CN112778236A - β、γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐单体的合成、聚合反应、聚合物制备及其应用 - Google Patents

β、γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐单体的合成、聚合反应、聚合物制备及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种β、γ‑氨基酸N‑羧基硫代羰基环内酸酐单体的合成、聚合反应、聚合物制备及其应用。β‑及γ‑氨基酸N‑羧基硫代羰基环内酸酐(β‑NTA，γ‑NTA)单体、其衍生聚合物及其制备方法和应用。本发明改善了传统的β‑及γ‑氨基酸聚合物的制备条件，对水分不敏感，可敞口聚合，实现了α‑氨基酸、β‑氨基酸和γ‑氨基酸共混或嵌段聚合物的合成，制备得到的氨基酸聚合物可于抗菌、抗肿瘤、组织工程、药物和基因递送、自组装材料等方面。

Description

β、γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐单体的合成、聚合反 应、聚合物制备及其应用
技术领域
本发明属于氨基酸聚合物技术领域，尤其涉及β-、γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA、γ-NTA)单体、其衍生聚合物及其制备方法和应用。更具体地，涉及β-NTA单体、γ-NTA单体，由胺或有机碱类引发剂引发聚合制备得到的氨基酸聚合物及其多种生物学功能应用。
背景技术
β-和γ-氨基酸聚合物具有和天然蛋白质，多肽以及α-氨基酸聚合物类似的二级结构和生物相容性，同时兼有优良的抗蛋白酶降解性能，因而在生物医用材料领域显示出广泛的应用前景，例如蛋白质模拟、抗菌材料、药物和基因传递、刺激响应多肽、组织工程等领域。目前，合成β-氨基酸聚合物的主要方法是β-内酰胺强碱开环法，主要以酰氯(t-BuBzCl)作为引发剂，LiHMDS作为共引发剂，在氮气保护下开环聚合制备β-氨基酸聚合物(也称尼龙-3聚合物)。合成γ-氨基酸聚合物的条件则更为苛刻，主要方法是γ-内酰胺在严格干燥的溶剂中，在强碱、高温并且氮气保护下的条件下聚合。然而，此方法还存在以下不足有待改进：1.对于一些含酯基等官能团的单体在t-BuBzCl/LiHMDS的体系下不能正常可控聚合；2.条件苛刻，需要极为严格的无水无氧条件，不能在敞口(含有空气和水)条件下进行反应，难以实现氨基酸聚合物的工业化大量生产。
同时，α/β、α/γ、β/γ、α/β/γ等氨基酸序列肽和共聚物在模拟蛋白、多肽、蛋白与蛋白相互作用(PPIs)的领域等生物领域中扮演极为重要的角色，但由于其不同的骨架结构使得制备较为困难，只能将α-氨基酸和β-或γ-氨基酸通过缩合反应进行通过固相法制备，周期长，且成本较高，所以α-，β-，γ-氨基酸的共聚物的制备方法的开发显得极为重要。目前制备α-氨基酸聚合物的常用方法是通过伯胺引发α-NCA单体聚合，但是伯胺不能进行β-内酰胺开环聚合；如上面所述，制备β-氨基酸聚合物需要t-BuBzCl/LiHMDS引发β-内酰胺聚合，而制备γ-氨基酸聚合物需要强碱和高温条件下引发γ-内酰胺聚合，这一聚合条件与α-NCA开环共聚不匹配，无法实现α-，β-，γ-氨基酸的二元或者多元共聚物的制备。故目前的聚合方法不能用来制备α-，β-，γ-氨基酸共聚物。
因此，需要开发需要研发出更为温和的制备β-，γ-氨基酸聚合物的方法，和能够制备α-，β-，γ-氨基酸的序列肽以及二元和多元共聚物的方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明人通过长期广泛而深入的研究，设计了一类结构新颖的β-NTA单体，同时开发了β-NTA单体的制备方法，并且使用引发剂开环聚合β-NTA单体获得一系列结构新颖的β-氨基酸聚合物；本发明还通过引入α-NCA单体和α-NTA制备了α/β-氨基酸共聚物；本发明还进一步获得了具有多种应用(如抗菌、抗肿瘤、组织工程支架以及自组装)的β-氨基酸聚合物和α/β-氨基酸共聚物；本发明的方法避免了采用β-内酰胺开环聚合的苛刻条件，对水分不敏感，可以不在手套箱中操作，可以在无任何保护的情况下在敞口容器中成功操作。在此基础上，发明人完成了本发明。
本发明的第一方面，提供一种β-或γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA，γ-NTA)单体，具有如式(I)所示的结构：
Figure BDA0002266407710000021
其中，
s为0或1；
R1、R2、R3、R4、R11和R21各自独立地选自取代或未取代的下组基团：氢、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基羟基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷基磺酰基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C12环烷基、C6-C12芳基、5-12元杂芳基、5-12元杂环基、C1-C6烷基-C6-C12芳基、氨基、
Figure BDA0002266407710000022
C1-C6烷基胍基、C1-C6烷基酯基、硫代C1-C6烷基酯基；且当s为0时，R1、R2、R3和R4不能同时为氢；
或R1和R2与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或R3和R4与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基；
或R1和R3与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或当s为1时，R11和R21与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或当s为1时，R3和R11与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基；
P1为保护基，选自下组：叔丁氧羰基(Boc)、苄氧羰基(Cbz)、芴甲氧羰基(Fmoc)、邻苯二甲酰基(Pht)、乙酰基(Ac)、三氟乙酰基(Tfa)、苄基(Bn)、三苯基甲基(Tr)，P2选自下组：氢、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的5-12元杂芳基、取代或未取代的5-12元杂环基；
所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、苯基、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基、C3-C8环烷基。
在另一优选例中，所述的β-或γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA，γ-NTA)单体，所述单体具有如式II或III所示的结构：
Figure BDA0002266407710000031
式中，环A独立地选自下组：取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基，所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基；
Figure BDA0002266407710000032
式中，n为0-8的整数；
R3、R4、R11、R21、s的定义如上所述。
在另一优选例中，所述式I单体选自：L-天冬氨酸1-苄酯N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-β-苯丙氨基N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-β-正亮氨酸N-羧基硫代羰基环内酸酐、N(α)-Z-L-2,3-二氨基丙酸N-羧基硫代羰基环内酸酐、β2,3-降冰片烯N-羧基硫代羰基环内酸酐、β2,3-环己基N-羧基硫代羰基环内酸酐、γ2,3-苯基N-羧基硫代羰基环内酸酐。
本发明第二方面，提供一种第一方面所述的β-或γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA，γ-NTA)单体的合成方法，包括步骤：
Figure BDA0002266407710000041
(2)在第二惰性溶剂中，将化合物3与卤化磷反应，得到式I单体；
式中，
R5选自：取代或未取代的C1-C6烷基或取代或未取代的苄基；
所述取代是指被选自下组的取代基所取代：卤素、羟基、氨基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基；
R1、R2、R3、R4、R11、R21、s的定义如上所述。
在另一优选例中，所述的卤化磷选自下组：三溴化磷、三氯化磷、五溴化磷或五氯化磷；优选为三溴化磷或三氯化磷。
在另一优选例中，所述的式I单体的制备方法，还包括步骤：
Figure BDA0002266407710000042
(1)在第一惰性溶剂中，碱存在下，将化合物2和化合物1反应，得到化合物3；
式中，
R6选自：取代或未取代的C1-C6烷基或取代或未取代的C1-C6烷基羧基；
所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、-C1-C6烷基、-C1-C6卤代烷基、-C1-C6烷氧基、-C1-C6卤代烷氧基；
R1、R2、R3、R4、R5、R11、R21、s的定义如上所述。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，反应温度为10-70℃；较佳地，为20℃-60℃。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，反应时间为10小时-4天。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，在室温时，反应时间一般为2-3天。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，在60℃时，反应时间约为18小时。
在另一优选例中，所述步骤(1)为将化合物2和碱溶解于第一惰性溶剂中，加入化合物1搅拌反应；反应结束后，反应液用盐酸调节pH至3左右，用乙酸乙酯萃取3遍，有机相经干燥和浓缩后，柱分离提纯，得到化合物3。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述碱为无机碱。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述碱独立地选自下组：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、碳酸氢钠、或其组合；优选氢氧化钠或碳酸氢钠。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述第一惰性溶剂独立地选自下组：水(如去离子水)、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、或其组合；优选水(如去离子水)、甲醇、或其组合。
在另一优选例中，所述步骤(2)中，反应温度为0℃±25℃。
在另一优选例中，所述步骤(2)中，反应时间为1-12小时。
在另一优选例中，所述步骤(2)为将(1)中得到化合物3溶于第二惰性溶剂中，在0℃下，惰性气体保护下，加入卤化磷进行反应；反应结束后，除去溶剂，加入乙酸乙酯溶解，并快速用冰水洗3遍，有机相经干燥和浓缩后，提纯，得到式I单体。
在另一优选例中，所述步骤(2)中，所述第二惰性溶剂是干燥的。
在另一优选例中，所述步骤(2)中，所述第二惰性溶剂独立地选自下组：二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、二氧六环、乙腈、或其组合；优选地选自：二氯甲烷、乙酸乙酯、或其组合。
在另一优选例中，所述步骤(2)中，所述反应在惰性气体保护下进行；所述的惰性气体优选氮气、氩气、或其组合。
在另一优选例中，所述步骤(2)中，提纯用的体系选自下组：乙酸乙酯/正己烷、乙酸乙酯/石油醚、二氯甲烷/正己烷、二氯甲烷/石油醚、四氢呋喃/正己烷、四氢呋喃/石油醚、或其组合，优选地选自：乙酸乙酯/正己烷体系。
本发明第三方面，提供一种β-或γ-氨基酸均聚物，其单体选自第一方面所述的具有如式(I)所示的结构β-或γ-NTA单体。
在另一优选例中，所述均聚物具有式IV、V、VI所示的结构：
Figure BDA0002266407710000051
其中，
m为5～2000；
R、R’各自独立地选自下组：H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基；
