CN103694379A - 一种具有光和pH响应特性的两嵌段共聚物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有光和pH响应特性的两嵌段共聚物及其制备方法，所述的两嵌段聚合物的为聚甲基丙烯酸螺吡喃酯和聚丙烯酸构成的两嵌段共聚物；所述两嵌段共聚物的数均分子量为11360~18400，分子量分布为1.33~1.41。使用本发明制备方法合成的两嵌段共聚物因含有甲基丙烯酸螺吡喃酯分子，表现出光响应性，同时存在的丙烯酸具有pH响应性能，使得这一聚合物可用于光和pH调控下的水环境中的疏水药物或染料的包埋和释放。

Description

一种具有光和pH响应特性的两嵌段共聚物及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子聚合物领域，尤其涉及一种具有光和pH响应特性的两嵌段共聚物及其制备方法。

背景技术

环境响应性聚合物能够形成独特的可控组装与解组装行为，这种独特的性能使得其在药物输送，组织工程，制备传感器等领域具有广泛的应用前景。对于环境敏感的水溶性聚合物，在水溶液中，常见的外部环境包括温度、pH、光照和离子强度等发生变化时，聚合物本身会经历从溶解到不溶的变化过程。因此，含有环境敏感水溶性嵌段的嵌段聚合物在水溶液中的自组装行为具有外部环境响应性和敏感性，也被称作智能材料。环境敏感嵌段聚合物所形成的胶束在外界条件刺激下，胶束的内核会由疏水变成亲水，从而使胶束的热力学和动力学平衡受到破坏，使胶束发生分解和解组装，即所谓的刺激响应性胶束。由于刺激响应性胶束所特有的，使其在药物传递、化学催化等各个领域都受到了广泛的关注。聚丙烯酸作为一类典型的pH值响应聚合物，可以改变嵌段共聚物中聚丙烯酸嵌段的离子化程度，实现其溶解度发生变化。此外，由于光的波长和强度容易调节，照射方向和面积容易控制，而被广泛应用于光响应性聚合物的制备和组装。而对于有双环境相应的化合物的合成及其结构控制和应用并不多。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题，提出了一种产物结构明确且具有光和pH响应特性的两嵌段共聚物；并提供一种条件温和，操作简便，易于调控所述嵌段聚合物结构的制备方法。

为实现上述目的及其它目的，本发明采用如下的技术方案实现的：

一种具有光和pH响应特性的两嵌段共聚物，其特征在于，所述的两嵌段聚合物为由聚甲基丙烯酸螺吡喃酯和聚丙烯酸构成的两嵌段共聚物，所述的两嵌段聚合物的化学结构式如下：

其中，m为35-46之间的整数，n为8-15之间的整数；所述两嵌段共聚物的重均分子量Mw为11360-18400，分子量分布为1.33～1.41。

优选地，本发明中公开的两嵌段共聚物的化学结构式中m为40，n为10。

本发明还公开了一种合成如上述所述两嵌段共聚物的方法，包括以下步骤：

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：甲基丙烯酸螺吡喃酯，二甲基亚砜和催化剂Cu粉加入到反应容器中，对反应器抽真空并通惰性气体，在惰性气体保护下加入水合肼；在惰性气体的保护下搅拌，加入三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在惰性气体的保护下加入引发剂二溴异丁酸乙酯进行反应；反应结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，沉淀，干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂；

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：a)将步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂、二甲基亚砜和催化剂Cu粉加入到反应容器中，对反应器抽真空并通惰性气体，在惰性气体保护下加入水合肼，在惰性气体的保护下密闭搅拌，加入丙烯酸叔丁酯和三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，沉淀，干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物；

b)聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：将聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物溶解于四氢呋喃中并加入三氟乙酸，室温搅拌反应；反应结束后，对反应溶液进行后处理，沉淀即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物。

优选地，上述步骤1）中，所述的惰性气体采用高纯氮；所述反应的反应温度为20～40℃；反应时间为12～36小时；所述沉淀处理中的沉淀剂为甲醇；所述干燥处理中的干燥温度为40℃

优选地，步骤1）中，甲基丙烯酸螺吡喃酯、二溴异丁酸乙酯、Cu粉、水合肼与三（N,N-二甲基氨基乙基）胺的摩尔比为15：1：0.1-1：0.1-1：0.1-1。

更优选地，步骤1）中，甲基丙烯酸螺吡喃酯、二溴异丁酸乙酯、Cu粉、水合肼与三（N,N-二甲基氨基乙基）胺的摩尔比为15：1：0.25：0.25：0.25。

优选地，步骤1）中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为4700～5500，分子量分布为1.21～1.26。

