，该混合物包括(a)化学式I的第一氟代烷氧基羰基侧基以及(b)化学式III的含羰基亚氨基的侧基。
在一些实施例中，反应混合物润湿了基底的表面并且所得的交联聚合物材料粘附至基底的表面。该交联聚合物材料粘附时不在聚合物上的反应性基团和基底的表面上的补充基团之间形成共价键。相反，该聚合物通过与基底的表面缺陷连锁实现粘附。
可以将所述交联聚合物材料压花到基底上。也就是说，反应混合物可以作为图案应用到基底的表面上。图案可以为文本、图样、图像或类似的形式。例如，图案可以是点、方形、矩形、圆形、直线、或波形(例如，方波、正弦波、或锯齿波)。
一种形成图案化的交联聚合物材料的方法包括将反应混合物的图案通过丝网印刷、喷射印刷(例如喷雾喷印、阀式喷印或喷墨印刷)等等布置到基底的表面上。有用的喷印装置例如描述于美国专利No.6,513,897(Tokie)以及美国专利No.6,883,908 B2(Young等人)中。在将图案施加在基底的表面上后，可以固化所述反应混合物。例如，如果反应混合物包含热引发剂，就可通过施加热量的方法固化反应混合物，或者如果反应混合物包含光引发剂，就可通过施加光化学辐射的方法固化反应混合物。
形成图案化的交联聚合物材料的另一种方法包括在基底上形成一个反应混合物层，对反应混合物的第一部分进行固化以在基底上形成交联聚合物材料的图案，并且去除未固化的反应混合物的第二部分。可以使用任何适宜的诸如，例如，刷涂、喷涂、凹板印刷涂布、转移辊涂、刮涂、淋幕式涂布、漆包线式涂布和刮粉刀涂布之类的技术制备基底反应混合物层。
一种使一部分反应混合物聚合的方法涉及在反应混合物中使用光引发剂以及使用掩模。所述掩模包含开口图案，并且可以位于反应混合物层与光化学辐射源之间。光化学辐射可通过掩模的开口。在曝露于光化学辐射后，与掩模开口相应的第一部分反应混合物可聚合，而被掩模阻隔光化学辐射的第二部分反应混合物层保持未固化或未反应的状态。也就是说，未固化的反应混合物是未胶凝或未硬化形成交联聚合物材料的单体组合物。未固化的反应混合物可以使用用于化学式II的单体、交联单体和任何可选的稀释剂单体的合适的溶剂来清除。由于广泛的交联，所述溶剂通常不溶解固化的交联聚合物材料。因此，可除去未固化的反应混合物，在基底的表面上留下交联聚合物材料图案。
用于清除未反应的反应混合物的合适溶剂包括但不限于水、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、氯化和氟化烃类、氟化醚类、或它们的组合。所述交联聚合物材料通常不溶于这些溶剂中。
用于这种图案化方法的适合的掩模包括聚合物材料(例如，聚酯类，如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯、或聚苯乙烯)，金属箔材料(例如不锈钢、其他钢类、铝、或铜)，纸，纺织或非纺织材料，或它们的组合。聚合物掩模以及这些掩模的开口的进一步描述见美国专利No.6,897,164 B2(Baude等人)。掩模的开口可以是任何合适尺寸的。
用于含氨基材料固定的基底可以具有任何有用的形式，包括但不限于薄膜、薄板、隔膜、过滤物、非纺织或纺织纤维、中空或固体珠粒、瓶、盘、管、棒、管线、以及晶片。所述基底可以是多孔或无孔的、刚性或挠性的、透明或不透明的、无色或有色的、以及反射性或非反射性的。所述基底可以具有平坦或相对平坦的表面，或可以具有纹理，例如凹陷、凹痕、槽、凸起等。所述基底可具有单层或多层材料。合适的基底材料包括，例如聚合物材料、玻璃、陶瓷、金属、金属氧化物、水合金属氧化物、或它们的组合。
合适的聚合物基底材料包括但不限于聚烯烃类(例如，聚乙烯和聚丙烯)、聚苯乙烯类、聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、聚丙烯腈类、聚乙酸乙烯酯类、聚乙烯醇类、聚氯乙烯类、聚甲醛类、聚碳酸酯类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚氨酯类、酚醛类、聚胺类、氨基-环氧树脂类、聚酯类、硅氧烷类、基于纤维素的聚合物类、多糖类、或它们的组合。
合适的玻璃和陶瓷基底材料可以包括，例如硅、铝、铅、硼、磷、锆、镁、钙、砷、镓、钛、铜、或它们的组合。通常，玻璃包括多种包含硅酸盐的材料。
在一些实施例中，所述基底包括一层如美国专利No.6,696,157B1(David等人)公开的金刚石状玻璃。金刚石状玻璃为非晶态材料，所述非晶态材料包含碳、硅以及一种或多种选自氢、氧、氟、硫、钛或铜的元素。一些金刚石状玻璃材料可通过等离子工艺利用四甲基硅烷前体生成。可生产疏水材料，在氧等离子体中进一步处理所述疏水材料，调节表面上硅烷醇浓度。
合适的含金属材料如金属、金属氧化物、或用于基底的水合金属氧化物可以包含例如金、银、铂、钯、铝、铜、铬、铁、钴、镍、锌等等。含金属的材料可以是合金，如不锈钢、铟锡氧化物等等。在一些实施例中，含金属材料是多层基底的顶层。例如，所述基底可以具有聚合物第二层和含金属的第一层。在一个实例中，第二层为聚合物薄膜，并且第一层为金薄膜。在其它实例中，多层基底包括涂布含钛层、接着涂布含金层的聚合物薄膜。在此种结构中的钛层可以作为粘结层或底漆层以将金层粘附到聚合物膜上。在多层基底的其它实例中，利用铬层、接着利用金层来覆盖硅支承层。铬层可改善金层对硅层的附着性。
