CN101891889B - 阳离子聚合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳离子聚合物，其主链含酰胺键或酯键、三唑环，侧链含有α-氨基。本发明还提供该阳离子聚合物的制备方法，将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体与氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体在催化剂存在的条件下进行点击聚合，得到氨基保护的阳离子聚合物；将所述氨基保护的阳离子聚合物进行氨基脱保护，得到阳离子聚合物。与现有技术的生物发酵方法相比，本发明提供的制备方法简单、高效，并且，本发明制备的阳离子聚合物的分子量较高。

Description

阳离子聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，更具体地说，涉及一种阳离子聚合物及其制备方法。

背景技术

ε-聚赖氨酸是由L-赖氨酸中的ε-氨基和羧基通过酰胺键连接而成的聚氨基酸，是一种天然、无毒的聚氨基酸，被广泛应用于食品保鲜、化工、生物医药、基因转染和内毒素清除等领域。

ε-聚赖氨酸最早是由日本的Shima和Shakai在白色链球菌Streptomycesalbulus的发酵液中分离得到的，目前通过生物发酵方法制备，日本窒素公司等多家国外公司都有生产，但对中国大陆禁运，只对中国提供ε-聚赖氨酸和糊精的混合物，而国内的生物发酵生产技术还不成熟。现有技术中日本等国家采用的的生物发酵方法制备ε-聚赖氨酸，其制备过程复杂，并且，ε-聚赖氨酸的分子量较低，因此通过其他方法合成ε-聚赖氨酸的类似物具有重要意义。

点击化学(Click chemistry)又称链接化学，是由美国Scripps研究院的Sharpless等化学家于2001年提出的，主旨是通过小单元的拼接，快速可靠地完成化学合成，是一种快速合成有机化合物的新方法，为继组合化学之后又一具有重大革新意义的合成技术，具有快速、高效、可靠和高选择性等优点。作为点击化学的代表反应，一价铜离子催化的叠氮-叁键1，3-偶极环加成反应(简称CuAAC)由于具有反应条件温和、速率快、产率高、易纯化、立体选择性好等优点，得到了人们越来越多的关注，被用在有机合成、新药研究、聚合物和材料科学、生物键合等诸多领域。

本发明人考虑，可以利用点击化学的方法制备阳离子聚合物，模拟ε-聚赖氨酸的化学结构特点，得到ε-聚赖氨酸的类似物。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种阳离子聚合物及其制备方法，本发明提供的制备方法简单，且制备的阳离子聚合物模拟了ε-聚赖氨酸的化学结构特点。

本发明提供一种结构式为式I所示的阳离子聚合物，

式I

式I中，所述m为1或2，所述q为1或2，所述o为1或2，所述p为2或3，所述X为NH或O，

n为聚合度，9≤n≤418。

本发明还提供一种制备式I结构的阳离子聚合物的方法，

式I

式I中，所述m为1或2，所述q为1或2，所述o为1或2，所述p为2或3，所述X为NH或O，

n为聚合度，9≤n≤418，包括：

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体与氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体在催化剂存在的条件下聚合，得到氨基保护的阳离子聚合物，所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、醋酸亚铜或硫酸铜-抗坏血酸钠；

将所述氨基保护的阳离子聚合物、三氟乙酸和溴化氢的乙酸溶液混合，反应后得到阳离子聚合物。

优选的，所述氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体按如下方法制备：

将以苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸与含炔基的化合物在缩合剂的条件下进行缩合反应，得到氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体，所述化合物为胺、醇或卤化物，所述缩合剂为卡特缩合剂、二环己基碳二亚胺和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐。

优选的，所述含炔基的化合物为：炔丙胺、3-炔-1-丁胺、炔丙醇、3-炔-1-丁醇、溴丙炔或4-溴-1-丁炔。

优选的，所述含炔基的化合物与所述的苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸的摩尔比为3～4∶1。

优选的，所述氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体按如下方法制备：

将以苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸与含叠氮的化合物在缩合剂的条件下进行缩合反应，得到氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体，所述化合物为胺、醇或卤化物，所述缩合剂为卡特缩合剂、二环己基碳二亚胺和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐。

优选的，所述含叠氮的化合物为叠氮乙胺、叠氮丙胺、叠氮乙醇或叠氮丙醇。

优选的，所述将所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合步骤中，所述二炔单体所述二叠氮单体的摩尔比为0.9～1∶1。

优选的，还包括：

所述二炔单体和所述二叠氮单体的聚合在微波辐照下进行。

优选的，包括：

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体与三氟乙酸混合，反应后得到天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体；