其中，所述取代是指被选自下组的一个或多个取代基所取代：C1-C6烷基、C6-C12芳基、C2-C6烯基、C2-C6炔基；-N3、C1-C6烷基-(C＝O)-O-、C1-C6烷基-(C＝O)-N-、氨基、取羟基、巯基、
Figure BDA0002266407710000063
Q3-O-、Q4-S-、5-6元杂环基、金刚烷、杯吡咯、环糊精、聚乙二醇；其中，Q1、Q2各自独立地选自下组：H、C1-C6烷基、C1-C6烷基-O-(C＝O)-、C6-C14芳基-C1-C6烷基-O-(C＝O)-，且Q1、Q2不同时为H；Q3独立地选自下组：C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基；Q4独立地选自下组：C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基-(C＝O)-O-；且R、R’不同时为H；
或R、R’与其邻接的N原子构成取代或未取代的5-12元杂环基；所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基；
R1、R2、R3、R4、R11、R21、s的定义如上所述。
在另一优选例中，所述的均聚物具有式VII、VIII、IX所示的结构：
Figure BDA0002266407710000061
其中，m、n、R、R’、R3、R4、R11、R21、s的定义如上所述。
在另一优选例中，所述的均聚物具有式X、XI、XII所示的结构：
Figure BDA0002266407710000062
Figure BDA0002266407710000071
其中，m、R、R’、A、R11、R21、s的定义如上所述。
在另一优选例中，所述均聚物单体选自下组：L-天冬氨酸1-苄酯N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-β3-苯丙氨基N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-β3-正亮氨酸N-羧基硫代羰基环内酸酐、N(α)-Z-L-2,3-二氨基丙酸N-羧基硫代羰基环内酸酐、β2,3-降冰片烯N-羧基硫代羰基环内酸酐、β2,3-环己基N-羧基硫代羰基环内酸酐、γ2,3-苯基N-羧基硫代羰基环内酸酐，或其组合。
在另一优选例中，所述均聚物GPC谱图为单峰，分子量分布PDI优选为1.01-1.5。
在另一优选例中，所述均聚物Maldi-Tof-Ms谱图，分子量分布PDI优选为1.01-1.5。
在另一优选例中，所述的均聚物是用包括以下步骤的方法制备的：
在第三惰性溶剂中，有机碱引发剂存在下，使任一种第一方面所述的具有如式(I)所示的结构β-或γ-NTA单体进行聚合反应，从而形成所述β-或γ-氨基酸均聚物；
其中，所述有机碱独立地选自：胺、胺的盐、或其他有机碱、或其组合；
所述胺选自下组：R-NH2、R-NH-R'、
Figure BDA0002266407710000072
或其组合；
所述胺的盐独立地选自下组：盐酸盐、氢溴酸盐、甲酸盐、醋酸盐、或三氟乙酸盐；
R、R’、R”各自独立地选自下组：H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基；
其中，所述取代是指被选自下组的一个或多个取代基所取代：C1-C6烷基、C6-C12芳基、C2-C6烯基、C2-C6炔基；-N3、C1-C6烷基-(C＝O)-O-、C1-C6烷基-(C＝O)-N-、氨基、羟基、巯基、Q1NQ2、Q3-O-、Q4-S-、5-6元杂环基、金刚烷、杯吡咯、环糊精、聚乙二醇；其中，Q1、Q2各自独立地选自下组：H、C1-C6烷基、C1-C6烷基-O-(C＝O)-、C6-C14芳基-C1-C6烷基-O-(C＝O)-，且Q1、Q2不同时为H；Q3独立地选自下组：C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基；Q4独立地选自下组：C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基-(C＝O)-O-；且R、R’不同时为H；
或R、R’与其邻接的N原子构成取代或未取代的5-12元杂环基；所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基。
在另一优选例中，单体和胺引发剂摩尔比为1-2000：1。
在另一优选例中，所述聚合反应是在有或无惰性气体保护的环境下进行的。
在另一优选例中，所述聚合反应是在任何敞口或非敞口反应器中进行的。
在另一优选例中，所述的其他有机碱选自：DBU、HMDS、LiHMDS、NaHMDS、KHMDS、EtONa。
在另一优选例中，所述第三惰性溶剂独立地选自：THF、DMF、DMAc、MeCN、Dioxane、DMSO。
在另一优选例中，所述第三惰性溶剂为DMF。
本发明第四方面，提供一种共聚物或者序列肽，其单体选自：a)第一方面所述的β-或γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA，γ-NTA)单体中的两种或多种；和任选地b)α-NCA和α-NTA单体中的一种或多种。
在另一优选例中，所述共聚物中的α-NCA或α-NTA的质量比为：100％＞α-NCA≥0％或者100％＞α-NTA≥0％。
在另一优选例中，所述的共聚物或者序列肽，其具有Cn1Dn2C'n3或Dn1Cn2D'n3的结构单元：
其中，n3独立地为0-2000的整数；n1、n2各自独立地为1-2000的整数；
C、C'不同，且各自独立地为
Figure BDA0002266407710000081
D、D'各自独立地为
Figure BDA0002266407710000082
R7、R8各自独立地为H、-C1-C6烷基-R9、-N3、-(C＝O)-O-R9、-(C＝O)-NH-R9、-NH-R9、-O-R9、-S-R9、-Ph-R10或5-6元杂环基；
或R8与其相连的C原子及C原子相邻的N原子构成5-6元杂环基；
R9选自下组一个或多个取代或未取代的取代基取代：氢、C1-C6烷基、苯基、吲哚基、5-6元杂芳基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、胍基、苄基、叔丁氧羰基、苄氧羰基、叔丁基、三苯甲基或芴甲氧羰基；所述的取代的取代基选自下组的一个或多个基团：卤素、硝基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C6烯基、C2-C6烯氧基或CH3(O-CH2-CH2)y，且y为1-6的整数；
R10选自：H、-OH；
R1、R2、R3、R4、R11、R21、s的定义如上所述。
在另一优选例中，所述的共聚物或序列肽，具有Cn1Dn2C'n3结构单元，优选地n1、n2各自独立地为1-1000的整数，n3独立地为0-1000的整数。
在另一优选例中，所述的共聚物为嵌段聚合物，具有Cn1Dn2C'n3结构单元，优选地n1、n2各自独立地为1-1000的整数，n3独立地为0-1000的整数。
在另一优选例中，所述的共聚物或序列肽，具有Dn1Cn2D'n3结构单元，优选地n1、n2各自独立地为1-1000的整数，n3独立地为0-1000的整数。
在另一优选例中，所述的共混聚合物或者序列肽具有[Cn’1Dn’2C'n’3]Y或[Dn’1Cn’ 2D'n’3]Y结构，Y为10-2000的整数；C、C'、D、D'的定义如上所述；其中，n’3独立地为1＞n’3≥0的小数；n’1、n’2各自独立地为＞0的小数，且小于1。
在另一优选例中，所述共聚物具有如下结构单元：
Figure BDA0002266407710000091
R1、R2、R3、R4、R11、R21和s的定义如上所述；R1’的定义同R1，且R1’与R1不同，R2’、R3’、R4’、R11’、R21’的定义以此类推。
在另一优选例中，所述共聚物或者序列肽具有如下结构单元：
Figure BDA0002266407710000092
R1、R2、R3、R4、R7、R8、R11、R21、R1’、R2’、R3’、R4’、R11’、R21’和s的定义如上所述。
在另一优选例中，所述共聚物或者序列肽具有如下结构单元：
Figure BDA0002266407710000093
R1、R2、R3、R4、R7、R8、R11、R21和s的定义如上所述，R7’的定义同R7，R8’的定义同R8。
在另一优选例中，所述的共聚物是用包括以下步骤的方法制备的：
(i)在第三惰性溶剂中，将第一方面所述的单体中的两种或多种；和任选地α-NCA和α-NTA单体中的一种或多种混合，
(ii)在有机碱引发剂存在下，进行聚合反应，从而形成共混型(statisticcoplymer)氨基酸共聚物；
或(i')在第三惰性溶剂中，在有机碱引发剂存在下，首先将第一单体进行聚合反应，
(ii')待(i')中聚合反应结束后，再加入第二单体，进行聚合反应，
和任选地(iii')重复步骤(ii')q次，
从而形成嵌段型(block copolymer)氨基酸共聚物；
其中，q为≥1的整数；
第一单体和第二单体不同且独立地选自：第一方面所述的任一种β-NTA或γ-NTA单体、α-NCA单体或α-NTA单体；
其中，所述有机碱独立地选自：胺、胺的盐、或其他有机碱、或其组合；
所述胺选自下组：R-NH2、R-NHR'、
Figure BDA0002266407710000101
或其组合；
所述胺的盐独立地选自：盐酸盐、氢溴酸盐、甲酸盐、醋酸盐、或三氟乙酸盐；
R、R’、R”的定义如上所述。
本发明第五方面，提供一种第四方面所述共聚物的制备方法，所述方法包括步骤：(i)在惰性溶剂中，将第一方面所述的单体中的两种或多种；和任选地b)α-NCA和α-NTA单体中的一种或多种混合，
(ii)在有机碱引发剂存在下，进行聚合反应，从而形成共混型(statisticcoplymer)β-氨基酸共聚物；
或(i')在惰性溶剂中，在有机碱引发剂存在下，首先将第一单体进行聚合反应，
(ii')待(i')中聚合反应结束后，再加入第二单体，进行聚合反应，从而形成嵌段型(block copolymer)β-氨基酸共聚物；
和任选地(iii')重复步骤(ii')q次，
从而形成嵌段型(block copolymer)β-氨基酸共聚物；
其中，q为≥1的整数；
第一单体和第二单体不同且独立地选自：第一方面所述的任一种β-NTA或γ-NTA单体、α-NCA单体或α-NTA单体；
其中，所述有机碱独立地选自：胺、胺的盐、或其他有机碱、或其组合；
所述胺选自下组：R-NH2、R-NHR′、
Figure BDA0002266407710000102
或其组合；
所述胺的盐独立地选自：盐酸盐、氢溴酸盐、甲酸盐、醋酸盐、或三氟乙酸盐；
R、R’、R”的定义如上所述。
在另一优选例中，所述步骤(iii')中，50≥q≥1，优选地20≥q≥2，优选地q为1、2、3、4、5、6。
在另一优选例中，所述聚合反应是在有或无惰性气体保护的环境下进行的。
在另一优选例中，所述聚合反应是在任何敞口或非敞口反应器中进行的。
在另一优选例中，所述的其他有机碱选自：DBU、HMDS、LiHMDS、NaHMDS、KHMDS、EtONa。
在另一优选例中，所述第一单体为上述的任一种β-NTA或γ-NTA单体。
在另一优选例中，所述第二单体为α-NCA单体或α-NTA单体。
在另一优选例中，所述第一单体为上述的任一种β-NTA或γ-NTA单体，且所述第二单体为α-NCA单体或α-NTA单体。
在另一优选例中，所述β-NTA或γ-NTA单体选自：L-天冬氨酸1-苄酯N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-β3-苯丙氨基N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-β3-正亮氨酸N-羧基硫代羰基环内酸酐、N(α)-Z-L-2,3-二氨基丙酸N-羧基硫代羰基环内酸酐、β2,3-降冰片烯N-羧基硫代羰基环内酸酐、β2,3-环己基N-羧基硫代羰基环内酸酐、γ2,3-苯基N-羧基硫代羰基环内酸酐或其组合。
在另一优选例中，所述α-NCA单体或α-NTA单体选自：L-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-DL-赖氨酸-N-羧基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-L-赖氨酸-N-羧基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-DL-鸟氨酸-N-羧基环内酸酐、O-叔丁基-L-丝氨酸-N-羧基环内酸酐、DL-正亮氨酸-N-羧基环内酸酐、L-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基硫代羰基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-DL-赖氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-L-赖氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-DL-鸟氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、O-叔丁基-L-丝氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-正亮氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、或其组合。