具有胺捕获侧基的聚合物材料和经固定的含氨基材料可以用于多种应用中。经固定的生物学含氨基材料可以用于疾病或遗传缺陷的医疗诊断。经固定的含氨基材料还可以用于生物学分离或用于检测各种生物分子的存在。另外，经固定的含氨基材料可以用于生物反应器中或作为生物催化剂以制备其他材料。包括氟代烷氧基羰基基团的胺捕获侧基可以用来测定不是生物学材料的含氨基分析物。所述含氨基分析物可以具有伯胺基团、仲胺基团或它们的组合。
其他材料可以进一步结合至经固定的含氨基材料上。这种进一步连接的材料可以在含氨基材料的固定之前与含氨基材料相连或者可以在含氨基材料的固定之后结合至含氨基材料。例如，连接到聚合物材料的含氨基材料可以是进一步结合至第二生物分子的第一生物分子。含氨基材料以及进一步结合的材料可以是互补RNA片段、互补DNA片段、抗原-抗体组合、免疫球蛋白-细菌组合等等。
生物含氨基材料经常可以在连接至聚合物材料之后仍有活性(即，根据化学式III的侧基可以包括有生物学活性的含氨基材料)。例如，固定的抗体可随后与抗原连接，或固定的抗原可随后与抗体连接。类似地，一部分可以绑定到细菌的经固定的含氨基生物学材料可以随后绑定到细菌(例如，经固定的免疫球蛋白可以随后绑定到细菌，如如金黄色葡萄球菌)。
实例
这些实例仅仅是说明性的，并非旨在限制所附的权利要求的范围。除非另外指明，否则实例以及说明书其余部分中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。除非另外指明，否则所用溶剂和其它试剂均得自威斯康星州密尔沃基的西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-AldrichChemical Company，Milwaukee，Wisconsin)。
缩写表
  缩写或商业名称     说明
    THF 四氢呋喃
    GLC 气液色谱法
    TMPTA 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
    光引发剂 IRGACURE 1173相片固化剂1-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮，得自新泽西州霍桑市的汽巴公司；
    PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯的打底漆的聚酯膜，38微米厚
    HFE 7200 得自明尼苏达州圣保罗市3M公司的氢氟醚；
    热引发剂 得自特拉华州威尔明顿杜邦公司的VAZO 67热固化剂，偶氮化合物NCC(CH3)(C2H5)N＝NC(CH3)(C2H5)CN
制备实例1：戊二酰氯单甲基丙烯酸氧乙基酯的制备
将2-甲基丙烯酸羟乙酯(57.0克)、戊二酸酐(50.0克)以及吩噻嗪(0.15克)在干THF(250毫升)中的溶液在一个玻璃反应容器中用冰/水浴冷却。将三乙胺(46.0克在10毫升THF中)滴加到此搅拌的混合物中。使混合物升至室温并且搅拌2天。使用旋转蒸发器将溶液浓缩并且将剩余混合物溶解于CH2Cl2(250毫升)中。用150毫升5％的盐酸溶液将此溶液洗涤两次并且用100毫升水洗涤两次。洗涤之后，将溶液用MgSO4干燥，并且用旋转蒸发器除去溶剂以产生105.4克戊二酸单甲基丙烯酸氧乙基酯的粉红色液体。将此戊二酸单甲基丙烯酸氧乙基酯(50.0克)的样品溶解在CH2Cl2(100毫升)中。向其中加入吩噻嗪(0.05克)并且之后是5-10毫升份的亚硫酰氯(25毫升)。当盐酸放出时反应烧瓶显著地冷却。使反应混合物搅拌过夜并且溶剂用旋转蒸发器去除以产生52.0克戊二酰氯单甲基丙烯酸氧乙基酯的粉红色液体。
制备实例2：戊二酰氯单甲基丙烯酸氧乙基酯的六氟异丙基酯的制 备
将六氟异丙醇(8.6克)、CH2Cl2(50毫升)、以及乙基二异丙基胺(5.4克)经几分钟缓慢加至来自制备实例1的酸性氯化物的搅拌混合物中(10.5克)。将所得混合物搅拌2小时并且将挥发物用旋转蒸发器移除。残渣溶解在甲基叔丁基醚中并且通过微过滤器过滤。使用旋转蒸发器移除溶剂以给出9.0克油。将所述油溶解在己烷(20毫升)中并且通过微过滤器过滤。使用旋转蒸发器去除溶剂以给出8.5克澄清的浅褐色液体。产物的鉴定通过质子和氟的核磁共振(NMR)确认。
制备实例3：戊二酰氯单甲基丙烯酸氧乙基酯的九氟叔丁基酯的制 备
将九氟叔丁醇(4.7克)、吩噻嗪(0.007克)、CH2Cl2(25毫升)、以及乙基二异丙基胺(3.0克)经几分钟缓慢加至来自制备实例1的酸性氯化物的搅拌混合物中(6.0克)。所得混合物搅拌过夜。加入另外25毫升CH2Cl2并且将所得混合物用水(200毫升)、3％的盐酸溶液(50毫升)以及水(50毫升)洗涤。洗涤后，混合物用MgSO4干燥。在旋转蒸发器上移除溶剂以给出7.7克澄清的浅褐色液体。产物的鉴定通过质子和氟的核磁共振确认。