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体与三氟乙酸混合，反应后得到天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体；

将所述天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体和所述天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体在催化剂存在的条件下聚合，得到阳离子聚合物，所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、醋酸亚铜或硫酸铜-抗坏血酸钠。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供一种阳离子聚合物，其主链含酰胺键或酯键、三唑环，侧链含有α-氨基。本发明还提供该阳离子聚合物的制备方法，将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体与氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体在催化剂存在的条件下进行点击聚合，得到氨基保护的阳离子聚合物，所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、醋酸亚铜或硫酸铜-抗坏血酸钠；将所述氨基保护的阳离子聚合物进行氨基脱保护，得到阳离子聚合物。本发明利用点击化学反应中生成的1，2，3-三唑环能模拟酰胺键的特点，通过化学合成方法制备的阳离子聚合物与ε-聚赖氨酸相比结构相似，因此具有与ε-聚赖氨酸相近的pK_a，可以模拟ε-聚赖氨酸在杀菌、防腐、基因转染和内毒素清除等各方面的应用。与现有技术的生物发酵方法相比，本发明提供的制备方法简单、高效，并且，本发明制备的阳离子聚合物的分子量较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例12公开的阳离子聚合物的核磁氢谱；

图2为本发明实施例16公开的阳离子聚合物的核磁氢谱。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种结构式为式I所示的阳离子聚合物，

式I

式I中，所述m为1或2，所述q为1或2，所述o为1或2，所述p为2或3，所述X为NH或O，

n为聚合度，9≤n≤418。

上述阳离子聚合物的分子量优选为5000～200000，更优选为10000～200000。

上述阳离子聚合物模拟ε-聚赖氨酸的化学结构特点，通过化学合成方法制备的阳离子聚合物与ε-聚赖氨酸相比结构相似，因此具有与ε-聚赖氨酸相近的pK_a，可以模拟ε-聚赖氨酸在杀菌、防腐、基因转染和内毒素清除等各方面的应用。

本发明还提供一种制备上述技术方案所述的阳离子聚合物的方法，包括：

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体与氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体在催化剂存在的条件下聚合，得到氨基保护的阳离子聚合物，所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、醋酸亚铜或硫酸铜-抗坏血酸钠；

将所述氨基保护的阳离子聚合物、三氟乙酸和溴化氢的乙酸溶液混合，反应生成阳离子聚合物。

所述氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体按照如下方法制备：

将以苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸与含炔基的化合物进行缩合反应，得到氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体，所述化合物为胺、醇或卤化物，所述缩合剂为卡特缩合剂、二环己基碳二亚胺和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐。

所述含炔基的化合物为：炔丙胺、3-炔-1-丁胺、炔丙醇、3-炔-1-丁醇、溴丙炔或4-溴-1-丁炔。所述含炔基的化合物与所述的苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸的摩尔比优选为3～4∶1，更优选为3.5～1。

所述缩合反应使用的溶剂优选为四氢呋喃、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺或三氯甲烷。所述缩合反应的时间优选为24～72小时，更优选为35～60小时。所述缩合反应的温度优选为25～40℃，更优选为30～38℃。

按照本发明，所述氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体按照如下方法制备：

将以苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸与含叠氮的化合物进行缩合反应，得到氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体，所述化合物为胺、醇或卤化物，所述缩合剂为卡特缩合剂、二环己基碳二亚胺和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐。

所述含叠氮的化合物优选为叠氮乙胺、叠氮丙胺、叠氮乙醇或叠氮丙醇。所述含叠氮的化合物与所述的苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸的摩尔比优选为3～4∶1，更优选为3.5～1。

所述缩合反应使用的溶剂优选为四氢呋喃、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺或三氯甲烷。所述缩合反应的时间优选为24～72小时，更优选为35～60小时。所述缩合反应的温度优选为25～40℃，更优选为30～38℃。

本发明利用点击化学方法将所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合得到氨基保护的阳离子聚合物。点击化学的代表反应——一价铜离子(Cu(I))催化的叠氮-叁键1，3-偶极环加成反应(CuAAC)生成的1，2，3-三唑环在原子间距和电偶极性质上可以很好的模拟酰胺键的作用；从分子构型上来说，1，4-取代的三唑环相当于β折叠，可以用来极为近似地模拟多肽中的β折叠结构。由于上述性质，三唑环在反应中不仅充当连接臂的作用，而且模拟酰胺键的活性，从而模拟聚氨基酸的主链结构和空间构型。因此，本发明用三唑环来模拟酰胺键，用点击化学方法合成得到ε-聚赖氨酸的类似物。