在另一优选例中，所述聚合反应中，先加入第二单体，待反应结束后，再加入第一单体。
在另一优选例中，所述聚合反应中，第一单体加入之后，待反应完，加另外一种第一单体。
在另一优选例中，所述聚合反应中，第一单体加入之后待反应完，继续加第二单体。
在另一优选例中，所述聚合反应中，至少一种第一单体参与反应之后，待反应完，后续的加料包括上述任意的加料顺序。
在另一优选例中，所述聚合反应中，惰性溶剂选自下组：四氢呋喃、DMF、DMAc、乙腈、二氧六环、二甲基亚砜，或其组合。优选为四氢呋喃。
本发明第六方面，提供一种第三方面或第四方面所述的聚合物的用途，用于抗菌、抗肿瘤、组织工程、药物和基因递送、自组装材料。
在另一优选例中，所述抗菌材料为溶液形式、表面涂层形式。
在另一优选例中，所述抗菌对象为细菌和真菌等微生物，可包括Escherichiacoli(E.coli)、Pseudomonas aeruginosa(P.aeruginosa)、Acinetobacter baumannii(A.baumannii)、Enterobacter aerogenes(E.aerogenes)、Klebsiella pneumoniae(K.pneumoniae)、Serratia marcescens(S.marcescens)、Entebacter Cloacae(E.cloacae)、Bacillus subtilis(B.subtilis)、Staphylococcus aureus(S.aureus)、Staphylococcus epidermidis(S.epidermidis)、Candida albicans(C.albicans),Cryptococcus neoformans(C.neoformans)。
在另一优选例中，所述的抗菌用途包括对微生物游离细胞、生物被膜、和孢子等形式。
在另一优选例中，所述聚合物用于治疗肿瘤。
在另一优选例中，所述肿瘤选自下组：黑色素瘤、皮肤癌、神经胶质瘤、间皮瘤、淋巴瘤、白血病、乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、成胶质细胞瘤、多发性骨髓瘤、前列腺癌、伯基特淋巴瘤、头颈癌、结肠癌、结直肠癌、非小细胞肺癌、小细胞肺癌、食道癌、胃癌、胰腺癌、肝胆癌、胆囊癌、小肠癌、直肠癌、肾癌、膀胱癌、前列腺癌、阴茎癌、尿道癌、睾丸癌、阴道癌、子宫癌、甲状腺癌、甲状旁腺癌、肾上腺癌、胰腺内分泌癌、类癌、骨癌、视网膜母细胞瘤、霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、卡波西氏肉瘤、多中心卡斯特曼氏病、AIDS相关原发渗出性淋巴瘤、神经外胚层肿瘤或横纹肌肉瘤。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
术语
在整个说明书中，使用的术语“任选取代的”或“可以被取代的”等表示该基团可以与或不与一个或多个非-氢取代基进一步取代或稠合(以形成多环体系)。对于合适的化学上合适的特定官能团的取代基对于本领域技术人员来说是显而易见的。
如文本所用，术语“C1-C6烷基”是指具有1-6个碳原子的直链或支链烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等，优选乙基。
如文本所用，术语“C1-C6烷氧基”是指具有1-6个碳原子的直链或支链烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基等，优选乙氧基。
如文本所用，术语“C6-C12芳基”是指具有6-12个碳原子的芳香环状烃类化合物基团，尤其指单环和双环基团，如苯基、联苯基或萘基。凡含有两个或两个以上芳香环(双环等)，芳基基团的芳香环可由单键联接(如联苯)，或稠合(如萘、蒽等等)。
如文本所用，术语“5-12元杂芳基”是指含有1-3个选自N、O、S原子的5-12元杂芳族体系。杂芳基优选5至10元环，更优选为5元或6元，例如吡咯基、吡唑基、咪唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、噻二唑基、异噻唑基、呋喃基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三氮嗪基、三氮唑基及四氮唑基等。“杂芳基”可以是取代的或者未取代的，当被取代时，取代基优选为一个或多个以下基团，其独立地选自烷基、氘代烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、烯基、炔基、烷硫基、烷基氨基、卤素、氨基、硝基、羟基、巯基、氰基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、环烷硫基、氧代基、羧基和羧酸酯基。。
如文本所用，术语“C3-C12环烷基”是指具有3-12个碳原子的完全饱和的环状烃类基团，优选3-8个碳原子的环烷基，每个环中含有3-8个碳原子。“取代C3-C12环烷基”是指环烷基中的一个或多个位置被取代，尤其是1-4个取代基，可在任何位置上取代。包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基等。
如文本所用，术语“C4-C12环烯基”是指具有4-12个碳原子的具有1-3个双键的不饱和的环状烃类基团，例如环丁烯基、环戊烯基、环己烯基等。
如文本所用，术语“5-12元杂环基”是指具有5-12个环原子且具有1-3个杂原子的完全饱和的或部分不饱和的的环状基团(包含但不限于如3-7元单环，6-11元双环，或8-12元三环系统)。其中，氮原子或硫原子可以被氧化，氮原子也可以被季铵化。杂环基团可以连接到环或环系分子的任何杂原子或碳原子的残基上。典型的单环杂环包括但不限于氮杂环丁烷基、吡咯烷基、氧杂环丁烷基、吡唑啉基、咪唑啉基、咪唑烷基、噁唑烷基、异噁唑烷基、噻唑烷基、异噻唑烷基、四氢呋喃基、哌啶基、哌嗪基、2-氧代哌嗪基、2-氧代哌啶基、2-氧代吡咯烷基、六氢吖庚因基、4-哌啶酮基、四氢吡喃基、吗啡啉基、硫代吗啡啉基、硫代吗啡啉亚砜基、硫代吗啡啉砜基、1,3-二噁烷基和四氢-1,1-二氧噻吩等。多环杂环基包括螺环、稠环和桥环的杂环基；其中涉及到的螺环、稠环和桥环的杂环基任选与其他基团通过单键相连接，或者通过环上的任意两个或两个以上的原子与其他环烷基、杂环基、芳基和杂芳基进一步并环连接；杂环基团可以是取代的或者未取代的，当被取代时，取代基优选为一个或多个一下基团，其独立地选自烷基、氘代烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、烯基、炔基、烷硫基、烷基氨基、卤素、氨基、硝基、羟基、巯基、氰基、环烷基、杂环基、芳基、杂芳基、环烷硫基、氧代基、羧基和羧酸酯基。，例如四氢吡咯基、四氢呋喃基、哌啶基、哌嗪基等。
如文本所用，术语“C1-C6烷基羟基”指-C1-C6烷基-OH，例如，-CH2OH、-CH2CH2OH。
如文本所用，术语“C1-C6烷氧基”指-C1-C6烷基-O-，例如，甲氧基、乙氧基、丙氧基等。
如文本所用，术语“C1-C6烷基磺酰基”是指C1-C6烷基S(＝O)2-。
如文本所用，术语“C1-C6烷基-C6-C12芳基”是指-C1-C6烷基-C6-C12芳基，如-CH2CH2CH2Ph、-Bn。
如文本所用，术语“C1-C6烷基酯基”指C1-C6烷基C(＝O)-O-或-(＝O)-O-C1-C6烷基。
如文本所用，术语“硫代C1-C6烷基酯基”指C1-C6烷基C(＝S)-O-或-(＝S)-O-C1-C6烷基。
如文本所用，术语“C1-C6烷基胍基”C1-C6烷基NHC(＝NH)NH-。
当取代基处于非末端时，取代基为相应取代基的亚基，例如：烷基，其非末端取代基为亚烷基，此时，烷基与亚烷基可互换使用。
如文本所用，“结构单元”是指结构片段，所述聚合物或序列肽可包含一种或多种结构单元。
如文本所用，术语“共混型(statistic coplymer)”是指两种或两种以上单体同时聚合得到的无规律地连接形成的聚合物，包括：β/β-、γ/γ-、β/γ-、α/γ-、α/β/γ氨基酸共聚物。
如文本所用，术语“嵌段型”是指两种或两种以上的单体先后聚合得到的由不同链段连接形成的聚合物，包括β-β-、γ-γ-、γ-β-、α-β-、α-γ-、α-β-γ-氨基酸共聚物。
如文本所用，术语“取代的苄基”是指被选自C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、苯基的取代基所取代的苄基，例如4-甲基苄基、3,5-二甲基苄基、2,4,6-三甲基苄基、4-甲氧基苄基、3,5-二甲氧基苄基、2,4,6-三甲氧基苄基、1-(4-甲基苯基)乙基、1-(4-甲氧基苯基)乙基等。
如文本所用，术语“C1-C6烷基羧基”是指-C1-C6烷基COOH，例如-CH2COOH、-CH2CH2COOH、-CH2CH2CH2COOH、-CH2CH2CH2CH2COOH，优选-CH2COOH、-CH2CH2COOH。其中，烷基可以被取代。
如本文所用的“取代基”是指与目标分子内的原子共价键合的分子部分。例如，“环取代基”可以是诸如卤素，烷基或本文所述的其他取代基的部分，其与作为环成员的原子，优选碳或氮原子共价键合。如本文所用，术语“取代的”是指指定原子上的任何一个或多个氢被选自指定的取代基取代，条件是不超过指定的原子的正常价，并且取代产生的化合物是稳定的，即可以分离，表征和进行生物活性测试的化合物。
本发明给出的单体的结构式或名称，可能仅仅示例性给出一种具体构型或未给出具体构型，该单体也可以包括该给出的构型所对应的其他所有构型。
本发明的β-NTA和γ-NTA单体
所述β-NTA和γ-NTA具有式I所示的结构：
Figure BDA0002266407710000141
其中，
s为0或1；
R1、R2、R3、R4、R11和R21各自独立地选自取代或未取代的下组基团：氢、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基羟基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷基磺酰基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C12环烷基、C6-C12芳基、5-12元杂芳基、5-12元杂环基、C1-C6烷基-C6-C12芳基、氨基、
Figure BDA0002266407710000152
C1-C6烷基胍基、C1-C6烷基酯基、硫代C1-C6烷基酯基；且当s为0时，R1、R2、R3和R4不能同时为氢；
或R1和R2与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或R3和R4与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基；
或R1和R3与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或当s为1时，R11和R21与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或当s为1时，R3和R11与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基；
P1为保护基，选自下组：叔丁氧羰基(Boc)、苄氧羰基(Cbz)、芴甲氧羰基(Fmoc)、邻苯二甲酰基(Pht)、乙酰基(Ac)、三氟乙酰基(Tfa)、苄基(Bn)、三苯基甲基(Tr)，P2选自下组：氢、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的5-12元杂芳基、取代或未取代的5-12元杂环基；
所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、苯基、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基、C3-C8环烷基。
优选地，所述单体结构如式II所示：
Figure BDA0002266407710000151
式中，环A为取代或未取代的芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基，所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、-C1-C6烷基、-C1-C6卤代烷基、-C1-C6烷氧基、-C1-C6卤代烷氧基；
优选地，所述单体结构如式III所示：