优选地，步骤2）的a）中所述的惰性气体采用高纯氮，；所述反应的反应温度为20～40℃；反应时间为12～36小时；所述的沉淀中的沉淀剂为体积比为1:1的甲醇和水混合溶剂；所述干燥处理中的干燥温度为25℃。

优选地，步骤2）的b)中反应后的沉淀步骤所用的沉淀剂为60～90℃的石油醚。

优选地，步骤2）的a）中，丙烯酸叔丁酯、大分子引发剂、Cu粉、水合肼与三（N,N-二甲基氨基乙基）胺的摩尔比为100-50：1：0.1-1：0.1-1：0.1-1。

更优选地，步骤2）的a）中，丙烯酸叔丁酯、大分子引发剂、Cu粉、水合肼与三（N,N-二甲基氨基乙基）胺的摩尔比为50：1：0.25：0.25：0.25。

优选地，步骤2）的b）中，聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物中的聚甲基丙烯酸与三氟乙酸的摩尔比为1:5。

优选地，步骤1）和步骤2）的a）中，所述的铜粉的直径为75um。

本发明中公开的合成方法的步骤中所用的处理手段如无特别说明均为本领域中常用处理手段；所用的有机溶剂的用量均为现有技术中常规用量。

本发明中所述的后处理步骤如无特别说明均为本领域中常用后处理技术。

本发明中公开的两嵌段聚合物具有光和pH双响应特性及其在水溶液中的光与pH控制自组装行为。

螺吡喃分子是一类光响应异构化分子，在紫外光和可见光交替照射下，可以实现亲疏水性的转变。本发明合成的嵌段共聚物，将两者结合起来，实现了双环境因素控制组装和解组装行为。

本发明还公开了上述所述的两嵌段共聚物在疏水物质可控包埋和释放领域的应用。

本发明中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。

合成嵌段聚合物的方法主要有活性阴离子聚合，活性阳离子聚合以及“活性”/可控自由基聚合。与其他“活性”自由基聚合相比，本发明中使用的铜调控活性聚合具有明显的优势：(1)聚合可以在室温或更低的温度下进行；(2)聚合速率快，聚合的可控性能好，分子量分布窄；(3)使用铜粉作催化剂，而且用量少，目前铜丝已经成功代替，十分方便催化剂的回收再利用；(4)容易得到高分子量的聚合物；(5)单体适用范围特殊，一些其他“活性”自由基聚合方法不能够可控聚合的单体，如氯乙烯，也能够利用铜调控活性聚合的方法进行可控聚合。本发明中所述的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的合成路线图如图1所示。

与现有的环境响应性嵌段聚合物及其制备技术相比，本发明具有的有益效果在于：

1.采用铜粉调控活性自由基聚合技术，该方法可以在温和条件下进行，所述温和条件包括存在阻聚剂或者有氧存在的条件下，使用这种方法可以有效地合成聚甲基丙烯酸酯类聚合物；

2.该方法与其他的可控活性自由基聚合方法相比，该方法聚合速率快，合成的聚合物分子量分布窄，且聚合物末端仍可保持很高的活性，反应结束后催化剂Cu粉残余量少；

3.本发明中的本发明中的最终产物同时具有光和pH响应性，在溶液自组装应用方面具有独特的优势，方便得控制自组装。

综上，本发明设计合成了一种双响应两嵌段共聚物。所合成的两嵌段共聚物聚合物材料因含有甲基丙烯酸螺吡喃酯分子，表现出光响应性，同时存在的丙烯酸具有pH响应性能，使得这一聚合物可用于光和pH调控下的水环境中的疏水药物或染料的包埋和释放。其克服了现有技术中有关嵌段聚合物及其制备方法的各种缺点，具有创造性价值。

附图说明

图1为本发明中所述聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的合成工艺路线图。

图2为光照条件下实施例1中甲基丙烯酸螺吡喃酯单元的光异构化过程示意图。

图3为实施例1中两嵌段聚合物在持续的可见光照射下和pH=11.3的碱性水溶液中形成的以聚甲基丙烯酸螺吡喃酯为核的胶束示意图。

图4为实施例1中两嵌段聚合物在持续的紫外光照射下和pH=11.3的碱性水溶液中以聚甲基丙烯酸螺吡喃酯为核的胶束解离后呈溶解状态的示意图。

图5为实施例1中两嵌段聚合物在紫外光照射下和pH=4.3的酸性水溶液中形成的以聚甲基丙烯酸为核的胶束示意图。

图6为实施例1中两嵌段聚合物在持续的紫外光照射下和pH=11.3的碱性水溶液中以聚甲基丙烯酸为核的胶束解离后呈溶解状态的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明实施例中制备两嵌段共聚物的步骤如下：

