CN103936937A - 一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法 - Google Patents

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戴李宗
康启龙
罗宇峰
曾碧榕
许一婷
罗伟昂
陈凌南
李远源
李奇
陈显明
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Xiamen University
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Xiamen University
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Abstract

本发明公开了一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，该方法是将吡啶化合物、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、引发剂、链转移剂溶解在溶剂中，通过可逆加成-断裂链转移活性聚合制备出所述无规共聚物。本发明的方法制备的无规共聚物能够在水中自组装成稳定胶束，通过改变水溶液的pH值可控制胶束的形貌，在三氯甲烷中加入金属离子形成胶束，可同时负载和释放亲水和疏水药物，在医药治疗、靶向治疗、重金属吸附及生物材料等方面具有广泛的应用前景。

Description

一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法
技术领域
本发明属于高分子聚合物材料和复合材料领域，具体涉及一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法。 
背景技术
众所周知，聚乙二醇（PEG）作为一种两亲性聚合物，既溶于水，又溶于大多数有机溶剂，且生物相容性好，具有无毒、免疫原性低等特点，可通过肾排出体外，不会累积在体内。在生物医药领域，可以运用到改性生物材料表面，提高材料血液相容性、作为药物释放载体材料及组织工程材料等方面，具有广泛的应用前景。另一方面，聚乙二醇作为一类典型的pH响应性的聚合物在药物控释方面得以应用。 
另一方面，吡啶作为一类具有独特性质的配体，与过渡金属存在强烈的金属络合作用，可广泛应用于生物有机化学、生物无机化学和配位化学等学科领域。 
可逆加成-断裂链转移聚合（Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization,RAFT）活性聚合具有适用单体广、条件温和、工艺简单的特点，可以很好得将两者有独特性能的单体结合在一起，在医药、化学合成、生物等众多领域都有广泛的应用。 
近年来，具有离子响应性、pH响应性的智能高分子的研究一直是研究的热点。中国专利CN101759855报道了一种pH响应型的两亲接枝聚膦腈，具有强烈的pH响应特性，生物相容性好毒性极小，可作为药物载体应用于特 定的pH环境医疗应用中。中国专利CN101891870通过原子转移自由基聚合得到一种pH响应两亲性共聚物刷，所得到的共聚物刷结构新颖，功能基团比例可调控，适用于难溶性药物的包载传输。中国专利CN102659969报道了一种基于点击化学的具有钾离子选择性的功能化高分子传感材料及其应用，固定在叠氮基团修饰的聚氯乙烯基质上的载体可运用于制备电化学和光学传感器，此功能化聚合物对于钾离子有着很好的选择性，在化学检测技术领域有着很好的应用。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法。 
本发明的具体技术方案如下： 
一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，将吡啶化合物、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、引发剂、链转移剂溶解在溶剂中，通过可逆加成-断裂链转移活性聚合制备出所述无规共聚物。 
在本发明的一个优选实施方案中，包括如下步骤： 
（1）吡啶化合物和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的提纯：将吡啶化合物和过量的干燥剂通过减压蒸馏装置得到提纯后的单体吡啶化合物，将聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEM）过吸附柱除去阻聚剂得到提纯后的聚乙二醇甲基丙烯酸酯； 
（2）制备所述无规共聚物：将提纯后的聚乙二醇甲基丙烯酸酯、吡啶化合物、链转移剂和引发剂以1～3:1～3:0.04～0.8:0.01～0.20的摩尔比溶于溶剂中，经连续冻融脱气后在氩气65～70℃聚合30～60h，液氮猝冷停止反应，再在水相中透析2～3天，真空干燥得到无规共聚物。 
进一步优选的，所述吡啶化合物为4-乙烯基吡啶（4VP）、2-甲基-5-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、苯乙烯吡啶或1,2-二（4-吡啶基）乙烯。 
进一步优选的，所述干燥剂为无水硫酸镁或CaH2。 
进一步优选的，所述吸附柱的材料为中性氧化铝、碱性氧化铝或硅胶。 
进一步优选的，所述链转移剂为二硫代苯甲酸枯基酯或十二烷基硫醇。 
进一步优选的，所述引发剂为AIBN、BPO/DMA或BPO。 
进一步优选的，所述溶剂为THF或甲苯。 
本发明的有益效果是： 
1、本发明的方法制备的具有离子响应性和pH响应性无规共聚物能够在水中自组装成稳定胶束，通过改变水溶液的pH值可控制胶束的形貌，在三氯甲烷中加入金属离子形成胶束，可同时负载和释放亲水和疏水药物，在医药治疗、靶向治疗、重金属吸附及生物材料等方面具有广泛的应用前景； 
2、本发明的制备方法通过RAFT活性聚合，制备出P4VP-co-PEM功能型无规共聚物，充分利用RAFT活性聚合高效、快速的性质，为功能型双亲共聚物提高一条新的合成路线； 
附图说明
图1、本发明实施例1制备的P4VP-co-PEM无规共聚物在pH=2水中的自组装成稳定的胶束的透射电镜照片； 
图2、本发明实施例1制备的P4VP-co-PEM无规共聚物在pH=7水中的自组装成稳定的胶束的透射电镜照片。 
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。 
实施例1 
（1）4VP和PEM的提纯 
将4VP（200mL）和CaH2（5g）加入到500mL圆底烧瓶中，通过减压蒸馏装置，得到提纯单体4VP，产率为Y1为90%，而后将PEM（300mL）过硅胶柱得到提纯单体PEM，产率为91%。上述干燥剂还可以为无水硫酸镁，上述吸附柱的材料还可以为中性氧化铝或碱性氧化铝。 
（2）P4VP-co-PEM的制备 
将4VP（2mmol），PEM（2mmol），CDB（0.018g），AIBN（0.003g）溶于4mL的THF中，经液氮连续冻融脱气3～5次后在氩气保护下在65℃聚合，反应50h后液氮猝冷停止反应，反应结束后，通过水相透析2天，后干燥得到固体产物P4VP-co-PEM，产率Y2为75%。上述链转移剂还可以为十二烷基硫醇，上述引发剂还可以为BPO/DMA或BPO，上述溶剂还可以为甲苯。 
上述聚乙二醇甲基丙烯酸酯、吡啶化合物、链转移剂和引发剂的摩尔比可在下述范围内变化：1～3:1～3:0.04～0.8:0.01～0.20，反应条件还可以是在氩气65～70℃聚合30～60h。 
所得P4VP-co-PEM的结构式如下： 
图1为pH=2时P4VP-co-PEM共聚物的纳米胶束透射电镜图，图2为pH=7时P4VP-co-PEM共聚物的纳米胶束透射电镜图，两者相互比较可以发现，随着pH的增加，胶束链段的亲水性降低，胶束的粒径变大。 
实施例2～5 
同实施例1工艺，步骤中的4VP物换成2-甲基-5-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、苯乙烯吡啶、1,2-二（4-吡啶基）乙烯，得到不同的产物产率Y1、Y2如下表所示： 
实施例 吡咯化合物 Y1/% Y2/%
2 2-甲基-5-乙烯基吡啶 88 73
3 2-乙烯基吡啶 91 76
4 苯乙烯吡啶 87 70
5 1,2-二（4-吡啶基）乙烯 89 68
实施例6 
pH=2、pH=7的无规共聚物的胶束的制备及胶束金属离子响应 
在带有刻度的试管中以1mL THF溶解实施例1制备的P4VP-co-PEM（2.5mg），以0.6mL/min的速度往溶液中分别缓慢滴入5mL的pH=2和5mL的pH=7水，后在常温下敞口静置，待液面下降至5mL处即THF完全挥发后，取样进行测试。 
在三氯甲烷中，用DLS分析在溶液中加入金属离子Zn2+和Cu2+，发现在加入一定量的金属离子后，发现胶束生成，说明该功能型无规共聚物具有离子响应性。 
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。 