Figure BDA0002266407710000161
其中，n为0-8的整数。
所述β-NTA单体的构型可以为L型、D型、DL混合型中的一种。其中DL混合型可以是L型和D型以任意比例混合。例如可以以1：1的比例混合，但不限于此比例。
所述β-NTA单体的侧链还包含氨基、羧基、羟基、巯基、脂肪族、芳香族等中的一种或多种。
所述β-NTA单体可选自下组：L-天冬氨酸1-苄酯N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-β-苯丙氨基N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-β-正亮氨酸N-羧基硫代羰基环内酸酐、或其组合。
任何合适的α-NCA单体均可用于本发明，本发明示例性的α-NCA单体为式A所示化合物中一种或多种：
Figure BDA0002266407710000162
式中，
n1”为0～4的整数；
X为无、叠氮基团(N3)、酯基(-(C＝O)-O-)、酰胺基(-(C＝O)-N-)、-NH-、-O-、-S-、苯基或5-6元杂环基；
RA为氢或C1-C6烷基；
RB和RC各自独立地为无、氢、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、苄基、叔丁氧羰基、苄氧羰基、叔丁基、三苯甲基或芴甲氧羰基；
RB和RC中的一个或多个氢原子可被选自下组的基团取代：卤素、硝基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C6烯基、C2-C6烯氧基或CH3(O-CH2-CH2)y，且y为1-6的整数。
优选地，α-NCA单体选自下组：L-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-DL-赖氨酸-N-羧基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-L-赖氨酸-N-羧基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-DL-鸟氨酸-N-羧基环内酸酐、O-叔丁基-L-丝氨酸-N-羧基环内酸酐、DL-正亮氨酸-N-羧基环内酸酐、或其组合。
优选地，α-NCA单体还可以是各种单体对应的其他构型(L型、D型、或者DL混合型)。例如，对应L-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基环内酸酐，所述氨基酸N-羧基环内酸酐单体还可以是D-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基环内酸酐或DL-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基环内酸酐。
任何合适的α-NTA单体均可用于本发明，本发明示例性的α-NTA单体为式B所示化合物中一种或多种：
Figure BDA0002266407710000171
式中，
n1”为0～4的整数；
X为无、叠氮基团(N3)、酯基(-(C＝O)-O-)、酰胺基(-(C＝O)-N-)、-NH-、-O-、-S-、苯基或5-6元杂环；
RA’为氢或C1-C6烷基；
RB’和RC’各自独立地为无、氢、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、苄基、叔丁氧羰基、苄氧羰基、叔丁基、三苯甲基或芴甲氧羰基；
RB’和RC’中的一个或多个氢原子可被选自下组的基团取代：卤素、硝基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C6烯基、C2-C6烯氧基或CH3(O-CH2-CH2)y，且y为1-6的整数。
优选地，α-NTA单体选自下组：L-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基硫代羰基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-DL-赖氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-L-赖氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、N-ε-叔丁氧羰基-DL-鸟氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、O-叔丁基-L-丝氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、DL-正亮氨酸-N-羧基硫代羰基环内酸酐、或其组合。
优选地，α-NTA单体还可以是各种单体对应的其他构型(L型、D型、或者DL混合型)。例如，对应L-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基硫代羰基环内酸酐，所述氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐单体还可以是D-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基硫代羰基环内酸酐或DL-谷氨酸-5-苄酯-N-羧基硫代羰基环内酸酐。
本发明中的α-NTA和α-NCA单体的结构和合成均有文献报导，且可购买，不在此专利保护范围内。
本发明氨基酸聚合物的制备方法
1、一种β-或γ-氨基酸聚合物的制备方法
Figure BDA0002266407710000181
所述方法包括步骤：在有机溶剂中，在伯胺引发剂RNH2，仲胺引发剂RR’NH，三级胺引发剂R3N及其盐的形式存在下，将β-，γ-NTA单体中的一种或多种(如两种、三种或四种或更多种)进行聚合反应，从而形成所述β-，γ-氨基酸聚合物；
其中，R选自下组：取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基；其中，所述取代是指被选自下组的取代基所取代：C1-C6烷基、C6-C12芳基、C2-C6烯烃、C2-C6炔烃；叠氮基团(N3)、C1-C6烷基酯基(C1-C6烷基-(C＝O)-O-)、C1-C6烷基酰胺基(C1-C6烷基-(C＝O)-N-)、氨基(NH2-)、羟基(HO-)、巯基(HS-)、5-6元杂环、金刚烷、杯吡咯、环糊精、聚乙二醇；其中，所述氨基(NH2-)上的氢原子可被C1-C6烷基、C1-C6烷氧基羰基(C1-C6烷基-O-(C＝O)-)、C6-C14芳基C1-C6烷氧基羰基(C6-C14芳基-C1-C6烷基-O-(C＝O)-)取代；所述羟基(HO-)上的氢原子可被C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基取代；所述巯基(HS-)上的氢原子可被C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基酯基(C6-C12芳基-C1-C6烷基-(C＝O)-O-)取代；
成盐的形式选自下组：盐酸盐，氢溴酸盐，甲酸盐，醋酸盐，三氟乙酸盐。
所述方法可以将伯胺引发剂RNH2替换成下面所述任意一种有机碱或其组合形式，有机碱优选自DBU、HMDS、LiHMDS、NaHMDS、KHMDS、NaEtO等。
所述反应可以在无任何保护的仪器或装置(例如敞口的烧杯、烧瓶或者各种工业上常用的敞口反应器)中进行。
所述反应也可以在氮气保护的仪器或装置(例如手套箱)中进行。
所述反应中，可以是一种β-NTA进行聚合反应，也可以是两种、三种或四种不同的β-NTA进行聚合反应。
2、α-、β-、γ-氨基酸共混聚合物的制备方法
Figure BDA0002266407710000191
R1、R2、R3、R4、R11、R21、R1’、R2’、R3’、R4’、R11’、R21’和s的定义如上所述；
R7或R8为α-氨基酸及其衍生物的侧链结构，其中α-氨基酸选自下组：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、组氨酸、精氨酸，以及衍生自上述氨基酸的衍生物；所述衍生自上述氨基酸的衍生物为氨基酸上的羧酸基团被酯化(例如苄酯化、叔丁酯化、甲酯化等)的衍生物、氨基酸上的氨基基团上的氢原子被取代(例如被叔丁氧羰基(Boc)、苄氧羰基(Cbz)、芴甲氧羰基(Fmoc)等取代的衍生物)、氨基酸上的羟基基团上的氢原子被取代(例如被叔丁基(tBu)取代)的衍生物)、氨基酸上的游离巯基基团上的氢原子被取代(例如被三苯甲基(Trt)、苄基、苄酯等取代)的衍生物)。这些衍生物在聚合反应体系下都是稳定的。
所述方法包括步骤：在有机溶剂中，在伯胺引发剂RNH2，仲胺引发剂RR’NH，三级胺引发剂R3N及其盐的形式存在下，将β-，γ-NTA单体中的一种或多种(如两种、三种或四种或更多种)与α-NTA或者α-NCA中的一种或多种一起进行聚合反应，从而形成所述共混型α/β-，α/γ-，β/γ-，α/β/γ-等氨基酸聚合物；
所述方法包括步骤：在有机溶剂中，在引发剂存在下，首先将一种β-或者γ-NTA单体进行聚合反应；
待上述聚合反应结束后，再加入另一种α-NCA或者α-NTA单体，进行聚合反应，从而形成嵌段型α-β-，α-γ-，β-γ-，α-β-γ-氨基酸共聚物。
所得到的α/β-，α/γ-，β/γ-，α/β/γ-，α-β-，α-γ-，β-γ-，α-β-γ-氨基酸共聚物的类型取决于α-NCA或者α-NTA,β-NTA，γ-NTA单体的种类及其添加顺序。
所述共聚物为两种或两种以上单体以设定比例混合后共聚所得聚合物或嵌段共聚物。
所述有机溶剂可选自下组：四氢呋喃、DMF、DMAc、乙腈、二氧六环、二甲基亚砜，优选为四氢呋喃。
所述反应在室温下或加热条件下进行。
所述引发剂的用量根据所需要制备的聚合物的链长决定。
所述聚合反应的时间视不同单体需要而不同，也视所需制备的聚合物的长短不同而不同。
本发明中的氨基酸聚合物的制备在经过后处理纯化步骤后可以将COS(g)除去干净，并通过GC检测，含量小于5‰。
本发明的主要优点在于：
1、使用本发明新的β-NTA或γ-NTA单体从根本上解决了传统β-内酰胺强碱开环聚合条件苛刻，对水分敏感，难以敞口反应的缺点；避免手套箱内严格无水环境操作聚合反应。
2、使用本发明新的β-NTA或γ-NTA单体及聚合物的制备方法可快速简便合成大量多肽库，其可用于抗菌活性、细胞活性筛选等生物活性和其他多肽聚合物功能研究。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。以下实施例中所用的实验材料和试剂如无特别说明均可从市售渠道获得。
用于检测聚合物分子量和分子量分布的方法
凝胶渗透色谱(GPC)法
1H NMR
Maldi-Tof-Ms
实施例1 L-天冬氨酸1-苄酯N-羧基硫代羰基环内酸酐单体(Bn-β3-LCHG NTA)的合成
Figure BDA0002266407710000201
将S-乙氧基硫代羰基巯基乙酸(9.0g，50.0mmol)溶解于200mL去离子水的烧瓶中，将固体碳酸氢钠(16.8g，200.0mmol)加入烧瓶中混合搅拌，溶解后再加入L-天冬氨酸1-苄酯(11.2g，50.0mmol)混合搅拌反应，并在室温下搅拌反应约48小时；然后缓慢滴加1M的盐酸溶液，调节PH至3左右，用乙酸乙酯萃取水相的有机物三次，合并有机相，有机相再用饱和食盐水进行淬洗，并用无水硫酸镁干燥；粗产物用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体中间体(12.0g，产率为77％)。
在氮气保护下，将干燥的白色中间体(1.6g，5.0mmol)溶于干燥的二氯甲烷溶液(50mL)中，在0℃冰浴条件下混合搅拌，然后滴加三溴化磷(1.4g，5.0mmol)溶液，滴加完成后，升温至25℃，继续反应6小时，待反应结束后，用0℃的去离子水洗有机相三次，无水硫酸镁干燥有机相后，过滤，浓缩除去溶剂，得到粗产物，在氮气保护下，用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体产物(1.0g，产率为75％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.33-7.41(m,5H,Ph),6.95(s,1H,NH),5.27(s,2H,PhCH2),4.44(dt,J＝3.2,10.0Hz,1H,NHCH),3.22(dd,J＝3.2,16.4Hz,1H,COCHH),2.97(dd,J＝10.0,16.4Hz,1H,COCHH).13C NMR(400MHz,CDCl3):δ193.70,168.02,163.62,134.15,129.30,129.02,128.80,69.02,51.23,42.83.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M+Na]+calculated for C12H11NO4S 288.03065；Found288.0305.