制备实例4：丙烯酸五氟异丙基酯的制备
此制备过程与A.G.Pittman等人在J Polymer Science A-1，4，2637(1966)中描述的基本相同。
将干燥的KF(19.2克)以及干燥的二甘醇二甲醚(250毫升)加入配有桨式搅拌器、气体入口、以及干冰冷凝器的反应容器中。将混合物用冷却浴冷却至-20℃并且将六氟丙酮作为气体加入。移除冷浴并且将混合物经2小时升温至20℃并且之后将26毫升丙烯酰氯经10分钟加入。将所得混合物搅拌3小时。加入水并且将所得的下层有机层用水再洗涤并且用MgSO4干燥。将有机层(57.7克)蒸馏至22.9克沸点为84℃的物质。
制备实例5：戊二酰氯单甲基丙烯酸氧乙基酯的九氟叔丁基酯的制 备
将干燥的KF(6.3克)以及干燥的二甘醇二甲醚(100毫升)的混合物在冷却浴中冷却至-20℃并且将六氟丙酮(16.0克)作为气体加入。将冷却浴移除。当温度达到5℃(约1小时)时，将来自制备实例1的酸性氯化物(20.0克)经10分钟缓慢加入。将所得混合物在室温下搅拌3小时并且用水骤冷。将所得下层有机层溶解在CH2Cl2(25毫升)中，用水洗涤，并且用MgSO4干燥。所得溶液的GLC表明，所期望的酯为主要组分。
实例1
通过混合1.00克制备实例2中制备的酯、9.00克TMPTA、以及40.0克乙酸乙酯来制备按重量计10％的氟碳化合物溶液。通过将20.0克按重量计10％的溶液与4.0克TMPTA以及16.0克乙酸乙酯混合来制备按重量计5％的氟碳化合物溶液。通过将20.0克按重量计5％的溶液与4.0克TMPTA以及16.0克乙酸乙酯混合来制备按重量计2.5％的氟碳化合物溶液。向这些溶液(10％、5％以及2.5％)每份中加入2滴光敏引发剂。将所得溶液用28号Mayer棒涂布到PET膜上，使其风干30分钟并且通过一个UV处理器(马里兰州盖瑟斯堡市的Fusion UVSystems公司，型号MC-6RQN，H灯泡)以给出固化的膜。
实例2
通过混合1.00克制备实例3中制备的酯、9.00克TMPTA、以及40.0克乙酸乙酯来制备按重量计10％的氟碳化合物溶液。通过将20.0克按重量计10％的溶液与4.0克TMPTA以及16.0克乙酸乙酯混合来制备按重量计5％的氟碳化合物溶液。通过将20.0克按重量计5％的溶液与4.0克TMPTA以及16.0克乙酸乙酯混合来制备按重量计2.5％的氟碳化合物溶液。向这些溶液(10％、5％以及2.5％)每份中加入2滴光敏引发剂。将所得溶液用28号Mayer棒涂布到PET膜上，使其风干30分钟并且通过一个UV处理器(马里兰州盖瑟斯堡市Fusion UVSystems公司，型号MC-6RQN，H灯泡)以给出固化的膜。
实例3
通过混合1.00克制备实例4中制备的酯、9.00克TMPTA、以及40.0克乙酸乙酯来制备按重量计10％的氟碳化合物溶液。通过将20.0克按重量计10％的溶液与4.0克TMPTA以及16.0克乙酸乙酯混合来制备按重量计5％的氟碳化合物溶液。通过将20.0克按重量计5％的溶液与4.0克TMPTA以及16.0克乙酸乙酯混合来制备按重量计2.5％的氟碳化合物溶液。向这些溶液(10％、5％以及2.5％)每份中加入2滴光敏引发剂。将所得溶液用28号Mayer棒涂布到PET膜上，使其风干30分钟并且通过一个UV处理器(马里兰州盖瑟斯堡市Fusion UVSystems公司，型号MC-6RQN，H灯泡)以给出固化的膜。
实例4：丙烯酸五氟异丙基酯的均聚物
向一个4盎司的聚合用的瓶中加入5.0克制备实例4的酯、20克HFE 7200、以及50毫升热引发剂。所述溶液用1升每分钟的N2吹扫1分钟并且将所述密封瓶在旋转水浴中于60℃下加热24小时。所得混合物是轻度发粘的树脂。
实例5：丙烯酸五氟异丙基酯与甲基丙烯酸丁酯的共聚物
向一个4盎司的瓶中加入5.0克制备实例4的酯、5.0克甲基丙烯酸丁酯、30.0克乙酸乙酯以及104毫升热引发剂。将内容物用1升每分钟的N2吹扫并且在旋转水浴中于60℃下加热24小时。所述共聚物是不发粘的澄清无色树脂。
实例6：制备实例2的共聚物与甲基丙烯酸丁酯的共聚物
向一个4盎司的瓶中充入3.0克制备实例2的酯、7.0克甲基丙烯酸丁酯、30克乙酸乙酯以及102毫升热引发剂。将内容物用1升每分钟的N2吹扫并且在旋转水浴中于60℃下加热24小时。所述共聚物是不发粘的澄清无色树脂。

Claims (20)

1.一种将含氨基材料连接至聚合物材料的方法，所述方法包括：
提供包括化学式I的胺捕获侧基的聚合物材料：
Figure FSB00000423745800011
其中
n等于0或1；并且
Q是羰氧基或羰基亚氨基；
Y是二价基团，所述二价基团包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合，并且任选还包括羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、-NR3-、或它们的组合；
