CN111072954B - 一种聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物及其合成方法 - Google Patents

一种聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物及其合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚四氢呋喃‑聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，包括：以三氟甲磺酸稀土为催化剂，以含有环氧基的物质为引发剂，催化引发四氢呋喃单体开环聚合，然后加入终止剂，得到带有保护基的端胺基的聚四氢呋喃；终止剂选自胺基被保护的氨基醇；再经脱保护处理，得到端胺基的聚四氢呋喃；在有机溶剂中，以上述的端胺基的聚四氢呋喃引发α‑氨基酸单体聚合，制备得到聚四氢呋喃‑聚氨基酸嵌段共聚物。本发明公开了一种聚四氢呋喃‑聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，制备得到的聚四氢呋喃‑聚氨基酸嵌段共聚物的分子量可调，共聚物的组成可调，且分子量分布窄；此外，除可制备两嵌段共聚物、三嵌段共聚物外，还可制备星型嵌段共聚物。

Description

一种聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物及其合成方法
技术领域
本发明属于高分子聚合物的技术领域，具体涉及一种聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物及其合成方法。
背景技术
聚四氢呋喃(PTHF)是由四氢呋喃经阳离子开环聚合得到，是制备氨纶、聚氨酯、聚醚酯类弹性体的重要原料之一。聚四氢呋喃由碳-碳键和碳-氧键组成，柔顺性好，玻璃化温度低，约为-80℃，具有良好的耐水解稳定性。以聚四氢呋喃原料作为软段制备聚氨酯弹性体，在低温下具有良好的弹性、柔韧性和抗冲击性。用聚四氢呋喃制得的氨纶，具有天然橡胶的高伸长率和回弹性，是弹性纤维中性能最好的一种(化工科技市场,2008,31,(4),10-26)。由于其独特的性质，聚四氢呋喃在纺织、医疗、工程等领域具有广泛的应用前景，尤其在制备高性能弹性材料领域具有举足轻重的作用(精细化工原料及中间体,2008,3,34-37)。
聚-α-氨基酸(poly(amino acid)，PAA)的结构单元为α-氨基酸残基，与生物体内的多肽在组成上相似，具有良好的生物相容性、可降解性。其侧基R基团丰富多变，PAA也因此呈现出很多不同的性质，如pH响应(聚赖氨酸、聚谷氨酸等)、油溶性(聚丙氨酸、聚苯丙氨酸等)、水溶性(聚丝氨酸、聚肌氨酸等)，在生物医用领域如药物传输、生物传感器、组织工程等方面前景广阔而备受关注(ACS Macro Lett.,2017,6,836-840)。目前聚氨基酸的合成方法有α-氨基酸-N-硫代羧酸酐(NTA)开环聚合法(Eur.Polym.J.,2018,109,26-42)、α-氨基酸-N-羧酸酐(NCA)开环聚合法(Chem.Soc.Rev.,2013,42,7373-7390)、N-苯氧羰基-α-氨基酸(NPC)聚合法(J.Polym.Sci.Pol.Chem.,2019,57,907-916)。
不同的PAA可以形成无规线团、α螺旋、β折叠等二级结构，使得以PAA为基底的材料具备良好的力学强度。而PTHF主链柔顺性好，两者的嵌段共聚物可以制备以PAA为硬段、PTHF为软段的弹性体，也可以利用PAA的亲水性与PTHF的疏水性制备两亲性嵌段共聚物，为药物传输提供载体。该聚醚聚氨基酸共聚物的合成具有重要的研究和应用价值。
Zengguo Feng等人曾使用带双端胺基的聚四氢呋喃引发γ-苄基-谷氨酸酯NCA聚合，制备了A-B-A型三嵌段聚四氢呋喃-聚肽共聚物(Biomed.Mater.,2008,3,044116；Chinese J.Polym.Sci.,2009,3,317-325)。这种嵌段共聚物可以在水溶液中形成粒径约为40nm的胶束，该胶束可以用来载药，包载率和载荷能力分别为55％和5.5％。包载的药物可以在胶束内稳定存在长达12小时，释放的半衰期也达到了2天，表现出该聚合物胶束具有很好的载药与释放能力。但该带双端胺基的聚四氢呋喃存在几点不足，首先，其分子量较低(Mn＝1100)，且聚合度不易调节，降低了调控共聚物组成的可能性；其次，该聚合物仅在聚合物链末端含有胺基，不能用以制备星型嵌段共聚物；还有，目前各大试剂厂商不再供应该商品，进一步提高了通过该方法制备聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的困难。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，制备得到的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量可调，共聚物的组成可调，且分子量分布窄；此外，除可制备两嵌段共聚物、三嵌段共聚物外，还可制备星型嵌段共聚物。