按照本发明，所述将所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合步骤中，所述二炔单体所述二叠氮单体的摩尔比优选为0.9～1∶1，更优选为1∶1。所述点击化学方法的催化剂可以降低反应温度，加大反应速率，优选为溴化亚铜(CuBr)、氯化亚铜(CuCl)、醋酸亚铜(CuAc)或硫酸铜-抗坏血酸钠(CuSO₄-NaAc)。所述点击反应的助催化剂通过络合作用稳定一价铜离子，提高催化剂的利用率，防止催化剂过早失活，优选为三乙胺或N，N-二异丙基乙胺。

所述利用点击化学方法将所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合在溶剂中进行，所述溶剂优选为氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜或N-甲基吡咯烷酮。所述二炔和二叠氮单体在反应溶剂中的含量优选为0.1～1mmol/mL，更优选为0.3～0.8mmol/mL。所述点击反应催化剂为溴化亚铜(CuBr)、氯化亚铜(CuCl)、醋酸亚铜(CuAc)或硫酸铜-抗坏血酸钠(CuSO₄-NaAc)，所述催化剂用量优选为二炔和二叠氮单体摩尔总量的0.01～0.2倍。所述点击化学反应的助催化剂为三乙胺或N，N-二异丙基乙胺，其用量优选为二炔和二叠氮单体摩尔总量的0.1～2倍；所述聚合时间优选为4-72小时，更优选为12～60小时，最优选为24～48小时。所述聚合温度优选为25～80℃，更优选为35～75℃，最优选为40～70℃。本发明中，起催化作用的是一价的铜离子，催化剂的作用是提供一价的铜离子，降低反应温度，加大反应速率；助催化剂的作用是通过络合作用稳定一价铜离子，即提高催化剂的利用率，防止催化剂过早失活，提高反应速度。

按照本发明，所述将所述氨基保护的阳离子聚合物、三氟乙酸和溴化氢的乙酸溶液混合，反应生成阳离子聚合物，优选为：

将氨基保护的聚合物在冰浴下溶于三氟乙酸中，所述氨基保护的聚合物的质量浓度优选为2～20％，更优选为5～15％；

再加入溴化氢的乙酸溶液，于冰浴下反应0.5～12小时；

将溶剂浓缩，用乙醚沉降，过滤，对水透析后真空冷冻干燥，得到阳离子聚合物。

上述溴化氢的乙酸溶液的质量浓度优选为30％～40％，更优选为30％～35％，最优选为33％。

按照本发明，还优选包括：

所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合在微波辐照下进行，即采用微波辅助化学方法将所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合。

微波辅助化学反应具有加热速度快、加热均匀，节能高效、易于控制等优点。在微波的辅助作用下，化学反应的速率能得到极大的提高，能在较短的反应时间内达到所需的转化率和产率。并且，在微波的辅助作用下，大大的缩短了反应时间，为反应条件的优化提供了方便，从而缩短了研发周期，也更有利于在实际生产中应用。

使用微波辅助聚合时，将所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合的聚合反应时间优选为15～120分钟，更优选为30～90分钟。所述微波辐射温度优选为60～120℃，更优选为70～110℃。所述微波功率优选为1-800W，更优选为50-500W。

按照本发明，所述氨基脱保护的步骤还可以在所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合之前完成，即将氨基保护的二炔单体和氨基保护的二叠氮单体进行氨基脱保护后，将脱保护后的二炔单体和二叠氮单体聚合，同样可以制备得到本发明所述的阳离子聚合物。改变脱保护的顺序后，其他反应条件与原反应条件相同。因此，本发明还提供一种制备上述技术方案所述的阳离子聚合物的方法，包括：

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体与三氟乙酸混合，反应后得到天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体；

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体与三氟乙酸混合，反应后得到天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体；

将所述天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体和所述天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体在催化剂存在的条件下聚合，得到阳离子聚合物，所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、醋酸亚铜或硫酸铜-抗坏血酸钠。