R1是氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；
R2是低级的氟烷基；
R3是氢、烷基、芳基、或芳烷基；
星号(*)表示所述侧基与聚合物材料主链的连接位点；并且
使(1)含伯或仲氨基的材料与(2)所述胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团反应，致使所述氨基基团连接至所述聚合物材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物材料是包含化学式II的胺捕获单体的反应混合物的反应产物：
Figure FSB00000423745800012
其中
R4是氢或烷基。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物材料是交联的。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述反应混合物还包含具有至少两个(甲基)丙烯酰基团的交联单体。
5.根据权利要求1所述的方法，其中n等于0。
6.根据权利要求1所述的方法，其中每个R2独立地选自-CHF2或-CF3。
7.根据权利要求6所述的方法，其中R1是氢、氟、-CHF2，或-CF3。
8.根据权利要求1所述的方法，其中n等于1并且Y是亚烷基或Y包括连接到至少一个其他基团的第一亚烷基，所述至少一个其他基团选自杂亚烷基、亚芳基、第二亚烷基、羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、硫基、-NR3-、或它们的组合。
9.根据权利要求1所述的方法，其中n等于1并且Y是杂亚烷基或Y包括连接到至少一个其他基团的第一杂亚烷基，所述至少一个其他基团选自亚烷基、亚芳基、第二杂亚烷基、羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、硫基、-NR3-、或它们的组合。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述胺捕获侧基具有如下化学式Ic、Id或Ie：
Figure FSB00000423745800021
其中
p是1至20的整数；并且
D是氧基、硫基、或-NH-。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述胺捕获侧基具有如下化学式If、Ig或Ih：
Figure FSB00000423745800032
其中
D是氧基、硫基、或-NH-；
m为1至15的整数；
k是2至4的整数；并且
p为1至20的整数。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氨基材料包括生物分子。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氨基材料包括粘合至第二生物分子的第一生物分子。
14.一种将含氨基材料固定到基底上的方法，所述方法包括：
提供基底；
将聚合物材料布置到所述基底的表面上，其中所述聚合物材料包括化学式I的胺捕获侧基：
Figure FSB00000423745800041
其中
n等于0或1；并且
Q是羰氧基或羰基亚氨基；
Y是二价基团，所述二价基团包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合，并且任选还包括羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、-NR3-、或它们的组合；
R1是氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；
R2是低级的氟烷基；
R3是氢、烷基、芳基、或芳烷基；
星号(*)表示所述侧基与所述聚合物材料主链的连接位点；并且
使(1)含伯或仲氨基的材料与(2)所述胺捕获侧基的氟代烷氧基羰基基团反应，致使所述含氨基材料连接至所述聚合物材料。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述含氨基材料包括含氨基分析物、氨基酸、DNA、RNA、蛋白质、细胞、组织、细胞器、免疫球蛋白、或它们的片段。
16.一种将含氨基材料固定到基底上的方法，所述方法包括：
提供基底；
将反应混合物设置在所述基底的表面上，所述反应混合物包含：
a)化学式II的胺捕获单体：
Figure FSB00000423745800051
其中
n等于0或1；并且
Q是羰氧基或羰基亚氨基；
Y是二价基团，所述二价基团包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合，并且任选还包括羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、-NR3-、或它们的组合；