具体技术方案如下：
一种聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，包括如下步骤：
(1)以三氟甲磺酸稀土为催化剂，以含有环氧基的物质为引发剂，催化引发四氢呋喃单体开环聚合，然后加入终止剂，得到带有保护基的端胺基的聚四氢呋喃；
所述终止剂选自胺基被保护的氨基醇，结构式如下式(Ⅰ)所示：
HO-R1-NH-Prot (Ⅰ)；
式中，R1选自对所述四氢呋喃单体开环聚合呈惰性的基团；Prot选自对所述四氢呋喃单体开环聚合呈惰性的胺基保护基团；
(2)经脱保护处理，得到端胺基的聚四氢呋喃；
(3)在有机溶剂中，以步骤(2)制备的端胺基的聚四氢呋喃引发α-氨基酸单体聚合，制备得到聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物。
本发明以之前的研究成果，记载于专利号为ZL 201010289754.5的发明专利为基础，以三氟甲磺酸稀土为催化剂催化合成聚四氢呋喃，该制备工艺合成的聚四氢呋喃具有一大特点，其全部的聚合链均带有活性阳离子末端，才可能通过终止剂定量地转换为链末端氨基，这是本发明制备端氨基聚四氢呋喃用于制备嵌段聚合产物的前提。若无法做到定量地转换为末端氨基，会在聚合过程中产生PTHF均聚物，难以从最终的嵌段聚合产物中分离。此外，本发明的另一核心发明点为通过分子设计提出了一种专用于本发明中聚四氢呋喃-聚氨基酸共聚物制备的终止剂，该终止剂中羟基亲核进攻聚四氢呋喃阳离子端基，从而终止四氢呋喃聚合并且键接终止剂片段。因为氨基会干扰该反应，所以终止剂上的氨基需要预先保护。
现有技术中，如果其它已知的聚四氢呋喃合成工艺制备的聚四氢呋喃也具备上述“全部的聚合链均带有活性阳离子端”的特点，那么该合成工艺也属于本发明要求保护的技术方案范围内。
本发明中，终止剂的选择是关键，上式(Ⅰ)所示的终止剂的通式中，包含两个部分，一部分是基团HO-R1-NH-，其中-OH用作终止聚四氢呋喃的阳离子末端、-NH-是作为下一步合成聚氨基酸时的引发剂，而R1并不发生反应，仅作为连接羟基和氨基的桥梁，因此对其要求仅是对所述四氢呋喃单体开环聚合呈惰性，例如C2～C6的饱和脂肪烃基、卤素取代的C2～C6的饱和脂肪烃基、C2～C6的不饱和的脂肪烃基、卤素取代的C2～C6的不饱和的脂肪烃基、芳香烃基的至少一种。
所述芳香烃基选自但不限于4-亚甲基-苯基或4-亚甲基-联苯基。
除此之外，本领域公知的对四氢呋喃单体开环聚合呈惰性的基团也同样包含在本发明要求保护的技术方案范围内。优选地，所述R1选自C2～C6的饱和脂肪烃基或芳香烃基。
另一部分是保护基团Prot，其作用在于保护氨基，避免在聚四氢呋喃终止时干扰羟基与聚四氢呋喃末端阳离子的反应，可采用现有技术中常见的、且对所述四氢呋喃单体开环聚合呈惰性的胺基保护基，例如苄氧羰基(PhCH2OCO-)、三氟乙酰基、叔丁氧羰基、苯氧羰基(PhOCO-)等等，除此之外，本领域公知的其它胺基保护基也同样包含在本发明要求保护的技术方案范围内。优选地，所述保护基团Prot选自苄氧羰基或叔丁氧羰基，优选的保护基团更容易实现脱保护。
优选地，所述终止剂选自N-(叔丁氧羰基氨基)-1-乙醇、N-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇、N-(叔丁氧羰基氨基)-1-丁醇、2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇、N-(苄氧羰基氨基)-1-乙醇、N-(苄氧羰基氨基)-1-丙醇或2-(苄氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇，结构式依次列于下方。以上优选品种的原料便宜、简单、容易获得。
Figure BDA0002341164880000041
N-(叔丁氧羰基氨基)-1-乙醇
Figure BDA0002341164880000042
N-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇
Figure BDA0002341164880000051
N-(叔丁氧羰基氨基)-1-丁醇
Figure BDA0002341164880000052
2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇
Figure BDA0002341164880000053
N-(苄氧羰基氨基)-1-乙醇
Figure BDA0002341164880000054
N-(苄氧羰基氨基)-1-丙醇
Figure BDA0002341164880000055