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：甲基丙烯酸螺吡喃酯，二甲基亚砜和催化剂Cu粉加入到反应容器中，对反应器抽真空并通惰性气体，在惰性气体保护下加入水合肼；在惰性气体的保护下密闭搅拌，加入三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在惰性气体的保护下加入引发剂二溴异丁酸乙酯进行反应；反应结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，沉淀，干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。甲基丙烯酸螺吡喃酯、二溴异丁酸乙酯、Cu粉、水合肼与三（N,N-二甲基氨基乙基）胺的摩尔比为15:1:0.1～1:0.1～1:0.1～1。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂、二甲基亚砜和催化剂Cu粉加入到反应容器中，对反应器抽真空并通惰性气体，在惰性气体保护下加入水合肼，在惰性气体的保护下密闭搅拌15分钟后，加入丙烯酸叔丁酯和三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，沉淀，干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。丙烯酸叔丁酯、大分子引发剂、Cu粉、水合肼与三（N,N-二甲基氨基乙基）胺的摩尔比为100～50:1:0.1～1:0.1～1:0.1～1。

b)聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：将聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物溶解于无水四氢呋喃中并加入三氟乙酸，室温搅拌反应；反应结束后，对反应溶液进行后处理，沉淀即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物。

步骤1）和步骤2）的a）中，所述的惰性气体最好采用高纯氮，所述的催化剂为直径为75um的铜粉；催化剂配体为三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；所述的溶剂为二甲亚砜；反应温度为20～40℃；反应时间控制在12～36小时。

步骤1）中，所述的沉淀处理中的沉淀剂为甲醇；所述的干燥温度为40℃。

步骤2）的a）中所述的沉淀处理中的沉淀剂为甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂；所述的真空干燥温度为25℃。

步骤2）的b)中，聚甲基丙烯酸与三氟乙酸的摩尔质量之比1:5，反应后的沉淀步骤所用的沉淀剂为60～90℃的石油醚。

实施例1

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：将15份甲基丙烯酸螺吡喃酯和0.25份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入1份水合肼；在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在高纯氮气的保护下加入0.25份引发剂二溴异丁酸乙酯在30℃下进行反应；反应24小时，结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇沉淀，在40℃真空干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将1份步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂和0.25份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼，在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入50份丙烯酸叔丁酯和0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应在30℃下进行，24小时后，反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂沉淀，在40℃真空干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。

b)聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：将1份聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物溶解于无水四氢呋喃中并加入5份三氟乙酸，室温搅拌反应；反应结束后，对反应溶液进行后处理，用60～90℃石油醚沉淀即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物。

本实施例中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为5000，分子量分布为1.24。聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的数均分子量Mn为11360，分子量分布为1.33。

本实施例中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。具体的结构变化见附图中图2所示。

具体地：

胶束溶液的制备：

将1mg的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物溶解于1ml的二甲亚砜溶剂中，待溶解完全后，向溶液中逐滴滴加10ml去离子水，搅拌24小时后，用去离子水透析以除去二甲亚砜。去离子水的酸碱性通过氢氧化钠和氯化氢水溶液进行调节。

通过实验观察了不同胶束的形成和解离条件：

A)嵌段聚合物在持续的可见光照射30分钟下和pH=11.3的碱性水溶液中，聚甲基丙烯酸螺吡喃酯嵌段处于闭环的疏水状态，聚丙烯酸处于亲水状态，从而可以形成的以聚甲基丙烯酸螺吡喃酯为核的胶束，如示意图3所示。在此条件下，人们便可以利用胶束形成的疏水微区，实现对疏水药物的包埋。

B)该胶束在紫外光照射50分钟后，由于甲基丙烯酸螺吡喃酯单元的异构化开环形成亲水嵌段，导致此时的聚合物在pH=11.3碱性水溶液中，聚合物以单分散的分子存在，如图4所示。在此条件下，人们便可以利用胶束的解离，实现对疏水药物的释放。

或者：

A)嵌段聚合物在保持紫外光照射下，将水溶液pH值调整至pH=4.3的酸性水溶液中，聚甲基丙烯酸螺吡喃酯嵌段处于开环的亲水状态，聚丙烯酸处于疏水状态，此时形成的以聚甲基丙烯酸为核的胶束，如示意图5所示;在此条件下，人们同样可以利用胶束形成的疏水微区，实现对疏水药物的包埋。