R1是氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；
R2是低级的氟烷基；
R3是氢、烷基、芳基、或芳烷基；
R4是氢或烷基；以及
b)包括至少两个(甲基)丙烯酰基团的交联单体；
将所述反应混合物固化以形成交联的聚合物材料，所述聚合物材料包括含有氟代烷氧基羰基基团的胺捕获侧基；并且
使(1)含伯或仲氨基的材料与(2)所述氟代烷氧基羰基基团反应，致使所述含氨基材料连接至所述聚合物材料。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述含氨基材料包括含氨基分析物、氨基酸、DNA、RNA、蛋白质、细胞、组织、细胞器、免疫球蛋白、或它们的片段。
18.一种聚合物材料，所述聚合物材料包括：
(a)包含氟代烷氧基羰基基团的化学式I的第一胺捕获侧基：
Figure FSB00000423745800061
其中
n等于0或1；并且
Q是羰氧基或羰基亚氨基；
Y是二价基团，所述二价基团包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合，并且任选还包括羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、-NR3-、或它们的组合；
R1是氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；
R2是低级的氟烷基；
R3是氢、烷基、芳基、或芳烷基；
星号(*)表示所述侧基与所述聚合物材料主链的连接位点；以及
(b)含羰基氨基的侧基，其包括化学式I的第二胺捕获侧基与含伯氨基材料或含仲氨基材料的反应产物。
19.根据权利要求18所述的聚合物材料，其中所述含氨基材料包括含氨基分析物、氨基酸、DNA、RNA、蛋白质、细胞、组织、细胞器、免疫球蛋白、或它们的片段。
20.一种由权利要求14的方法得到的制品，所述制品包括：
基底；以及
布置在所述基底上的聚合物材料，所述聚合物材料包括
(a)包含氟代烷氧基羰基基团的化学式I的第一胺捕获侧基：
Figure FSB00000423745800071
其中
n等于0或1；并且
Q选自羰氧基或羰基亚氨基；
Y是二价基团，所述二价基团包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合，并且任选还包括羰基、羰氧基、羰基亚氨基、氧基、-NR3-、或它们的组合；
R1是氢、氟、烷基、或低级的氟烷基；
R2是低级的氟烷基；
R3是氢、烷基、芳基、或芳烷基；
星号(*)表示所述侧基与所述聚合物材料主链的连接位点；以及
(b)含羰基氨基的侧基，其包括化学式I的第二胺捕获侧基与含伯氨基材料或含仲氨基材料的反应产物。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8906703B2 (en) * 2006-12-21 2014-12-09 3M Innovative Properties Company Surface-bound fluorinated esters for amine capture
JP5323380B2 (ja) * 2008-03-31 2013-10-23 住友化学株式会社 含フッ素化合物及び該化合物から導かれる構成単位を有する重合体

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2862893A (en) 1956-11-28 1958-12-02 Rohm & Haas Preparation of strongly basic anionexchange resins from chlorohydrin esters of acrylic type acids
US3719698A (en) 1967-11-27 1973-03-06 Stevens & Co Inc J P Polyfluorinated esters of acids containing silicon and amino groups
US4035316A (en) 1975-11-24 1977-07-12 California Institute Of Technology Cell specific, variable density, polymer microspheres
US4837289A (en) * 1987-04-30 1989-06-06 Ciba-Geigy Corporation UV- and heat curable terminal polyvinyl functional macromers and polymers thereof