2-(苄氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇
为保证活性阳离子末端定量地转换为链末端氨基，所述终止剂与催化剂的摩尔比为1～50:1，优选地，所述终止剂与催化剂的摩尔比为5～20:1。
步骤(1)中，四氢呋喃单体开环聚合的具体工艺步骤与专利号为ZL201010289754.5的发明专利中的基本一致，先将催化剂溶解于四氢呋喃单体中，再加入引发剂，并控制：
所述四氢呋喃单体与所述催化剂的摩尔比为20～2000:1；
所述催化剂与所述引发剂的摩尔比为0.01～100:1；
在-30～80℃下进行开环聚合，聚合时间为5min～5d。
所述催化剂选自三氟甲磺酸稀土金属化合物，结构式为LnA3，Ln代表稀土金属元素，选自Sc、Y、La至Lu中的至少一种，A为三氟甲磺酸根，OSO2CF3 -。
所述引发剂选自含有环氧基的物质，结构式如下式(Ⅱ)所示：
Figure BDA0002341164880000061
n代表环氧基的数目，选自1～3的自然数；
当n为1时，制备得到为带有保护基的单端胺基聚四氢呋喃，最终制备的为聚四氢呋喃-聚氨基酸二嵌段共聚物；
当n为2时，制备得到为带有保护基的双端胺基聚四氢呋喃，最终制备的为聚四氢呋喃-聚氨基酸三嵌段共聚物；
当n为3时，制备得到为带有保护基的三端胺基聚四氢呋喃，最终制备的为聚四氢呋喃-聚氨基酸星型嵌段共聚物。
R2基团不参与反应，只需满足对所述四氢呋喃单体开环聚合呈惰性即可，选自但不限于氢、C1～C9饱脂肪烃基、C1～C9不饱和脂肪烃基、芳香烃基、卤素中的至少一种。
优选地，所述引发剂选自环氧乙烷、环氧丙烷、氧化苯乙烯、氧化环己烯、2,2-二(4-环氧丙氧基苯基)丙烷、2,2′-[[2-乙基-2-[(环氧乙基甲氧基)甲基]-1,3-联丙基]双(氧亚甲基)]双环氧乙烷中的至少一种。结构式依次列于下方。
Figure BDA0002341164880000062
环氧乙烷
Figure BDA0002341164880000063
环氧丙烷
Figure BDA0002341164880000064
氧化苯乙烯
Figure BDA0002341164880000071
氧化环己烷
Figure BDA0002341164880000072
2,2-二(4-环氧丙氧基苯基)丙烷
Figure BDA0002341164880000073
2,2′-[[2-乙基-2-[(环氧乙基甲氧基)甲基]-1,3-联丙基]双(氧亚甲基)]双环氧乙烷
步骤(2)中，所述的脱保护处理，根据保护基团的不同采用本领域公知的脱保护方式即可。
如，保护基团Prot选自苄氧羰基，脱保护方式为：使用33％质量分数的溴化氢/乙酸溶液溶解产物，常温下搅拌反应2小时。
如，保护基团Prot选自叔丁氧羰基，脱保护方式为：使用50％体积分数的三氯甲烷/三氟乙酸溶液溶解产物，常温下搅拌反应1小时。
步骤(3)中，以上述制备的端胺基的聚四氢呋喃引发α-氨基酸单体聚合，经试验发现，选择合适的有机溶剂以及合适分子量的端胺基的聚四氢呋喃，可以同时保证聚四氢呋喃链中端胺基的高活性和等活性，这是制备得到分子量分布窄的嵌段共聚产物的关键。
所述有机溶剂的选择尤为关键，首先需要满足同时是聚四氢呋喃与α-氨基酸单体的良溶剂。优选地，所述有机溶剂选自四氢呋喃，甲基四氢呋喃、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四甲基脲、二甲亚砜、环丁砜、硝基苯、苯甲腈、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的至少一种。经试验发现，采用优选地有机溶剂可以保证在聚合过程中，保证聚四氢呋喃链中端胺基的等活性。
由于不同的α-氨基酸单体，对于适宜的聚合反应用有机溶剂有不同的选择，可在上述优选的有机溶剂的基础上，进一步选择各自适合的种类。
优选地，所述端胺基的聚四氢呋喃的数均分子量为1000～5000g/mol，经试验发现，采用上述数均分子量，可以保证在聚合过程中聚四氢呋喃链中端胺基的高活性。
步骤(3)中，所述α-氨基酸单体，结构式选自如下式(Ⅲ-1)、(Ⅲ-2)、(Ⅲ-3)所示中的至少一种：
Figure BDA0002341164880000081
所述R3、R4独立地选自氢、C1～C9饱和脂肪烃基、C1～C9不饱和脂肪烃基、芳香烃基、羧基被保护的C1～C6羧烷基(如-R-COOR)、氨基被保护的C1～C6胺烷基(如R-NH-Prot)。
本发明的制备工艺对于α-氨基酸单体具有普适性，可以引发α-氨基酸-N-硫代羧酸酐单体(NTA，通式如上式(Ⅲ-1))、α-氨基酸-N-羧酸酐单体(NCA，通式如上式(Ⅲ-2))或N-苯氧羰基-α-氨基酸单体(NPC，通式如上式(Ⅲ-3))的聚合反应。
具体地，可选自：