对于上述分别将所述氨基保护的二炔单体和所述氨基保护的二叠氮单体脱保护，优选按照以下方法进行。

所述氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体的脱保护过程优选为：

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体溶于三氟乙酸/氯仿混合溶剂中，室温搅拌反应一段时间，抽干溶剂后向反应混合物中加入混有少许盐酸的丙酮，抽干丙酮后，分别依次加入甲苯、氯仿，共沸除水三次，产物用乙醚沉降后过滤，用乙醚冲洗，室温真空干燥后得到氨基裸露的天冬(谷)氨酸二炔单体。所用三氟乙酸用量优选为：1g Boc-保护的天冬(谷)氨酸二炔单体溶于20～30mL三氟乙酸中。所述室温搅拌反应时间优选为0.5～3小时，更优选为1～2小时。

所述氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体的脱保护过程与所述氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体的脱保护过程相同，优选为：

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体溶于三氟乙酸/氯仿混合溶剂中，室温搅拌反应一段时间，抽干溶剂后向反应混合物中加入混有少许盐酸的丙酮，抽干丙酮后，分别依次加入甲苯、氯仿，共沸除水三次，产物用乙醚沉降后过滤，用乙醚冲洗，室温真空干燥后得到氨基裸露的天冬(谷)氨酸二叠氮单体。所用三氟乙酸用量优选为：1g Boc-保护的天冬(谷)氨酸二炔单体溶于20～30mL三氟乙酸中。所述室温搅拌反应时间优选为0.5～3小时，更优选为1～2小时。

本发明中，所述具有苄氧羰基保护基(Z)的聚合物分子量通过体积排除色谱-激光光散射联用技术(SEC-MALLS，流动相为10mM LiBr/DMF(即10mmol/L溴化锂的N，N-二甲基甲酰胺溶液)或CHCl₃(即氯仿))测定；所述具有自由氨基的聚合物分子量通过凝胶色谱柱(GPC，流动相为水，以PEG5000为参照)测定。

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1 苄氧羰基(Z-)保护的天冬氨酸二炔丙酰胺的合成

将2.66g Z-保护的天冬氨酸(Z-Asp)分散到60mL干燥四氢呋喃中，加入8mL干燥的三乙胺，搅拌溶解后加入2.8mL炔丙胺和10.6g卡特缩合剂(BOP reagent)，该混合物在氮气保护下室温反应24小时。反应结束后将四氢呋喃浓缩，反应混合物溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)后，在1M的KHSO₄水溶液中沉降，粗产物过滤后分别用NaHCO₃水溶液和水冲洗，沉降和清洗步骤重复两次以上以彻底除去杂质，产物于50℃下真空干燥24小时候储存备用，产率约91％。

实施例2  苄氧羰基(Z-)保护的天冬氨酸二叠氮丙酰胺的合成

将1.33g Z-保护的天冬氨酸(Z-Asp)分散到30mL干燥四氢呋喃中，加入4mL干燥的三乙胺，搅拌溶解后加入1.5g叠氮丙胺和5.3g BOP reagent，该混合物在氮气保护下室温反应24小时。反应结束后将四氢呋喃浓缩，反应混合物溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)后，在1M的KHSO₄水溶液中沉降，粗产物过滤后分别用NaHCO₃水溶液和水冲洗，沉降和清洗步骤重复两次以上以彻底除去杂质，产物于50℃下真空干燥24小时候储存备用，产率约89％。

实施例3  氨基裸露的天冬氨酸二叠氮丙酰胺的合成

将1.17g Boc-保护的天冬氨酸(Boc-Asp)分散到30mL干燥二氯甲烷中，加入4mL干燥的三乙胺，搅拌溶解后加入1.5g叠氮丙胺和5.3g BOP reagent，该混合物在氮气保护下室温反应24小时。反应结束后将溶剂抽干，粗产物溶于100mL乙酸乙酯中，用1M的KHSO₄水溶液，NaHCO₃水溶液，食盐水和水分别萃取，有机相用硫酸镁干燥后旋干，得到Boc-保护的天冬氨酸二叠氮丙酰胺，产率约85％。

将1.44g Boc-保护的天冬氨酸二叠氮丙酰胺溶于30mL三氟乙酸/氯仿(三氟乙酸与氯仿体积比为1∶1)混合溶液中，室温搅拌反应3小时，抽干溶剂后向反应混合物中依次加入盐酸、甲苯、氯仿，共沸除水各三次，产物用乙醚沉降后过滤，用乙醚冲洗，室温真空干燥后得到氨基裸露的天冬氨酸二叠氮丙酰胺，产率约90％。