JPS63278913A (ja) 1987-05-09 1988-11-16 Daikin Ind Ltd 含フッ素ポリマ−ラテックス及びその用途
JP2554401B2 (ja) 1991-02-27 1996-11-13 日本ペイント株式会社 水性樹脂分散体および被覆用樹脂組成物
US5525662A (en) 1993-07-14 1996-06-11 Rohm And Haas Company Functionalization of polymers via enamine of acetoacetate
DE69507297T2 (de) * 1994-06-17 1999-07-15 Exxon Chemical Patents Inc Amidierung von esterfunktionalisierten kohlenwasserstoff-polymeren
CA2207088A1 (en) 1996-06-14 1997-12-14 Eli Lilly And Company Scavenger assisted combinatorial process for preparing libraries of tertiary amine compounds
CA2207137A1 (en) 1996-06-14 1997-12-14 James Erwin Fritz Scavenger assisted combinatorial process for preparing libraries of secondary amine compounds
US6696157B1 (en) 2000-03-05 2004-02-24 3M Innovative Properties Company Diamond-like glass thin films
GB0015245D0 (en) 2000-06-22 2000-08-16 Avecia Ltd Composition and process
US6513897B2 (en) 2000-12-29 2003-02-04 3M Innovative Properties Co. Multiple resolution fluid applicator and method
US6883908B2 (en) 2001-01-08 2005-04-26 3M Innovative Properties Company Methods and compositions for ink jet printing of pressure sensitive adhesive patterns or films on a wide range of substrates
US6765036B2 (en) 2002-01-15 2004-07-20 3M Innovative Properties Company Ternary photoinitiator system for cationically polymerizable resins
US6897164B2 (en) 2002-02-14 2005-05-24 3M Innovative Properties Company Aperture masks for circuit fabrication
US7250452B2 (en) 2003-09-26 2007-07-31 3M Innovative Properties Company Dental compositions and methods with arylsulfinate salts
US7361767B2 (en) 2003-11-14 2008-04-22 3M Innovative Properties Company N-sulfonyldicarboximide containing tethering compounds
US7262228B2 (en) 2003-11-21 2007-08-28 Curators Of The University Of Missouri Photoinitiator systems with anthracene-based electron donors for curing cationically polymerizable resins
WO2005066121A2 (en) 2003-12-30 2005-07-21 3M Innovative Properties Company Multifunctional amine capture agents
US7544754B2 (en) 2005-09-30 2009-06-09 3M Innovative Properties Company Crosslinked polymers with amine binding groups
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