ε-苄氧羰基赖氨酸，对应的NTA、NCA、NPC；ε-三氟乙酰基赖氨酸，对应的NTA、NCA、NPC；γ-甲基谷氨酸酯，对应的NTA、NCA、NPC；γ-乙基谷氨酸酯，对应的NTA、NCA、NPC；γ-苄基谷氨酸酯，对应的NTA、NCA、NPC；β-苄基天冬氨酸酯，对应的NTA、NCA、NPC；甲硫氨酸，对应的NTA、NCA、NPC；丙氨酸，对应的NTA、NCA、NPC；苯丙氨酸(Phe)，对应的NTA、NCA、NPC；亮氨酸(Leu)，对应的NTA、NCA、NPC；异亮氨酸(Ile)，对应的NTA、NCA、NPC；缬氨酸(Val)，对应的NTA、NCA、NPC；甘氨酸(Gly)，对应的NTA、NCA、NPC；肌氨酸(Sar)，对应的NTA、NCA、NPC；N-取代甘氨酸(NR-Gly)，对应的NTA、NCA、NPC。结构式分别列于下方。
Figure BDA0002341164880000091
左：ε-苄氧羰基赖氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：ε-苄氧羰基赖氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000092
左：ε-三氟乙酰基赖氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：ε-三氟乙酰基赖氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000093
左：γ-甲基-谷氨酸酯NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：γ-甲基谷氨酸酯NPC
Figure BDA0002341164880000094
左：γ-乙基谷氨酸酯NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：γ-乙基谷氨酸酯NPC
Figure BDA0002341164880000101
左：γ-苄基谷氨酸酯NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：γ-苄基谷氨酸酯NPC
Figure BDA0002341164880000102
左：β-苄基天冬氨酸酯NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：β-苄基天冬氨酸酯NPC
Figure BDA0002341164880000103
左：甲硫氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：甲硫氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000104
左：丙氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：丙氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000105
左：苯丙氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：苯丙氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000106
左：亮氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：亮氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000111
左：异亮氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：异亮氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000112
左：缬氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：缬氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000113
左：甘氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：甘氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000114
左：肌氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：肌氨酸NPC
Figure BDA0002341164880000115
左：N-取代甘氨酸NTA(X＝S)NCA(X＝O)
右：N-取代甘氨酸NPC
R5选自C2～C9饱和脂肪烃基、C2～C9不饱和脂肪烃基、芳香烃基、羧基被保护的C1～C6羧烷基、氨基被保护的C1～C6胺烷基。
步骤(3)中：
所述端胺基的聚四氢呋喃与α-氨基酸单体的摩尔比为1:10～200；