实施例2 DL-β-苯丙氨基N-羧基硫代羰基环内酸酐单体(β3-HPhg NTA)的合成
Figure BDA0002266407710000211
将S-乙氧基硫代羰基巯基乙酸(9.0g，50.0mmol)溶解于200mL去离子水的烧瓶中，将固体氢氧化钠(8.0g，200.0mmol)加入烧瓶中混合搅拌，溶解后再加入DL-β-苯丙氨基(8.3g，50.0mmol)混合搅拌反应，并在室温下搅拌反应约48小时；然后缓慢滴加1M的盐酸溶液，调节PH至3左右，用乙酸乙酯萃取水相的有机物三次后，合并有机相，有机相再用饱和食盐水进行淬洗，并用无水硫酸镁干燥；粗产物用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体中间体(11.0g，产率为87％)。
在氮气保护下，将干燥的白色中间体(2.5g，10.0mmol)溶于干燥的二氯甲烷溶液(100mL)中，在0℃冰浴条件下，混合搅拌，然后滴加三溴化磷(2.7g，10.0mmol)溶液，滴加完成后，升温至25℃继续反应6小时，待反应结束后，用0℃的去离子水洗有机相三次，无水硫酸镁干燥有机相后，过滤，浓缩除去溶剂得到粗产物，在氮气保护下，用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体产物(1.8g，产率为85％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.20-7.38(m,5H,Ph),6.00(s,1H,NH),4.50(dd,J＝3.6,9.2Hz,1H,NHCH),3.32(dd,J＝3.6,14.0Hz,1H,COCHH),2.91(dd,J＝9.6,13.6Hz,1H,COCHH).13C NMR(400MHz,CDCl3):δ197.90,166.89,134.52,129.48,129.16,127.84,68.03,39.00.HRMS(EI-TOF)m/z:[M]+calculated forC10H9NO2S207.03540；Found 207.0353.
实施例3 N(α)-Z-L-2,3-二氨基丙酸N-羧基硫代羰基环内酸酐单体(Cbz-β2-LDAPNTA)的合成
Figure BDA0002266407710000221
将S-乙氧基硫代羰基巯基乙酸(9.0g，50.0mmol)溶解于200mL去离子水的烧瓶中，将固体氢氧化钠(8.0g，200.0mmol)加入烧瓶中混合搅拌，溶解后再加入N(α)-Z-L-2,3-二氨基丙酸(11.9g，50.0mmol)混合搅拌反应，并在室温下搅拌反应约48小时；然后缓慢滴加1M的盐酸溶液，调节PH至3左右，用乙酸乙酯萃取水相的有机物三次后合并有机相，有机相再用饱和食盐水进行淬洗，并用无水硫酸镁干燥；粗产物用乙酸乙酯、石油醚体系硅胶柱分离提纯，得到无色油状中间体(13.9g，产率为85％)。
在氮气保护下，将干燥后的无色油状物(3.3g，10.0mmol)溶于干燥的二氯甲烷溶液(100mL)中，在0℃冰浴条件下混合搅拌，然后滴加三溴化磷(2.7g，10.0mmol)溶液，滴加完成后，升温至25℃继续反应6小时，待反应结束后，用0℃的去离子水洗有机相三次，无水硫酸镁干燥有机相后，过滤，浓缩除去溶剂得到粗产物，在氮气保护下，用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体产物(1.7g，产率为60％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.33-7.40(m,5H,Ph),6.60(s,1H,NH),5.59(s,1H,CbzNH),5.13(s,2H,PhCH2),4.56-4.61(m,1H,NHCHH),3.83-3.88(m,1H,CH2,NHCHH),3.42(t,J＝12.4Hz,1H,COCH).13C NMR(400MHz,CDCl3):δ194.63,163.72,155.82,135.64,128.81,128.68,128.38,67.87,58.02,42.02.HRMS(EI-TOF)m/z:[M]+calculated for C12H12N2O4S 280.05178,found 280.0520.
实施例4 DL-β-正亮氨酸N-羧基硫代羰基环内酸酐单体(β3-HNle NTA)的合成
Figure BDA0002266407710000222
将S-乙氧基硫代羰基巯基乙酸(9.0g，50.0mmol)溶解于200mL去离子水的烧瓶中，将固体氢氧化钠(8.0g，200.0mmol)加入烧瓶中混合搅拌，溶解后再加入DL-β-正亮氨酸(7.3g，50.0mmol)混合搅拌反应，并在室温下搅拌反应约48小时；然后缓慢滴加1M的盐酸溶液，调节PH至3左右，用乙酸乙酯萃取水相的有机物三次，合并有机相，有机相再用饱和食盐水进行淬洗，并用无水硫酸镁干燥；粗产物用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体中间体(10.5g，产率为90％)。
在氮气保护下，将干燥的白色中间体(2.3g，10.0mmol)溶于干燥的二氯甲烷溶液(100mL)中，在0℃冰浴条件下混合搅拌，然后滴加三溴化磷(2.7g，10.0mmol)溶液，滴加完成后，升温至25℃继续反应6小时，待反应结束后，用0℃的去离子水洗有机相三次，无水硫酸镁干燥有机相后，过滤，浓缩除去溶剂得到粗产物，在氮气保护下用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体产物(1.2g，产率为65％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.11(s,1H,NH),3.66-3.73(m,1H,CH,NHCH),2.87(dd,J＝2.8,16Hz,1H,COCHH),2.65(dd,J＝10.0,16.4Hz,1H,COCHH),1.58-1.75(m,2H,CH3 CH2CH2CH 2CH),1.34-1.41(m,4H,CH3CH 2CH 2),0.92(t,J＝6.8Hz,3H,CH3).13C NMR(400MHz,CDCl3):δ196.01,165.75,49.42,45.78,33.63,27.45,22.38,13.94.HRMS(EI-TOF)m/z:[M]+calculated for C8H13NO2S 187.06670；Found187.0665.
实施例5β2,3-降冰片烯N-羧基硫代羰基环内酸酐单体(β2,3-NB NTA)的合成
Figure BDA0002266407710000231
将S-乙氧基硫代羰基巯基乙酸(6.6g，36.5mmol)溶解于200mL无水DMF的烧瓶中，将三乙胺(25.5mL，182.6mmol)、DMAP(0.9g，7.3mmol)加入烧瓶中混合搅拌，溶解后再加入β2,3-降冰片烯氨基酸(7.0g，36.5mmol)混合搅拌反应，并在室温下搅拌反应约30小时；然后缓慢滴加1M的盐酸溶液，调节PH至3左右，旋去DMF溶剂后，加入100mL去离子水，用乙酸乙酯萃取水相的有机物三次，合并有机相，有机相再用饱和食盐水进行淬洗，并用无水硫酸镁干燥；粗产物用乙酸乙酯、正己烷柱分离提纯，得到白色固体中间体(3.5g，产率为39.5％)。
将干燥的白色中间体(1g，4.1mmol)在氮气保护下溶于干燥的二氯甲烷溶液(50mL)中，在0℃冰浴条件下混合搅拌，然后滴加三溴化磷(0.43mL，4.5mmol)溶液，滴加完成后，升温至25℃继续反应6小时，待反应结束后，用0℃的去离子水洗有机相三次，无水硫酸镁干燥有机相后，过滤，浓缩除去溶剂得到粗产物，在氮气保护下用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体产物(0.5g，产率为61.1％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.61(s,1H),3.77(d,J＝8.3Hz,1H),2.79(s,1H),2.73(d,J＝8.3Hz,1H),2.42(s,1H),1.68(s,3H),1.43(s,1H),1.31(d,J＝10.6Hz,2H).13C NMR(400MHz,CDCl3):δ197.41,164.10,77.27,58.44,54.59,45.82,43.69,34.24,29.70,25.24.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M]+calculated forC9H11NO2S198.05887；Found 198.0597.
实施例6β2,3-环己基N-羧基硫代羰基环内酸酐单体(β2,3-CH NTA)的合成
Figure BDA0002266407710000241
将S-乙氧基硫代羰基巯基乙酸(4.8g，26.7mmol)溶解于150mL无水DMF的烧瓶中，将三乙胺(18.5mL，133.5mmol)、DMAP(0.7g，5.4mmol)加入烧瓶中混合搅拌，溶解后再加入β2,3-环己基氨基酸(4.8g，26.7mmol)混合搅拌反应，并在室温下搅拌反应约30小时；然后缓慢滴加1M的盐酸溶液，调节PH至3左右，旋去DMF溶剂后，加入100mL去离子水，用乙酸乙酯萃取水相的有机物三次后合并有机相，有机相再用饱和食盐水进行淬洗，并用无水硫酸镁干燥；粗产物用乙酸乙酯、正己烷柱分离提纯，得到无色油状中间体(2.8g，产率为39.7％)。
将干燥的无色油状中间体(1g，4.33mmol)在氮气保护下溶于干燥的二氯甲烷溶液(50mL)中，在0℃冰浴条件下混合搅拌，然后滴加三溴化磷(0.45mL，4.76mmol)溶液，滴加完成后，升温至25℃继续反应6小时，待反应结束后，用0℃的去离子水洗有机相三次，无水硫酸镁干燥有机相后，过滤，浓缩除去溶剂得到粗产物，在氮气保护下用乙酸乙酯、正己烷重结晶提纯，得到白色固体产物(0.42g，产率为45.3％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.56(s,1H),3.90–3.78(m,1H),2.81(d,J＝9.1Hz,1H),2.06(d,J＝8.9Hz,1H),1.88(d,J＝3.4Hz,1H),1.69(dd,J＝32.5,11.3Hz,4H),1.49(d,J＝45.6Hz,2H).13C NMR(400MHz,CDCl3):δ198.94,166.14,77.27,50.32,49.48,29.36,24.23,23.19.δ197.41,164.10,77.27,58.44,54.59,45.82,43.69,34.24,29.70,25.24.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M]+calculated forC8H11NO2S186.05887；Found 186.0603.