实施例4  氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酰胺的合成

将1.17g Boc-保护的天冬氨酸(Boc-Asp)分散到30mL干燥二氯甲烷中，加入4mL干燥的三乙胺，搅拌溶解后加入1.4mL炔丙胺(4倍于Boc-Asp)和5.3g BOP reagent(2.4倍于Boc-Asp)，该混合物在氮气保护下室温反应24小时。反应结束后将溶剂抽干，粗产物溶于100mL乙酸乙酯中，用1M的KHSO₄水溶液，NaHCO₃水溶液和水分别萃取，有机相用硫酸镁干燥后旋干，得到Boc-保护的天冬氨酸二炔丙酰胺；

将1.2g Boc-保护的天冬氨酸二炔丙酰胺溶于30mL三氟乙酸/氯仿(三氟乙酸与氯仿体积比为1∶1)混合溶液中，室温搅拌反应3小时，抽干溶剂后向反应混合物中加入混有少许盐酸的丙酮，抽干丙酮后，分别依次加入甲苯、氯仿，共沸除水三次，产物用乙醚沉降后过滤，用乙醚冲洗，室温真空干燥后得到氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酰胺。

实施例5  氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酯的合成

将2.33g Boc-Asp和5.53g K₂CO₃(4倍于Boc-Asp)在N₂保护下溶于30mL干燥DMF中，室温搅拌反应一段时间后，加入3.2mL溴丙炔(4倍于Boc-Asp)，反应混合物室温下搅拌反应24小时。50℃油浴下减压抽干DMF，向混合物中加入100mL乙醚和50mL水，分液，再用乙醚对水相萃取2次(50mL*2)合并后的乙醚相再用水萃取3次以上以除掉K₂CO₃，乙醚相用硫酸镁干燥后旋干，即得Boc-保护的天冬氨酸二炔丙酯；

将1.0g Boc-保护的天冬氨酸二炔丙酯溶于30mL三氟乙酸/氯仿(三氟乙酸与氯仿体积比为1∶1)混合溶液中，室温搅拌反应1小时，抽干溶剂后向反应混合物中加入混有少许盐酸的丙酮，抽干丙酮后，分别依次加入甲苯、氯仿，共沸除水三次，产物用乙醚沉降后过滤，用乙醚冲洗，室温真空干燥后得到氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酯。

实施例6  氨基裸露的天冬氨酸二叠氮丙酯的合成

将1.17g Boc-保护的天冬氨酸(Boc-Asp)分散于25mL干燥二氯甲烷中，加入4.0mL干燥三乙胺并搅拌溶解，然后加入2.1g 3-叠氮丙醇(4倍于Z-Glu)和5.3g BOP reagent，氮气保护后于40℃下搅拌反应6小时。向反应体系中加入25mL水以终止反应，继续搅拌20分钟，分液，水相再用二氯甲烷萃取三次(25mL*3)，合并有机相，干燥后旋干。所得粗产物溶于100mL乙醚中，分别用NaHCO₃水溶液和水洗三次，乙醚相干燥后旋至小体积，柱分离(洗脱液为体积比为1∶1的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液)，得到高纯度的Boc-保护的天冬氨酸二叠氮丙酯；

取1.2g Boc-保护的天冬氨酸二叠氮丙酯，溶于30mL体积比为1∶1的三氟乙酸与氯仿混合溶液中，室温搅拌反应1小时，抽干溶剂后向反应混合物中加入混有少许盐酸的丙酮，抽干丙酮后，分别依次加入甲苯、氯仿，共沸除水三次，产物用乙醚沉降后过滤，用乙醚冲洗，室温真空干燥后得到氨基裸露的天冬氨酸二叠氮丙酯。

实施例7  Z-保护的谷氨酸二叠氮丙酯的合成

将1.40g Z-保护的谷氨酸(Z-Glu)分散于25mL干燥二氯甲烷中，加入4.0mL干燥三乙胺并搅拌溶解，然后加入2.1g 3-叠氮丙醇和5.3g BOP reagent，氮气保护后于40℃下搅拌反应6小时。向反应体系中加入25mL水以终止反应，继续搅拌20分钟，分液，水相再用二氯甲烷萃取三次(25mL*3)，合并有机相，干燥后旋干。所得粗产物溶于100mL乙醚中，分别用NaHCO₃水溶液和水洗三次，乙醚相干燥后旋干，柱分离(洗脱液为体积比为1∶1的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液)得到产物，产率约70％。