B)该胶束在保持紫外光照射下，将水溶液pH值调整至pH=11.3的碱性水溶液中，聚合物又可以以单分散的分子存在，如图6所示。在此条件下，人们便可以利用胶束的解离，实现对疏水药物的释放。

实施例2

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：将15份甲基丙烯酸螺吡喃酯和1份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入1份水合肼；在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入1份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在高纯氮气的保护下加入1份引发剂二溴异丁酸乙酯在25℃下进行反应；反应24小时，结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇沉淀，在40℃真空干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将1份步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂和1份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入1份水合肼，在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入75份丙烯酸叔丁酯和1份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应在25℃下进行，24小时后，反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂沉淀，在25℃真空干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。

b)聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：将1份聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物溶解于无水四氢呋喃中并加入5份三氟乙酸，室温搅拌反应；反应结束后，对反应溶液进行后处理，用60～90℃石油醚沉淀即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物。本实施例中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为5200，分子量分布为1.22。聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的数均分子量Mn为14300，分子量分布为1.34。

本实施例中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。

实施例3

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：将15份甲基丙烯酸螺吡喃酯和0.5份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.5份水合肼；在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入0.5份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在高纯氮气的保护下加入1份引发剂二溴异丁酸乙酯在30℃下进行反应；反应12小时，结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇沉淀，在40℃真空干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将1份步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂和0.5份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.5份水合肼，在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入100份丙烯酸叔丁酯和0.5份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应在30℃下进行，12小时后，反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂沉淀，在25℃真空干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。

b)聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：将1份聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物溶解于无水四氢呋喃中并加入3份三氟乙酸，室温搅拌反应；反应结束后，对反应溶液进行后处理，用60～90℃石油醚沉淀即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物。

本实施例中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为4800，分子量分布为1.22。聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的数均分子量Mn为17800，分子量分布为1.36。

本实施例中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。

实施例4

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：将15份甲基丙烯酸螺吡喃酯和0.1份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.1份水合肼；在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入0.1份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在高纯氮气的保护下加入1份引发剂二溴异丁酸乙酯在30℃下进行反应；反应36小时，结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇沉淀，在40℃真空干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将1份步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂和0.1份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.1份水合肼，在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入100份丙烯酸叔丁酯和0.1份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应在30℃下进行，36小时后，反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂沉淀，在25℃真空干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。

b)聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：将1份聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物溶解于无水四氢呋喃中并加入5份三氟乙酸，室温搅拌反应；反应结束后，对反应溶液进行后处理，用60～90℃石油醚沉淀即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物。

本实施例中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为5100，分子量分布为1.26。聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的数均分子量Mn为18400，分子量分布为1.41。

本实施例中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。

实施例5

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：将15份甲基丙烯酸螺吡喃酯和0.25份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼；在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在高纯氮气的保护下加入1份引发剂二溴异丁酸乙酯在40℃下进行反应；反应12小时，结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇沉淀，在40℃真空干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将1份步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂和0.25份直径为7um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼，在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入75份丙烯酸叔丁酯和0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应在40℃下进行，12小时后，反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂沉淀，在25℃真空干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。

b)同实施例1的2）的b）。本实施例中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为5300，分子量分布为1.21。聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的数均分子量Mn为14700，分子量分布为1.37。

本实施例中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。

实施例6

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：将15份甲基丙烯酸螺吡喃酯和0.25份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼；在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在高纯氮气的保护下加入1份引发剂二溴异丁酸乙酯在20℃下进行反应；反应36小时，结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇沉淀，在40℃真空干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将1份步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂和0.25份直径为75um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼，在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入100份丙烯酸叔丁酯和0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应在20℃下进行，36小时后，反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂沉淀，在25℃真空干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。

b)同实施例1的2）的b）。本实施例中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为4700，分子量分布为1.24。聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的数均分子量Mn为18100，分子量分布为1.37。

本实施例中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。

实施例7

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：将15份甲基丙烯酸螺吡喃酯和0.25份直径为100um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼；在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在高纯氮气的保护下加入1份引发剂二溴异丁酸乙酯在30℃下进行反应；反应20小时，结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇沉淀，在40℃真空干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将1份步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂和0.25份直径为100um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼，在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入50份丙烯酸叔丁酯和0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应在30℃下进行，20小时后，反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂沉淀，在25℃真空干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。

b)同实施例1的2）的b）。本实施例中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为5400，分子量分布为1.25。聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的数均分子量Mn为12500，分子量分布为1.38。