实施例7正己胺引发Bn-β3-LCHG NTA聚合
Figure BDA0002266407710000242
在氮气保护的手套箱中，准确称量正己胺(101.2mg，1.0mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.2M浓度的溶液，备用。
将Bn-β3-LCHG NTA单体(53.0mg，0.2mmol)准确称量，用干燥的N,N-二甲基甲酰胺(1mL)溶解于装有搅拌子的反应瓶中。
在搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.2M的正己胺(50μL)溶液。将混合物在手套箱中，室温下搅拌反应3天，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中，倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷(45mL)，沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到聚L-天冬氨酸1-苄酯均聚物(41.3mg，收率96.0％)。
通过凝胶渗透色谱(GPC)法鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝4270及分子量分布PDI＝1.18。
实施例8 3-叠氮基丙胺引发Bn-β3-LCHG NTA聚合
Figure BDA0002266407710000251
在氮气保护的手套箱中，准确称量3-叠氮基丙胺(100.1mg，1.0mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.2M浓度的溶液，备用。
将Bn-β3-LCHG NTA单体(53.0mg，0.2mmol)准确称量，用干燥的N,N-二甲基甲酰胺(1mL)溶解于装有搅拌子的反应瓶中。
在搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.2M的3-叠氮基丙胺(100μL)溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应3天，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷(45mL)沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到聚L-天冬氨酸1-苄酯均聚物(40.3mg，收率93.5％)。
通过GPC鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝2230及分子量分布PDI＝1.12。
实施例9炔基丙胺引发Bn-β3-LCHG NTA聚合
Figure BDA0002266407710000252
在氮气保护的手套箱中，准确称量炔基丙胺(55.1mg，1.0mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.2M浓度的溶液，备用。
将Bn-β3-LCHG NTA(53.0mg，0.2mmol)准确称量，用干燥的N,N-二甲基甲酰胺(1mL)溶解于装有搅拌子的反应瓶中。
在搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.2M的炔基丙胺(100μL)溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应3天，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷(45mL)沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到聚L-天冬氨酸1-苄酯均聚物(40.2mg，收率95.3％)。
通过GPC鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝2010及分子量分布PDI＝1.12。
实施例10 2-三苯基甲基巯基乙胺引发Bn-β3-LCHG NTA聚合
Figure BDA0002266407710000261
在氮气保护的手套箱中，准确称量2-三苯基甲基巯基乙胺(319.5mg，1.0mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.2M浓度的溶液，备用。
将Bn-β3-LCHG NTA(53.0mg，0.2mmol)准确称量，用干燥的N,N-二甲基甲酰胺(1mL)溶解于装有搅拌子的反应瓶中。
在搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.2M的2-三苯基甲基巯基乙胺(50μL)溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应3天，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷(45mL)沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到聚L-天冬氨酸1-苄酯均聚物(40.1mg，收率90.7％)。
通过GPC鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝3950及分子量分布PDI＝1.13。
实施例11敞口条件下对叔丁基苄胺引发β3-HPhg NTA聚合
Figure BDA0002266407710000262
在室外敞口条件下，准确称量对叔丁基苄胺(16.3g，100mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.5M浓度的溶液，备用。
将β3-HPhg NTA单体(10g,48.3mmol)准确称量，用未干燥处理的N,N-二甲基甲酰胺溶解于装有搅拌子的反应瓶中，配置成0.5M的溶液。
在搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.5M的对叔丁基苄胺(4.8mL)溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应3天，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(200mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(20mL)中，再加入大量冷正己烷沉淀，搅拌过夜，然后过滤得到5.73g(收率76.5％)聚均聚物。
通过1H NMR鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝3106,DP＝20。
实施例12正己胺引发β3-HNle NTA和β3-HPhg NTA单体的无规共聚
Figure BDA0002266407710000271
在氮气保护的手套箱中，准确称量正己胺(101.2mg，1.0mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.2M浓度的溶液，备用。
准确称量β3-HNle NTA单体(37.5mg，0.2mmol)和β3-HPhg NTA单体(41.4mg，0.2mmol)，用干燥的N,N-二甲基甲酰胺(2mL)溶解于装有搅拌子的反应瓶中。
在搅拌的反应瓶中，加入100μL浓度为0.2M的正己胺溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应3天，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到52.4mg(收率92.0％)无规共聚物。
通过Maldi-Tof-Ms鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝2750及分子量分布PDI＝1.15。
实施例13 2-三苯基甲基巯基乙胺引发β3-HNle NTA和β2-LDAP NTA单体单体制备脱保护后的共混型β-氨基酸共聚物
Figure BDA0002266407710000272
准确称量2-三苯基甲基巯基乙胺(319.5mg，1.0mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.2M浓度的溶液，备用。
准确称量β3-HNle NTA单体(37.5mg，0.2mmol)和β2-LDAP NTA单体(56.0mg，0.2mmol)，用干燥的N,N-二甲基甲酰胺(2mL)溶解于装有搅拌子的反应瓶中。
在搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.2M的2-三苯基甲基巯基乙胺(100μL)溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应3天，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到无规共聚物(68.3mg，收率90％)。
通过1H NMR和Maldi-Tof-Ms鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝3800及分子量分布PDI＝1.15。
进一步，将得到的嵌段型β-氨基酸共聚物溶解在1.0mL的三氟乙酸和1.0mL含33％的溴化氢的醋酸溶液，室温反应3h后，将溶剂吹干，并重新溶于甲醇(1.0mL)中，再加入大量冷乙醚沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到脱保护后的共混型β-氨基酸共聚物。
实施例14 2-三苯基甲基巯基乙胺β3-HPhG NTA单体和Cbz-β2-LDAP NTA单体制备脱保护后的嵌段型β-氨基酸共聚物
Figure BDA0002266407710000281
准确称量2-三苯基甲基巯基乙胺(319.5mg，1.0mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.2M浓度的溶液，备用。
准确称量β3-HPhG NTA单体(41.4mg，0.2mmol)和Cbz-β2-LDAP NTA单体(56.0mg，0.2mmol)，用干燥的N,N-二甲基甲酰胺(1mL)分别溶解于两个装有搅拌子的反应瓶中。
在装有Cbz-β2-LDAP NTA单体搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.2M的2-三苯基甲基巯基乙胺(100μL)溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应结束后，将配置好的β3-HPhGNTA单体加入到反应瓶中继续搅拌反应3天结束后，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到β-氨基酸嵌段聚合物(70.3mg，收率88.0％)。
通过GPC鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝3380及分子量分布PDI＝1.25。
进一步，将得到的嵌段型β-氨基酸共聚物溶解在1.0mL的三氟乙酸和1.0mL含33％的溴化氢的醋酸溶液，室温反应3h后，将溶剂吹干，并重新溶于甲醇(1.0mL)中，再加入大量冷乙醚沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到脱保护后的嵌段型β-氨基酸共聚物。
实施例15 2-三苯基甲基巯基乙胺引发L-Lys(Boc)α-NCA单体和β3-HPhG NTA单体聚合制备的共混型α/β氨基酸共聚物
Figure BDA0002266407710000282
准确称量2-三苯基甲基巯基乙胺(319.5mg，1.0mmol)，并用干燥N,N-二甲基甲酰胺配置成0.2M浓度的溶液，备用。
在氮气保护的手套箱中，将L-Lys(Boc)α-NCA单体(54.4mg，0.2mmol)和β3-HPhGNTA(41.4mg，0.2mmol)准确称量，用干燥N,N-二甲基甲酰胺(2mL)溶解于装有搅拌子的反应瓶中。然后加入浓度为0.2M的2-三苯基甲基巯基乙胺(100μL)溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应3天，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到共混型α/β-氨基酸聚合物(75.0mg，收率92.2％)。通过GPC鉴定得到的聚合物的分子量Mn＝4250及分子量分布PDI＝1.17。
进一步，将得到的共混型α/β-氨基酸聚合物溶解在2.0mL的三氟乙酸，室温反应3h后，将溶剂吹干，并重新溶于甲醇(1.0mL)中，再加入大量冷乙醚沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到脱保护后的共混型α/β-氨基酸聚合物。
实施例16 2-三苯基甲基巯基乙胺引发L-Lys(Boc)α-NCA单体和β3-HPhG NTA单体聚合制备的嵌段型α/β氨基酸共聚物
Figure BDA0002266407710000291