反应体系中，所述聚四氢呋喃的浓度为0.001～0.1mmol/mL；此处浓度的计算，是以反应体系中所有原料(包括有机溶剂、聚四氢呋喃与α-氨基酸单体)的总体积为准。
所述聚合的温度为20～100℃，时间为1h～4d。
本发明还公开了根据上述方法合成的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物，其数据分子量范围可调，约在2000～80000g/mol，分子量分布窄，PDI<1.40；且该共聚物中，四氢呋喃嵌段与氨基酸嵌段的比例可以调整，可制备两嵌段共聚物、三嵌段共聚物以及星型嵌段共聚物。
本发明公开的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，首先制备得到全部的聚合链均带有活性阳离子末端的聚四氢呋喃，再加入特定结构的终止剂，将活性阳离子末端定量地转换为链末端氨基，再利用端氨基引发α-氨基酸单体的聚合，最终制备得到聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)聚四氢呋喃的制备中，PTHF的聚合度可以通过调控四氢呋喃与稀土催化剂的比例进行调节，简单易行可控；可选择的环氧化合物的R2基团种类多样，可作为后官能化位点对最终制备的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物进行进一步的修饰；
(2)选择的终止剂，对聚四氢呋喃阳离子的终止效率高，以及保护基团Prot的脱除效率高，聚四氢呋喃主链对强酸、强碱和加热等脱保护环境都稳定；
(3)端胺基聚四氢呋喃对NTA、NCA、NPC单体的引发效率高，所得共聚产物的分子量分布窄(PDI<1.40)，且可以通过调整单体与端胺基聚四氢呋喃的比例来调控共聚物中聚氨基酸链段的占比；除可制备两嵌段共聚物、三嵌段共聚物外，还可制备星型嵌段共聚物；
(4)制备的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物有良好的生物相容性，且可以形成囊泡、胶束等组装体，在生物医用领域有着巨大的应用前景；
(5)制备聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物所使用的原料、溶剂均廉价易得，聚合过程简单易行，适于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1制备的中间产物氨基被保护的端胺基聚四氢呋喃的核磁氢谱；
图2为实施例1制备的中间产物端胺基四氢呋喃的核磁氢谱；
图3为实施例1制备的最终产物聚四氢呋喃-聚(ε-苄氧羰基-L-赖氨酸)的核磁氢谱。
具体实施方式
以下结合具体实施将对本发明进行进一步的说明。
所得聚四氢呋喃的分子量和结构分别采用SEC和1H NMR测定。聚合物的分子量及分子量分布在凝胶渗透色谱(Waters 2414)(六氟异丙醇作为流动相，35℃，流速为0.8mL/min)中测定。核磁共振谱在BrukerAvance DMX 400仪器上测定，用氘代氯仿或氘代二甲基亚砜作为溶剂，四甲基硅烷作为内标。
实施例1
在1号反应瓶中加入Lu(OTf)3 0.2148g(0.345mmol)，用5.1mL THF溶解(62.9mmol)。在2号反应瓶中加入环氧丙烷0.1mL(0.1271g，2.19mmol)，用2.0mL THF溶解(24.7mmol)。在3号反应瓶中加入终止剂N-(叔丁氧羰基氨基)-1-乙醇0.8mL(0.9293g，5.76mmol)，用2.0mL THF溶解(24.7mmol)。将三个反应瓶置于0℃恒温5分钟后，从2号反应瓶中取0.5mL溶液加入至1号反应瓶中，使[催化剂]/[引发剂]/[THF]的摩尔比为1:1.5:200。置1号反应瓶于0℃下反应8min，加入3号反应瓶中的终止剂溶液1.7mL，终止剂与催化剂的摩尔比例为14:1。充分终止后将聚合物溶液倒入冷甲醇中沉淀，去除上清液，产物干燥至恒重，得到氨基被保护的端胺基聚四氢呋喃。所得聚四氢呋喃0.7922g，产率为15.9％，终止效率为96.8％，分子量为4.2Kg/mol，分子量分布为1.24。该中间产物的核磁氢谱(CDCl3)如图1所示。图1中各信号归属明确，证明了聚合产物结构。
取上述氨基被保护的端胺基聚四氢呋喃0.7922g溶于2mL氯仿中，缓慢加入1mL三氟乙酸，反应1小时后用碳酸氢钠水溶液洗涤，有机相干燥至恒重，得到端胺基聚四氢呋喃，脱保护效率大于99％。该中间产物的核磁氢谱(CDCl3)如图2所示。图2中各信号归属明确，其中位于1.44ppm的峰(叔丁基上的氢)消失说明聚四氢呋喃端胺基的保护基已被完全脱除。