本实施例中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。

实施例8

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：将15份甲基丙烯酸螺吡喃酯和0.25份直径为50um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼；在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在高纯氮气的保护下加入1份引发剂二溴异丁酸乙酯在40℃下进行反应；反应36小时，结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇沉淀，在40℃真空干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂聚合物。

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：

a)将1份步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂和0.25份直径为50um的Cu粉催化剂加入到反应容器中，对反应器抽真空并通高纯氮气，在高纯氮气保护下加入0.25份水合肼，在高纯氮气的保护下密闭搅拌15分钟后，加入50份丙烯酸叔丁酯和0.25份三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应在40℃下进行，36小时后，反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，用甲醇和水体积比为1:1的混合溶剂沉淀，在25℃真空干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物。

b)同实施例1的2）的b）。

本实施例中溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的数均分子量Mn为5500，分子量分布为1.26。聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的数均分子量Mn为11900，分子量分布为1.36。

本实施例中制备的两嵌段共聚物在紫外光和可见光照射下甲基丙烯酸螺吡喃酯单元会发生异构化反应从而引起该段分子链的亲疏水性变化。此外，在酸碱pH值的变化下，甲基丙烯酸单元也会发生亲疏水性的变化，从而同时调控pH和光照条件便可以实现该嵌段聚合物在水中自组装的效果，进而实现在疏水药物包埋和释放上的应用。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有光和pH响应特性的两嵌段共聚物，其特征在于，所述的两嵌段聚合物为由聚甲基丙烯酸螺吡喃酯和聚丙烯酸构成的两嵌段共聚物，所述的两嵌段聚合物的化学结构式如下：

其中，m为35-46之间的整数，n为8-15之间的整数；所述两嵌段共聚物的数均分子量Mn为11360～18400，分子量分布为1.33～1.41。

2.一种合成如权利要求1所述两嵌段共聚物的方法，包括以下步骤：

1）溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂的制备：甲基丙烯酸螺吡喃酯，二甲基亚砜和催化剂Cu粉加入到反应容器中，对反应器抽真空并通惰性气体，在惰性气体保护下加入水合肼；在惰性气体的保护下搅拌，加入三（N,N-二甲基氨基乙基）胺，并在惰性气体的保护下加入引发剂二溴异丁酸乙酯进行反应；反应结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，沉淀，干燥即获得溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂；

2）聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：a)将步骤1）中的溴封端的聚甲基丙烯酸螺吡喃酯大分子引发剂、二甲基亚砜和催化剂Cu粉加入到反应容器中，对反应器抽真空并通惰性气体，在惰性气体保护下加入水合肼，在惰性气体的保护下密闭搅拌，加入丙烯酸叔丁酯和三（N,N-二甲基氨基乙基）胺；反应结束后反应溶液经氯仿稀释，除去催化剂和溶剂，沉淀，干燥即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物；

b)聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物的制备：将聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物溶解于四氢呋喃中并加入三氟乙酸，室温搅拌反应；反应结束后，对反应溶液进行后处理，沉淀即获得聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸的两嵌段共聚物。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所述的惰性气体采用高纯氮；所述反应的反应温度为20～40℃；反应时间为12～36小时；所述沉淀处理中的沉淀剂为甲醇；所述干燥处理中的干燥温度为40℃。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1）中，甲基丙烯酸螺吡喃酯、二溴异丁酸乙酯、Cu粉、水合肼与三（N,N-二甲基氨基乙基）胺的摩尔比为15：1：0.1-1：0.1-1：0.1-1。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2）的a）中所述的惰性气体采用高纯氮，；所述反应的反应温度为20～40℃；反应时间为12～36小时；所述的沉淀中的沉淀剂为体积比为1:1的甲醇和水混合溶剂；所述干燥处理中的干燥温度为25℃。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2）的b)中反应后的沉淀步骤所用的沉淀剂为60～90℃的石油醚。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2）的a）中，丙烯酸叔丁酯、大分子引发剂、Cu粉、水合肼与三（N,N-二甲基氨基乙基）胺的摩尔比为100-50：1：0.1-1：0.1-1：0.1-1。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2）的b）中，聚甲基丙烯酸螺吡喃酯-b-聚丙烯酸叔丁酯的两嵌段共聚物中的聚甲基丙烯酸与三氟乙酸的摩尔比为1:5。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1）和步骤2）的a）中，所述的铜粉的直径为75um。

10.如权利要求1所述的两嵌段共聚物在疏水物质可控包埋和释放领域的应用。

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