参考实施例15，待2-三苯基甲基巯基乙胺将L-Lys(Boc)α-NCA引发聚合完成后，再加入β3-HPhG NTA单体，等第二个单体反应完后，后处理聚合物，并对聚合物进行脱保护，从而制备出嵌段型α/β氨基酸共聚物。通过GPC鉴定第一个嵌段聚合物α氨基酸聚合物分子量Mn＝2500及分子量分布PDI＝1.18，连接了β氨基酸聚合物后得到的嵌段型α/β氨基酸共聚物的分子量Mn＝3960及分子量分布PDI＝1.26。
实施例17 2-三苯基甲基巯基乙胺引发L-Lys(Boc)α-NCA单体和β3-HPhG NTA单体的混合物的二元共聚作为溶液抗细菌材料的应用
Figure BDA0002266407710000292
聚合物合成方法同实施例15，其中L-Lys(Boc)α-NCA单体和β3-HPhG NTA单体之间的比例为5：5。反应结束后，通过后处理提纯得到脱保护的聚合物再次用5mL超纯水溶解，过滤，冻干后用于接下来的生物活性测试。
最低抑菌浓度(MIC)测试采用如下的方法，细菌用LB液体培养基(Luria-BertaniBroth)在37℃的摇床中以150rpm转速培养过夜，培养所得的细菌细胞通过离心收集并重新分散到MH(Mueller-Hinton Broth)培养基中，用酶标仪读取600nm下的吸光度(OD600)(当OD600＝1时，金黄色葡萄球菌浓度大约为1.5×109cfu/mL)。用MH培养基稀释菌液至2×105cfu/mL备用。在96孔板中将聚合物用MH培养基稀释，浓度范围为400到3.13μg/mL。然后往每个孔中加入50μL稀释好的菌液，使菌液和聚合物的总体积为100μL，轻微摇晃10秒，在37℃霉菌培养箱中静置培养9小时。然后再用酶标仪读取OD600，在同一个96孔板中有4个孔只加入MH培养基作为阴性对照，4个孔加入MH培养基和菌液(不含聚合物)作为阳性对照。每次测试两个平行样，并在不同时间重复两次。每个孔细菌生长百分比利用公式(计算。然后将计算好的数据绘制折线图，MIC值为聚合物抑制细菌生长的最低浓度。
测试聚合物对于多种细菌的最低抑菌浓度，包括耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌USA300(Staphylococcus aureus USA300)、耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌Mu50(Staphylococcus aureus Mu50)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis BR-151)、大肠杆菌(Escherichia coli JM109)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa ATCC9027)、多药耐药铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa ATCC15442)、磺胺甲恶唑和四环素天然耐药的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa O1)、鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumanniiATCC BAA-747)。测试的氨基酸聚合物对阳性菌Staphylococcus aureus USA300、Staphylococcus aureus Mu50和Bacillus subtilis BR-151的最低抑菌浓度分别为12.5μg/mL、12.5μg/mL和3.13μg/mL，对阴性菌铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosaATCC15442、Pseudomonas aeruginosa ATCC9027和Pseudomonas aeruginosa O1的最低抑菌浓度均为50.0μg/mL；对阴性菌鲍曼不动杆菌Acinetobacter baumannii ATCC BAA-747和大肠杆菌Escherichia coli JM109的最低抑菌浓度分别为25.0μg/mL和100.0μg/mL。得到的MIC结果证明此类氨基酸聚合物可具有较强及广谱的抗细菌活性。
实施例18 2-三苯基甲基巯基乙胺引发β3-HNle NTA和β2-LDAP NTA的混合物的二元共聚作为溶液抗真菌材料的应用
Figure BDA0002266407710000311
聚合物合成方法同实施例13，将脱保护的聚合物再次用超纯水溶解，过滤冻干后用于接下来的生物活性测试。测试的氨基酸聚合物对Candida albicans K1和Cryptococcus neoformans的最低抑菌浓度(MFC)，结果为3.13μg/mL(C.albicans K1)和1.56μg/mL(C.neoformans)。
实施例19 2-三苯基甲基巯基乙胺引发L-Lys(Boc)α-NCA单体和β3-HPhG NTA单体聚合制备的共混型α/β氨基酸共聚物作为表面涂层抗菌材料的应用
聚合物合成方法同实施例15，不同点在于，将脱保护后的C端为巯基的氨基酸聚合物接枝在金片表面，表面杀菌测试采用如下的方法，细菌用LB液体培养基(Luria-BertaniBroth)在37℃的摇床中以150rpm转速培养过夜。培养完成后，从锥形瓶内取出7.5mL菌液经4000rpm离心5min收集细菌，并重新分散至PBS内重新离心，重复PBS分散菌液离心三次后收集菌液，用酶标仪读取600nm下的吸光度(OD600)对菌落数定量。菌液用PBS稀释为1×105cfu/mL备用。将准备好的聚合物抗菌表面放入24孔板中，PBS作为对照。将上述浓度的菌液80μL加于聚合物金片表面，其中直接将80μL菌液加入至孔板内作为空白对照，空白孔板内加入PBS控湿，在37℃霉菌培养箱中静置培养2.5小时，取出孔板，在孔板内加入1920μLPBS稀释，超声处理3min，混匀仪下混匀2min，用移液枪取出30μL加于LB琼脂培养基上涂布，置于37℃霉菌培养箱内培养。菌落计数后进行表面抗菌活性分析，实验组记作Csample，空白对照记为Ccontrol。基材表面抗菌活性(细菌杀死率)由下面公式计算得出：
Figure BDA0002266407710000312
测试共混型α/β氨基酸共聚物对于Methicillin-resistant Staphylococcusaureus(MRSA，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)的表面杀菌情况。实验结果证明此共混型α/β氨基酸共聚物表面对MRSA杀菌率可达99.9％，具有优异的表面杀菌功效。
实施例20 2-三苯基甲基巯基乙胺引发β3-HNle NTA和β2-LDAP NTA单体的混合物二元共聚作为细胞粘附材料的应用
Figure BDA0002266407710000313
聚合物合成方法同实施例13，不同点在于β3-HNle NTA和β2-LDAP NTA单体比例x:y为0：10到7：3。在聚合反应结束后将反应液转移到50mL离心管中，并加入45mL石油醚使之析出白色沉淀，得到的沉淀通过离心的方法分离，并重溶于1.5mL四氢呋喃，再次加入45mL正己烷使之析出沉淀，通过三次溶解-沉淀过程提纯合成的两种或两种以上单体以设定比例混合后共聚所得聚合物。将抽干的聚合物加入2mL三氟乙酸和5％(v/v)三乙基硅烷，在室温下，轻轻晃动过夜后，吹掉多余的三氟乙酸，得到的粘稠状液体溶于0.5mL甲醇，后加入45mL冰冻乙醚使之析出白色沉淀，溶解-沉淀过程重复三次，从而得到侧链氨基和端基巯基脱保护的无规聚合物。脱保护的聚合物再次用5mL超纯水溶解，过滤冻干后用于接下来的生物活性测试。
将氨基酸聚合物接枝在玻璃基片表面，具体方法如下，用3-氨丙基三乙氧基硅烷作为玻璃表面氨基修饰剂修饰清洗干净表面活化的玻璃片，再用PEG修饰氨基化玻片,最后再接氨基酸聚合物和阳性对照多肽(RGD)。胰蛋白酶消化收集细胞于离心管中，调整细胞密度至8×104cells/mL；将细胞接种至氨基酸聚合物表面的孔中；将聚合物表面放入培养皿中，置于37℃培养箱中培养。细胞孵育2h后，在倒置显微镜下观察细胞在聚合物表面的贴壁、铺展和团聚等状态；随后将贴有细胞的聚合物表面浸没在培养基中继续培养24～48h，并对多个区域使用倒置荧光显微镜观察细胞在氨基酸聚合物表面粘附生长的形态，并计算细胞表面的覆盖面积(％)。实验结果表明在接枝氨基酸聚合物的玻璃表面，小鼠胚胎成纤维细胞(NIH 3T3)在48h展现了不同的粘附效果，β3-HNle和β2-LDAP的比例为6：4的聚合物展示与阳性对照RGD相似的细胞粘附效果,同时通过计数得到接枝了Poly[(β3-HNle)0.6-(β2-LDAP)0.4]聚合物的表面生长的细胞数量为阳性对照RGD表面的细胞数量的80％。细胞粘附是组织工程中细胞与材料作用的关键一步，细胞只有经过粘附才能进行接下来的增殖、迁移、分化等一系列行为，因此支持细胞粘附是生物材料在组织工程的应用中必不可少的性质。
实施例21 2-三苯基甲基巯基乙胺引发β3-HNle NTA和β2-LDAP NTA单体的混合物二元共聚作为抗肿瘤材料的应用
Figure BDA0002266407710000321
聚合物合成方法同实施例13，不同点在于β3-HNle NTA和β2-LDAP NTA单体比例x:y为0：10到7：3。细胞毒性试验(MTT细胞增殖检测)采用如下的方法，将密度为3×104的NCI-H460细胞、U87细胞、B16细胞分别接种到96孔板上，每孔体积100μL。在37℃下培养细胞24小时。去除旧培养基后，加入含有不同浓度的氨基酸聚合物的培养基，每个浓度设置三个复孔。在37℃下培养细胞24小时后，每孔加入10μL的MTT溶液(5mg/mL，PBS配制)，继续孵育4小时，终止培养。小心吸掉孔内培养上清液，每孔加DMSO(150μL)，在摇床震荡10分钟，使结晶物充分溶解。在同一块96孔板上，包括了不加任何氨基酸聚合物处理的细胞作为对照组，以及不接种细胞只加DMSO的空白组。选择570nm波长，在酶标仪上测定各孔光吸收值(OD值)，并计算细胞存活率：％细胞存活＝(OD聚合物–OD空白)/(OD对照–OD空白)×100。在此基础上绘制细胞存活率随着氨基酸聚合物浓度变化的曲线，并从曲线中获得导致
50％哺乳动物细胞死亡的最低氨基酸浓度(IC50)。
测试一系列不同氨基酸比例的聚合物(比例从0％β3-HNle+100％β2-LDAP至30％β3-HNle+70％β2-LDAP)对于多种肿瘤细胞(NCI-H460肺癌细胞，U87胶质瘤细胞，B16黑色素瘤细胞)的细胞毒性，实验结果表明当β3-HNle：β2-LDAP＝6：4时氨基酸聚合物对NCI-H460肺癌细胞的IC50为100μg/mL，展现了抗肿瘤的效果。
实施例22 2-三苯基甲基巯基乙胺β3-HPhG NTA单体和Cbz-β2-LDAP NTA单体制备脱保护后的嵌段型β-氨基酸共聚物作为自组装材料的应用
聚合物合成方法同实施例14，将脱保护的聚合物再次用5mL超纯水溶解，过滤冻干后用于接下来的自组装测试。
聚合物自组装结构的制备采用如下方法，将1mg脱保护后的两亲性聚合物溶于相应体积的超纯水中，配置成0.2mg/mL或0.5mg/mL的溶液，保持溶液在390rpm转速下中速搅拌2h后，再静止12h。将自组装液使用0.8μm过滤头过滤，进行DLS测试。
自组装后的样品采用动态光散射(DLS)测试粒径和分散性。将样品置于PS比色皿中，每次测试样品的体积在1.5mL左右，每个样品重复测试三次，测试温度为25℃，测试角设定为90度。数据处理使用对实验相关函数的累计分析，及使用Stokes-Einstein方程式计算扩散系数。
DLS实验结果表明，氨基酸聚合物在水中形成较为稳定的自组装结构，粒径大小为85nm，分散性PD为0.375。
对比例1对叔丁基苯甲酰氯引发(S)-4-氧代-2-氮杂环丁烷羧酸苄酯聚合
Figure BDA0002266407710000331
β-内酰胺的聚合方法参考已报导的文献(J.Am.Chem.Soc.2009,131,1589-1597)，在氮气保护的手套箱中，准确称量(S)-4-氧代-2-氮杂环丁烷羧酸苄酯(41.0mg，0.2mmol)，并用干燥四氢呋喃(1mL)配置成0.2M浓度的溶液，备用。
准确称量对叔丁基苯甲酰氯(3.9mg，0.02mmol)，用四氢呋喃溶解配置成0.2M的溶液，在配置好备用的(S)-4-氧代-2-氮杂环丁烷羧酸苄酯溶液中加入100μL的对叔丁基苯甲酰氯溶液，加入磁子并搅拌。
在搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.2M的六甲基二硅基胺基锂(Li(NSiMe3)2，250μL)的四氢呋喃溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应6小时，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，析出的白色絮状物经离心收集，在气流中干燥，并重新溶于四氢呋喃(2.0mL)中，再加入大量冷正己烷(45mL)沉淀。这个溶解-沉淀过程共重复三次，得到13.7mg(收率31.5％)产物。
通过核磁共振氢谱(1H NMR)检测得到的聚合物的苯环丢失，说明酯基在强碱开环条件下不能稳定存在。
对比例2敞口条件下对叔丁基苯甲酰氯引发4-苯基-2-氮杂环丁酮聚合
在室外敞口条件下，准确称量4-苯基-2-氮杂环丁酮(29.5mg，0.2mmol)，并用干燥四氢呋喃(1mL)配置成0.2M浓度的溶液，备用。