实施例8  Z-保护的谷氨酸二叠氮乙酯的合成

将1.40g Z-Glu，3.06g二环己基碳二亚胺(DCC)和0.25g 4-二甲氨基吡啶(DMAP)溶于30mL干燥四氢呋喃中，冰浴下加入3.50g叠氮乙醇，冰浴下搅拌反应1小时后再在室温下搅拌反应24小时。反应结束后抽干四氢呋喃后将粗产物溶于80mL冷的乙醚中，过滤除掉副产物二环己基脲(DCU)，乙醚相用水洗三次，每次都把乙醚相过滤一下以充分除去DCU，乙醚相用硫酸镁干燥后旋干，柱分离(洗脱液为体积比为3∶1的正己烷与丙酮混合溶液)，得到产物，产率约70％。

实施例9  Z-保护的谷氨酸二叠氮乙酯的合成

将1.40g Z-Glu，1.91g1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)和0.25g 4-二甲氨基吡啶(DMAP)溶于30mL干燥四氢呋喃中，冰浴下加入3.50g叠氮乙醇，冰浴下搅拌反应1小时后再在室温下搅拌反应24小时。反应结束后抽干四氢呋喃后将粗产物溶于80mL冷的乙醚中，用水萃取3次以上以除去EDC.HCl，乙醚相用硫酸镁干燥后旋干，柱分离(洗脱液为体积比为1∶1的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液)，得到产物，产率约85％。

实施例10  Z-保护的天冬氨酸二炔丙酯的合成

将2.66g Z-Asp和5.53g K₂CO₃在N₂保护下溶于30mL干燥DMF中，室温搅拌反应1小时后，加入3.2mL溴丙炔，反应混合物室温下搅拌反应24小时。50℃油浴下减压抽干DMF，向混合物中加入100mL乙醚和50mL水，分液，再用乙醚对水相萃取2次(50mL*2)合并后的乙醚相再用水萃取3次以上以除掉K₂CO₃，乙醚相用硫酸镁干燥后旋干，即得Z-保护的天冬氨酸二炔丙酯，产率约85％。

实施例11  Z-保护天冬氨酸二炔丙酰胺和Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺的“点击化学”聚合反应

将实施例1制备的170.5mg Z-保护天冬氨酸二炔丙酰胺(0.5mmol)，实施例2制备的Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺215.5mg(0.5mmol)，12mg CuSO₄和20mg抗坏血酸钠溶于2mL二甲基亚砜(DMSO)中，氮气保护，于室温下反应72小时。粗产物沉降于0.2M的HCl水溶液中，离心分离，水洗，此过程重复两次以上，以充分洗掉残余的铜离子。真空冷冻干燥后得产物，产率约90％。

本实施例制备的聚合物的分子量通过体积排除色谱-激光光散射联用技术(SEC-MALLS)，流动相为10mmol/L溴化锂的N，N-二甲基甲酰胺溶液(10mMLiBr/DMF)测定，得到聚合物的分子量为10800g/mol。

实施例12  Z-保护天冬氨酸二炔丙酰胺和Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺的微波辅助“点击化学”聚合反应

将实施例1制备的170.5mg Z-保护天冬氨酸二炔丙酰胺(0.5mmol)，实施例2制备的Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺215.5mg(0.5mmol)和7mg CuBr溶于1mL DMF中，N₂保护，反应混合物在微波辐照下于100℃反应30分钟，最大微波输出功率为640W。粗产物沉降于0.2M的HCl水溶液中，离心分离，水洗，此过程重复两次，充分洗掉残余的铜离子。真空冷冻干燥后得产物，产率约90％。

本实施例制备的聚合物的分子量通过SEC-MALLS(SEC-MALLS)，流动相为10mmol/L溴化锂的N，N-二甲基甲酰胺溶液(10mM LiBr/DMF)测定，聚合物的分子量为28500g/mol。本实施例制备的聚合物结构式如式II所示，核磁氢谱如图1所示。

式II

实施例13  Z-保护天冬氨酸二炔丙酯和Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酯的微波辅助“点击化学”聚合反应

将实施例7制备的Z-保护天冬氨酸二炔丙酯156mg(0.5mmol)和216mgZ-保护天冬氨酸二叠氮丙酯(0.5mmol)和7mg CuBr加入到1mL DMF中，N₂保护，反应混合物在微波辐照下于100℃反应30分钟，最大微波输出功率为640W。粗产物沉降于加有少量三乙胺(络合铜离子以便洗掉)的乙醚中，离心分离，用乙醚洗涤，此过程重复两次以上。室温真空干燥后得产物，产率约90％。

本实施例制备的聚合物的分子量通过SEC-MALLS(流动相为CHCl₃)测定，分子量为20400g/mol。

实施例17  Z-保护天冬氨酸二炔丙酰胺和Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺不等当量时的微波辅助“点击化学”聚合反应。