用0.7mL二氯甲烷于反应瓶中溶解0.1618g(0.0360mmol)上述脱保护后的聚四氢呋喃。取ε-苄氧羰基-L-赖氨酸NTA0.1839g(0.570mmol)于另一反应瓶中，用2.1mL二氯甲烷充分溶解，加入0.23mL含有聚四氢呋喃的溶液，单体与聚四氢呋喃的摩尔比例为48:1。充分振荡使聚合溶液混合均匀后置于25℃恒温箱中反应48小时。反应结束后将聚合溶液倒入乙醚中沉淀、过滤，所得的聚合物真空干燥至恒重即可得到聚四氢呋喃-聚氨基酸共聚物，收率为78.3％。所得聚合物SEC数均分子量为11.1Kg/mol，分子量分布为1.34。共聚物的核磁氢谱(DMSO-d6)如图3所示，各信号归属明确，结构表征清楚，表明所得产物即聚四氢呋喃与聚(ε-苄氧羰基-L-赖氨酸)的共聚物。
实施例2
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用N-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇作为终止剂，ε-苄氧羰基-L-赖氨酸NTA单体与聚四氢呋喃的摩尔比例为200:1，所得聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为58.6Kg/mol，分子量分布为1.39。
实施例3
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用N-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇作为终止剂，ε-苄氧羰基-L-赖氨酸NTA单体与聚四氢呋喃的摩尔比例为10:1，所得聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为8.5Kg/mol，分子量分布为1.28。
实施例4
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用N-(苄氧羰基氨基)-1-乙醇作为终止剂，脱保护试剂为33％的溴化氢/乙酸溶液。使用肌氨酸NTA作为聚氨基酸嵌段的单体。所得聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为12.6Kg/mol，分子量分布为1.29。
实施例5
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是ε-苄氧羰基-L-赖氨酸NTA开环聚合所用溶剂为四氢呋喃。聚合温度为45℃，聚合时间为3天。所得聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为9.8Kg/mol，分子量分布为1.33。
实施例6
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用2-(苄氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇作为终止剂，使用ε-三氟乙酰基-L-赖氨酸NCA作为聚氨基酸嵌段的单体。所得聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为14.8Kg/mol，分子量分布为1.27。
实施例7
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用2-(苄氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇作为终止剂，使用γ-苄基-L-谷氨酸酯NPC作为聚氨基酸嵌段的单体，使用N,N-二甲基乙酰胺作为聚合溶剂。所得聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为13.8Kg/mol，分子量分布为1.29。
实施例8
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用2-(苄氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇作为终止剂，使用β-苄基-L-天冬氨酸酯NCA作为聚氨基酸嵌段的单体。所得聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为10.8Kg/mol，分子量分布为1.33。
实施例9
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用2-(苄氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇作为终止剂，使用甲硫氨酸NTA作为聚氨基酸嵌段的单体。所得聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为8.3Kg/mol，分子量分布为1.32。
实施例10
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用2,2-二(4-环氧丙氧基苯基)丙烷作为四氢呋喃聚合引发剂，ε-苄氧羰基-L-赖氨酸NCA作为聚氨基酸嵌段的单体。所得聚氨基酸-聚四氢呋喃-聚氨基酸三嵌段共聚物的分子量为18.6Kg/mol，分子量分布为1.34。