Claims (8)

1.一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，其特征在于：将吡啶化合物、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、引发剂、链转移剂溶解在溶剂中，通过可逆加成-断裂链转移活性聚合制备出所述无规共聚物。
2.如权利要求1所述的一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）吡啶化合物和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的提纯：将吡啶化合物和过量的干燥剂通过减压蒸馏装置得到提纯后的单体吡啶化合物，将聚乙二醇甲基丙烯酸酯过吸附柱除去阻聚剂得到提纯后的聚乙二醇甲基丙烯酸酯；
（2）制备所述无规共聚物：将提纯后的聚乙二醇甲基丙烯酸酯、吡啶化合物、链转移剂和引发剂以1～3:1～3:0.04～0.8:0.01～0.20的摩尔比溶于溶剂中，经连续冻融脱气后在氩气65～70℃聚合30～60h，液氮猝冷停止反应，再在水相中透析2～3天，真空干燥得到无规共聚物。
3.如权利要求1或2所述的一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，其特征在于：所述吡啶化合物为4-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、苯乙烯吡啶或1,2-二（4-吡啶基）乙烯。
4.如权利要求2所述的一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，其特征在于：所述干燥剂为无水硫酸镁或CaH2。
5.如权利要求2所述的一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，其特征在于：所述吸附柱的材料为中性氧化铝、碱性氧化铝或硅胶。
6.如权利要求1或2所述的一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，其特征在于：所述链转移剂为二硫代苯甲酸枯基酯或十二烷基硫醇。
7.如权利要求1或2所述的一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，其特征在于：所述引发剂为AIBN、BPO/DMA或BPO。
8.如权利要求1或2所述的一种具有离子响应和pH响应性的无规共聚物的制备方法，其特征在于：所述溶剂为THF或甲苯。
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