准确称量对叔丁基苯甲酰氯(3.9mg，0.02mmol)，用四氢呋喃溶解配置成0.2M的溶液，在配置好备用的4-苯基-2-氮杂环丁酮溶液中加入的对叔丁基苯甲酰氯(50μL)溶液，加入磁子并搅拌。
在搅拌的反应瓶中，加入浓度为0.2M的六甲基二硅基胺基锂(Li(NSiMe3)2，125μL)的四氢呋喃溶液。将混合物在手套箱中室温下搅拌反应6小时，将所得溶液转移出手套箱。
在上述反应混合物中倒入冷正己烷(45mL)，未得到沉淀的聚合产物。
因此，相比于传统的β-内酰胺开环聚合体系，本发明的优势在于：
1.传统的β-内酰胺开环聚合体系，聚合条件苛刻，如常用的t-BuBzCl/LiHMDS引发体系去聚合一些含酯基等官能团的单体，通常不能正常可控。这使得传统的β-内酰胺开环聚合方法去制备侧链含对碱不稳定的官能团的β-氨基酸聚合物变得十分困难，这限制了这一类侧链的β-氨基酸聚合物在生物医学和生物材料领域的应用。
而胺引发本发明的β-NTA或γ-NTA开环聚合，聚合条件温和，尤其对于碱不稳定β-NTA或γ-NTA单体的聚合相对于现有聚合方法有突出优势，同时大大避免了副反应。
2.传统的β-内酰胺开环聚合体系，对水分非常敏感，因此，需要超干溶剂和超干的环境下反应。这种对反应条件和反应环境极其严格的要求，不仅对研究人员的合成技术要求很高，而且也极大地阻碍了多肽库的合成筛选和大规模合成。
而胺引发本发明的β-NTA或γ-NTA开环聚合，可以无需在手套箱中操作，不需要任何保护的情况下，在不除水的常规溶剂中，在敞口的容器条件下成功操作。这对反应操作人员的技术和经验要求降低很多，有利于更多研究人员的广泛应用。
3.在胺引发本发明的β-NTA或γ-NTA开环聚合过程中，可以同时加入其他类的α-NCA或者α-NTA，从而制备得到共混型或嵌段型α/β/γ氨基酸共聚物。这种极大地提高了传统的制备方法(将α-氨基酸和β-氨基酸通过缩合反应进行通过固相法制备)的周期和成本。
应理解，本发明通过本发明的β-NTA开环聚合制备的β-氨基酸聚合物和传统通过β-内酰胺开环聚合制备的β-氨基酸聚合物完全不同。这主要是因为这两种开环聚合方法的聚合动力学完全不同；同时，β-NTA开环聚合制备的新型β-氨基酸聚合物是从聚合单体的C端到N端的聚合，而β-内酰胺开环聚合制备的β-氨基酸聚合物是从聚合单体的N端到C端的聚合。这两点导致两种方法制备的β-氨基酸聚合物本身，分子量分布以及理化性质等不同。另外，β-NTA开环聚合和β-内酰胺开环聚合制备的两种β-氨基酸聚合物的两端的结构也不同，β-NTA开环聚合的聚合物的前后端基为伯胺官能团和氨基，而β-内酰胺开环聚合的聚合物的前后端基为酰氯官能团和内酰胺。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种β-或γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA，γ-NTA)单体，具有如式(I)所示的结构：
Figure FDA0002266407700000011
其中，
s为0或1；
R1、R2、R3、R4、R11和R21各自独立地选自取代或未取代的下组基团：氢、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷基羟基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷基磺酰基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C12环烷基、C6-C12芳基、5-12元杂芳基、5-12元杂环基、C1-C6烷基-C6-C12芳基、氨基、
Figure FDA0002266407700000012
C1-C6烷基胍基、C1-C6烷基酯基、硫代C1-C6烷基酯基；且当s为0时，R1、R2、R3和R4不能同时为氢；
或R1和R2与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或R3和R4与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基；
或R1和R3与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或当s为1时，R11和R21与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或5-12元杂环基；
或当s为1时，R3和R11与和它们连接的碳原子共同构成取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基；
P1为保护基，选自下组：叔丁氧羰基(Boc)、苄氧羰基(Cbz)、芴甲氧羰基(Fmoc)、邻苯二甲酰基(Pht)、乙酰基(Ac)、三氟乙酰基(Tfa)、苄基(Bn)、三苯基甲基(Tr)，P2选自下组：氢、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的5-12元杂芳基、取代或未取代的5-12元杂环基；
所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、苯基、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基、C3-C8环烷基。
2.如权利要求1所述的β-或γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA，γ-NTA)单体，所述单体具有如式II或III所示的结构：
Figure FDA0002266407700000021
式中，环A独立地选自下组：取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C3-C12环烷基、取代或未取代的C4-C12环烯基或取代或未取代的5-12元杂环基，所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基；
Figure FDA0002266407700000022
式中，n为0-8的整数；
R3、R4、R11、R21、s的定义如权利要求1所述。
3.一种如权利要求1所述β-或γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA，γ-NTA)单体的合成方法，其特征在于，包括步骤：
Figure FDA0002266407700000023
(2)在第二惰性溶剂中，将化合物3与卤化磷反应，得到式I单体；
式中，
R5选自：取代或未取代的C1-C6烷基或取代或未取代的苄基；
所述取代是指被选自下组的取代基所取代：卤素、羟基、氨基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基；
R1、R2、R3、R4、R11、R21、s的定义如权利要求1所述。
4.一种β-或γ-氨基酸均聚物，其单体选自权利要求1所述的具有如式(I)所示的结构β-或γ-NTA单体。
5.如权利要求4所述的均聚物，其特征在于，所述的均聚物是用包括以下步骤的方法制备的：
在第三惰性溶剂中，有机碱引发剂存在下，使任一种权利要求1所述的具有如式(I)所示的结构β-或γ-NTA单体进行聚合反应，从而形成所述β-或γ-氨基酸均聚物；
其中，所述有机碱独立地选自：胺、胺的盐、或其他有机碱、或其组合；
所述胺选自下组：RNH2、RNHR'、
Figure FDA0002266407700000031
或其组合；
所述胺的盐独立地选自下组：盐酸盐、氢溴酸盐、甲酸盐、醋酸盐、或三氟乙酸盐；
R、R’、R”各自独立地选自下组：H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C12芳基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基；
其中，所述取代是指被选自下组的一个或多个取代基所取代：C1-C6烷基、C6-C12芳基、C2-C6烯基、C2-C6炔基；-N3、C1-C6烷基-(C＝O)-O-、C1-C6烷基-(C＝O)-N-、氨基、羟基、巯基、
Figure FDA0002266407700000032
Q3-O-、Q4-S-、5-6元杂环基、金刚烷、杯吡咯、环糊精、聚乙二醇；其中，Q1、Q2各自独立地选自下组：H、C1-C6烷基、C1-C6烷基-O-(C＝O)-、C6-C14芳基-C1-C6烷基-O-(C＝O)-，且Q1、Q2不同时为H；Q3独立地选自下组：C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基；Q4独立地选自下组：C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基、C6-C12芳基-C1-C6烷基-(C＝O)-O-；且R、R’不同时为H；
或R、R’与其邻接的N原子构成取代或未取代的5-12元杂环基；所述取代是指被选自下组一个或多个取代基取代：卤素、羟基、氨基、C1-C6烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基。
6.一种共聚物或者序列肽，其单体选自：a)权利要求1所述的β-或γ-氨基酸N-羧基硫代羰基环内酸酐(β-NTA，γ-NTA)单体中的两种或多种；和任选地b)α-NCA和α-NTA单体中的一种或多种。
7.如权利要求6所述的共聚物或者序列肽，其具有Cn1Dn2C'n3或Dn1Cn2D'n3的结构单元：
其中，n3独立地为0-2000的整数；n1、n2各自独立地为1-2000的整数；
C、C'不同，且各自独立地为
Figure FDA0002266407700000033
D、D'各自独立地为
Figure FDA0002266407700000034
R7、R8各自独立地为H、-C1-C6烷基-R9、-N3、-(C＝O)-O-R9、-(C＝O)-NH-R9、-NH-R9、-O-R9、-S-R9、-Ph-R10或5-6元杂环基；
或R8与其相连的C原子及C原子相邻的N原子构成5-6元杂环基；
R9选自下组一个或多个取代或未取代的取代基取代：氢、C1-C6烷基、苯基、吲哚基、5-6元杂芳基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、胍基、苄基、叔丁氧羰基、苄氧羰基、叔丁基、三苯甲基或芴甲氧羰基；所述的取代的取代基选自下组的一个或多个基团：卤素、硝基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C6烯基、C2-C6烯氧基或CH3(O-CH2-CH2)y，且y为1-6的整数；
R10选自：H、-OH；
R1、R2、R3、R4、R11、R21、s的定义如权利要求1所述。
8.如权利要求6所述的共聚物或者序列肽，其特征在于，所述的共聚物是用包括以下步骤的方法制备的：
(i)在第三惰性溶剂中，将权利要求1所述的单体中的两种或多种；和任选地α-NCA和α-NTA单体中的一种或多种混合，
(ii)在有机碱引发剂存在下，进行聚合反应，从而形成共混型(statistic coplymer)氨基酸共聚物；
或(i')在第三惰性溶剂中，在有机碱引发剂存在下，首先将第一单体进行聚合反应，
(ii')待(i')中聚合反应结束后，再加入第二单体，进行聚合反应，
和任选地(iii')重复步骤(ii')q次，
从而形成嵌段型(block copolymer)氨基酸共聚物；
其中，q为≥1的整数；
第一单体和第二单体不同且独立地选自：权利要求1所述的任一种β-NTA或γ-NTA单体、α-NCA单体或α-NTA单体；
其中，所述有机碱独立地选自：胺、胺的盐、或其他有机碱、或其组合；
所述胺选自下组：RNH2、RNHR'、
Figure FDA0002266407700000041
或其组合；
所述胺的盐独立地选自：盐酸盐、氢溴酸盐、甲酸盐、醋酸盐、或三氟乙酸盐；
R、R’、R”的定义如权利要求5所述。
9.如权利要求6所述共聚物的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(i)在惰性溶剂中，将权利要求1所述的单体中的两种或多种；和任选地b)α-NCA和α-NTA单体中的一种或多种混合，
(ii)在有机碱引发剂存在下，进行聚合反应，从而形成共混型(statistic coplymer)β-氨基酸共聚物；
或(i')在惰性溶剂中，在有机碱引发剂存在下，首先将第一单体进行聚合反应，
(ii')待(i')中聚合反应结束后，再加入第二单体，进行聚合反应，从而形成嵌段型(block copolymer)β-氨基酸共聚物；
和任选地(iii')重复步骤(ii')q次，
从而形成嵌段型(block copolymer)β-氨基酸共聚物；
其中，q为≥1的整数；
第一单体和第二单体不同且独立地选自：权利要求1所述的任一种β-NTA或γ-NTA单体、α-NCA单体或α-NTA单体；
其中，所述有机碱独立地选自：胺、胺的盐、或其他有机碱、或其组合；
所述胺选自下组：R-NH2、R-NHR'、
Figure FDA0002266407700000051
或其组合；
所述胺的盐独立地选自：盐酸盐、氢溴酸盐、甲酸盐、醋酸盐、或三氟乙酸盐；
R、R’、R”的定义如权利要求5所述。
10.如权利要求4或6所述的聚合物或序列肽的用途，用于抗菌、抗肿瘤、组织工程、药物和基因递送、自组装材料。
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