实施例11
其它聚合条件与实施例1相同，所不同的是使用2,2’-[[2-乙基-2-[(环氧乙基甲氧基)甲基]-1,3-联丙基]双(氧亚甲基)]双环氧乙烷作为四氢呋喃聚合引发剂，肌氨酸NTA作为聚氨基酸嵌段的单体。所得三臂聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的分子量为24.2Kg/mol，分子量分布为1.36。

Claims (10)

1.一种聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以三氟甲磺酸稀土为催化剂，以含有环氧基的物质为引发剂，催化引发四氢呋喃单体开环聚合，然后加入终止剂，得到带有保护基的端胺基的聚四氢呋喃；
所述终止剂选自胺基被保护的氨基醇，结构式如下式(Ⅰ)所示：
HO-R1-NH-Prot (Ⅰ)；
式中，R1选自对所述四氢呋喃单体开环聚合呈惰性的基团；Prot选自对所述四氢呋喃单体开环聚合呈惰性的胺基保护基团；
(2)经脱保护处理，得到端胺基的聚四氢呋喃；
(3)在有机溶剂中，以步骤(2)制备的端胺基的聚四氢呋喃引发α-氨基酸单体聚合，制备得到聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，步骤(1)中：
所述R1选自C2～C6的饱和脂肪烃基、卤素取代的C2～C6的饱和脂肪烃基、C2～C6的不饱和的脂肪烃基、卤素取代的C2～C6的不饱和的脂肪烃基、芳香烃基的至少一种；
所述Prot选自苄氧羰基、三氟乙酰基、叔丁氧羰基、苯氧羰基中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，所述终止剂选自N-(叔丁氧羰基氨基)-1-乙醇、N-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇、N-(叔丁氧羰基氨基)-1-丁醇、2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇、N-(苄氧羰基氨基)-1-乙醇、N-(苄氧羰基氨基)-1-丙醇、2-(苄氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含有环氧基的物质，结构式如下式(Ⅱ)所示：
Figure FDA0002732369540000021
n代表环氧基的数目，选自1～3的自然数；R2选自对所述四氢呋喃单体开环聚合呈惰性的基团。
5.根据权利要求4所述的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，所述R2选自氢、C1～C9饱和脂肪烃基、卤素取代的C1～C9饱和脂肪烃基、C1～C9不饱和脂肪烃基、卤素取代的C1～C9不饱和脂肪烃基、芳香烃基中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，步骤(1)中：
所述四氢呋喃单体与所述催化剂的摩尔比为20～2000:1；
所述催化剂与所述引发剂的摩尔比为0.01～100:1；
所述终止剂与催化剂的摩尔比为1～50:1；
所述开环聚合的温度为-30～80℃，时间为5min～5d。
7.根据权利要求1所述的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，所述有机溶剂选自四氢呋喃，甲基四氢呋喃、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四甲基脲、二甲亚砜、环丁砜、硝基苯、苯甲腈、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，所述α-氨基酸单体，结构式选自如下式(Ⅲ-1)、(Ⅲ-2)、(Ⅲ-3)所示中的至少一种：
Figure FDA0002732369540000031
所述R3、R4独立地选自氢、C1～C9饱和脂肪烃基、C1～C9不饱和脂肪烃基、芳香烃基、羧基被保护的C1～C6羧烷基、氨基被保护的C1～C6胺烷基。
9.根据权利要求1所述的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，步骤(3)中：
所述端胺基的聚四氢呋喃与α-氨基酸单体的摩尔比为1:10～200；
所述端胺基的聚四氢呋喃的数均分子量为1000～5000g/mol；
反应体系中，所述端胺基的聚四氢呋喃的浓度为0.001～0.1mmol/mL；
所述聚合的温度为20～100℃，时间为1h～4d。
10.一种根据权利要求1～9任一权利要求所述的方法合成的聚四氢呋喃-聚氨基酸嵌段共聚物，其特征在于，分子量分布PDI<1.40。
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