将实施例1制备的Z-保护天冬氨酸二炔丙酰胺153.5mg(0.45mmol)，实施例2制备的Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺215.5mg(0.5mmol)和7mg CuBr溶于1mL DMF中，N₂保护，反应混合物在微波辐照下于100℃反应30分钟，最大微波输出功率为640W。粗产物沉降于0.2M的HCl水溶液中，离心分离，水洗，此过程重复两次以上，以充分洗掉残余的铜离子。真空冷冻干燥后得产物，产率约91％。聚合物分子量通过SEC-MALLS(流动相为10mMLiBr/DMF)测定，分子量为9700g/mol。

实施例15  Z-保护天冬氨酸二炔丙酯和Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酯不等当量时的微波辅助“点击化学”聚合反应。

将156mg实施例7制备的Z-保护天冬氨酸二炔丙酯(0.5mmol)和237.6mg Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酯(0.55mmol)和7mg CuBr加入到1mL DMF中，N₂保护，反应混合物在微波辐照下于100℃反应30分钟，最大微波输出功率为640W。粗产物沉降于加有少量三乙胺(络合铜离子以便洗掉)的乙醚中，离心分离，用乙醚洗涤，此过程重复两次以上。室温真空干燥后得产物，产率约89％。聚合物分子量通过SEC-MALLS(流动相为CHCl₃)测定，分子量为9200g/mol。

实施例16  将实施例11制备的由Z-保护天冬氨酸二炔丙酰胺和Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺聚合得到的聚合物的脱保护。

将0.4g实施例11制备的聚合物溶于4mL三氟乙酸中，冰浴下加入4mL 33％的HBr/CH₃COOH溶液，继续在冰浴下搅拌反应2小时。将反应溶剂浓缩后沉降于乙醚中，过滤，用乙醚冲洗，然后将粗产物溶于二次水中，对二次水透析三天后冷冻干燥，产率约85％。本实施例制备的聚合物结构式如式III所示，核磁氢谱如图2所示。

式III

聚合物分子量通过(GPC，流动相为水，以PEG5000为参照)测定，分子量为11600g/mol。

实施例14实施例13制备的Z-保护天冬氨酸二炔丙酯和Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酯聚合所得聚合物的脱保护。

将0.4g实施例13制备的聚酯溶于4mL体积比为1∶1的三氟乙酸/氯仿混合溶剂中，冰浴下加入3mL 33％的HBr/CH₃COOH溶液，继续在冰浴下搅拌反应0.5小时。浓缩溶剂后沉降于乙醚中，过滤，粗产物用大量乙醚冲洗后室温真空干燥，产率约80％。

聚合物分子量通过GPC(流动相为水，以PEG5000为参照)测定，分子量为8670g/mol。

实施例18  由氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酰胺和天冬氨酸二叠氮丙酰胺直接微波辅助“点击化学”聚合得到阳离子聚合物。

将121.7mg实施例4制备的氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酰胺(0.5mmol)和166.8mg实施例3制备的天冬氨酸二叠氮丙酰胺单体(0.5mmol)和7mgCuBr、三乙胺(28μL)一起溶解到2mL的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，氮气保护下置于微波反应器中于100℃下反应30分钟，最大微波输出功率为640W，将反应混合物直接对水透析三天后冷冻干燥即得产物，产率约90％。

聚合物分子量通过GPC(流动相为水，以PEG5000为参照)测定，分子量为15300g/mol。

实施例19  由氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酯和天冬氨酸二叠氮丙酯直接微波辅助“点击化学”聚合得到阳离子聚酯。

将122.7mg实施例5制备的氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酯(0.5mmol)和167.8mg实施例6制备的天冬氨酸二叠氮丙酯(0.5mmol)单体，7mg CuBr和三乙胺(28μL)一起溶解到2mL的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，氮气保护下置于微波反应器中于100℃下反应30分钟，最大微波输出功率为640W，将反应混合物沉降于乙醚中，并用大量乙醚冲洗，室温真空干燥后得到产物，产率约89％。

聚合物分子量通过GPC(流动相为水，以PEG5000为参照)测定，分子量为11800g/mol。

实施例20  由氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酰胺和天冬氨酸二叠氮丙酰胺不等当量加入时直接微波辅助“点击化学”聚合得到阳离子聚合物。

将115.6mg实施例4制备的氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酰胺(0.475mmol)和166.8mg实施例3制备的天冬氨酸二叠氮丙酰胺单体(0.5mmol)和7mgCuBr、三乙胺(28μL)一起溶解到2mL的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，氮气保护下置于微波反应器中于100℃下反应30分钟，最大微波输出功率为640W，将反应混合物直接对水透析三天后冷冻干燥即得产物，产率约90％。聚合物分子量通过GPC(流动相为水，以PEG5000为参照)测定，分子量为5600g/mol。

实施例21  Z-保护天冬氨酸二炔丙酯和Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺的微波辅助“点击化学”聚合反应。

将156mg实施例10制备的Z-保护天冬氨酸二炔丙酯(0.5mmol)和215.5mg实施例2制备的Z-保护天冬氨酸二叠氮丙酰胺(0.5mmol)和7mgCuBr加入到1mL DMF中，N₂保护，反应混合物在微波辐照下于100℃反应30分钟，最大微波输出功率为640W。粗产物沉降于加有少量三乙胺(络合铜离子以便洗掉)的乙醚中，离心分离，用乙醚洗涤，此过程重复两次以上。室温真空干燥后得产物，产率约91％。聚合物分子量通过SEC-MALLS(流动相为10mM LiBr/DMF)测定，分子量为26000g/mol。

实施例22  由氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酰胺和天冬氨酸二叠氮丙酯直接微波辅助“点击化学”聚合得到阳离子聚合物

将121.7mg实施例4制备的氨基裸露的天冬氨酸二炔丙酰胺(0.5mmol)和167.8mg实施例6制备的天冬氨酸二叠氮丙酯单体(0.5mmol)和7mgCuBr、三乙胺(28μL)一起溶解到2mL的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，氮气保护下置于微波反应器中于100℃下反应30分钟，最大微波输出功率为640W，将反应混合物直接对水透析三天后冷冻干燥即得产物，产率约89％。聚合物分子量通过GPC(流动相为水，以PEG5000为参照)测定，分子量为12160g/mol。

从上述实施例可以看出，本发明利用点击化学反应制备阳离子聚合物，与现有技术的生物发酵方法相比，本发明提供的制备方法简单、高效，并且，本发明制备的阳离子聚合物的分子量较高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种结构式为式II或式III所示的阳离子聚合物，

其中，n为聚合度，9≤n≤418。

2.一种制备式I结构的阳离子聚合物的方法，

式I中，所述m为1或2，所述q为1或2，所述o为1或2，所述p为2或3，所述X为NH或O，

n为聚合度，9≤n≤418，其特征在于，包括：

将以苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸与含叠氮的化合物在缩合剂的条件下进行缩合反应，得到氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体，所述化合物为胺、醇或卤化物，所述缩合剂为卡特缩合剂、二环己基碳二亚胺和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐；所述含叠氮的化合物为叠氮乙胺、叠氮丙胺、叠氮乙醇或叠氮丙醇；

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体与氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体在催化剂存在的条件下聚合，得到氨基保护的阳离子聚合物，所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、醋酸亚铜或硫酸铜-抗坏血酸钠；

将所述氨基保护的阳离子聚合物、三氟乙酸和溴化氢的乙酸溶液混合，反应后得到阳离子聚合物。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体按如下方法制备：

将以苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸与含炔基的化合物在缩合剂的条件下进行缩合反应，得到氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体，所述化合物为胺、醇或卤化物，所述缩合剂为卡特缩合剂、二环己基碳二亚胺和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含炔基的化合物为：炔丙胺、3-炔-1-丁胺、炔丙醇、3-炔-1-丁醇、溴丙炔或4-溴-1-丁炔。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含炔基的化合物与所述的苄氧羰基或叔丁氧羰基保护α-氨基的天冬氨酸或谷氨酸的摩尔比为3～4∶1。

6.根据权利要求2～5任意一项所述的方法，其特征在于，所述将所述二炔单体和所述二叠氮单体聚合步骤中，所述二炔单体所述二叠氮单体的摩尔比为0.9～1∶1。

7.根据权利要求2～5任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

所述二炔单体和所述二叠氮单体的聚合在微波辐照下进行。

8.制备权利要求1的阳离子聚合物的方法，其特征在于，包括：

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体与三氟乙酸混合，反应后得到天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体；

将氨基保护的天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体与三氟乙酸混合，反应后得到天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体；

将所述天冬氨酸或谷氨酸的二炔单体和所述天冬氨酸或谷氨酸的二叠氮单体在催化剂存在的条件下聚合，得到阳离子聚合物，所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜、醋酸亚铜或硫酸铜-抗坏血酸钠。

Images