突破手套箱依赖的α-氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)快速开环聚合

多肽是由α-氨基酸以肽键形式连接在一起而形成的天然聚合物,具有多种重要生物功能。α-氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)开环聚合是制备多肽聚合物最便捷的方法,被多个领域广泛应用。传统的NCA聚合对水分非常敏感,通常使用严格干燥溶剂并在手套箱中操作;NCA聚合反应速率一般很慢,而且NCA单体本身不稳定,长时间的聚合会导致副反应的产生,并难以获得高分子量多肽聚合物。这些长期未解决的难点阻碍了NCA聚合材料的发展。最近,华东理工大学刘润辉课题组报道了六甲基二硅基胺基锂(LiHMDS)引发的NCA开环聚合方法,此方法聚合速率快,对水分不敏感,可在敞口容器中聚合,摆脱了对手套箱的依赖;该NCA聚合可合成高分子量多肽聚合物,产物具有多肽特征性的二级结构;另外,LiHMDS引发的NCA开环聚合为活性聚合,可实现多肽聚合物的端基功能化。     

基于内酰胺开环聚合的氨基酸聚合新方法

聚氨基酸是天然氨基酸单体或其衍生物通过酰胺键连接而成的一类聚合物的统称.由于其具有优良的生物相容性、生物可降解性等优点,在生物医学等领域显示出广泛的应用前景.发展经济有效的氨基酸聚合方法一直是高分子化学研究中的重要课题.比如,ε-聚赖氨酸侧链存在有大量氨基,它与微生物作用可以破坏细胞膜,具有非常卓越的抗菌性能,被广泛用作化妆品添加剂、食品防腐剂等.然而,因缺乏合适的聚合方法,直到21世纪初人们仍主要依赖于发酵法获得低分子量(Mn4000)的ε-聚赖氨酸.为了能将廉价可再生的赖氨酸转化为高附加值的ε-聚赖氨酸,近年来我们课题组提出了利用氨基酸的成环形成内酰胺单体,再通过内酰胺开环聚合制备聚氨基酸的方法,并成功地通过这种开环聚合方法合成了原先主要依赖于发酵法才能制备的ε-聚赖氨酸,具有重要的工业价值.与传统的α-氨基酸的N-羧基内酸酐(NCA)开环聚合法相比,基于内酰胺的氨基酸聚合新方法具有诸多优点:内酰胺单体的合成简单,无需使用光气或其衍生物;内酰胺单体稳定性好,其分离纯化及储存都非常容易;可以大规模的制备高分子量聚氨基酸;更为重要的是,利用内酰胺开环聚合可以制备γ-聚谷氨酸及ε-聚赖氨酸等通过NCA聚合无法获得的功能性聚氨基酸.我们相信,利用氨基酸的成环形成内酰胺,再通过内酰胺开环聚合制备聚氨基酸的方法代表着未来氨基酸聚合发展的重要方向.     

聚合条件对N-羧基-L-丙氨酸-环内酸酐开环聚合产物分子量的影响

用光气法制备了N-羧基-L-丙氨酸-环内酸酐(L-Alanine NCA).系统研究了L-Alanine NCA开环聚合反应过程中引发剂、溶剂、温度对聚合物分子量的影响.用硝基苯作溶剂,三乙胺作引发剂,所得聚合物特性粘度[η]=1.18.实验中发现,L-Alanine NCA可以顺利地进行热聚合反应。反应具有速率快,转化率高,分子量大的特点。甲苯溶剂中反应5小时所得聚合物[η]=2.35,高于采用引发剂的聚合体系产物的相应值。     

ABA型聚L-丙氨酸-聚乙二醇嵌段共聚物的合成及其表征

利用L-α-丙氨酸和三聚光气反应制备了N-羧基-α-丙氨酸-环内酸酐(NCA).以聚乙二醇(PEG)为原料.制备了端氨基聚乙二醇(PEG-NH₂),并以此作为引发剂,引发NCA开环聚合.合成了不同组成和分子量的聚L-丙氨酸-聚乙二醇(PLAA-PEG-PLAA)嵌段共聚物.利用IR、¹H NMR、DSC、WAXD、CD等方法对共聚物结构进行了表征.结果表明,PEG-NH₂引发NCA开环聚合得到的是嵌段共聚物,通过¹H NMR谱得到共聚物组成及数均分子量;引入PEG的结果使聚L-丙氨酸的亲水性有所改善;CD测诚结果表明共聚物在水溶液中主链主要以α-螺旋构象存在.     

AB型两亲聚L-谷氨酸-苄酯-聚乙二醇嵌段共聚物的合成与表征

利用L 谷氨酸和苯甲醇反应制备了L 谷氨酸 苄酯 ,然后将其与三聚光气反应制备了N 羧基 L 谷氨酸 环内酸酐 (NCA) .以聚乙二醇单甲醚 (MPEG)为原料 ,制备了端氨基聚乙二醇单甲醚 (MPEG NH2 ) ,并以此作为引发剂 ,引发NCA开环聚合 ,合成了不同分子量的聚L 谷氨酸 苄酯 聚乙二醇单甲醚 (PBGM )嵌段共聚物 .利用IR、1 H NMR、DSC、GPC等方法对共聚物结构进行了表征 .结果表明 ,MPEG NH2 引发NCA开环聚合得到的是嵌段共聚物 ,通过1 H NMR谱得到共聚物组成及数均分子量 ;随着共聚物中MPEG含量的增高 ,聚L 谷氨酸 苄酯的亲水性有所改善     

蛋白质-聚氨基酸偶联物的高效合成与应用

蛋白质-高分子偶联物是重要的临床药物,可用于多种疾病的治疗.寻找新的生物可降解高分子材料来替代传统的聚乙二醇和发展高效、位点特异性的偶联方法是该领域目前所面临的2个重要挑战.聚氨基酸是一类具有较好生物相容性、可生物降解、含有丰富侧链官能团的仿生功能高分子,在蛋白质修饰方面具有突出的优势,是有较大潜力的聚乙二醇替代物.本专论主要从新型α-氨基酸-N-羧基酸酐(Ncarboxyanhydrides,NCA)可控开环聚合方法、聚氨基酸原位官能化制备位点特异性蛋白质偶联物、扩展功能聚氨基酸分子库调控蛋白质功能等3个方面详细介绍蛋白质-聚氨基酸领域的研究进展,并对这类新型偶联物的发展进行了简单的评述和展望.     

聚三亚甲基碳酸酯的研究进展

聚三亚甲基碳酸酯具有良好的生物降解性能及生物相容性,是一种重要的生物降解医用高分子材料,在生物医用领域具有较大的应用前景。本文结合近年来的研究进展,综述了阳离子开环聚合、阴离子开环聚合、配位聚合、酶促开环聚合以及微波开环聚合等方法在聚三亚甲基碳酸酯制备过程中的应用,总结了聚三亚甲基碳酸酯的分子量与物理性能的关系,并重点讨论了聚三亚甲基碳酸酯的体内外降解性能,详细描述了分子量及脂肪酶对聚三亚甲基碳酸酯降解行为的影响,最后总结了聚三亚甲基碳酸酯在生物医用领域的应用。     

两亲刚性三嵌段聚多肽的合成及其自组装行为

通过胱胺三甲基硅氮烷(N-TMS)引发N-羧基内酸苷(NCA)开环聚合,合成了2种两亲刚性三嵌段聚多肽聚(L-赖氨酸-ε-端甲基二缩乙二醇酰胺)-b-聚(L-谷氨酸-γ-苄酯)-b-聚(L-赖氨酸-ε-端甲基二缩乙二醇酰胺)(P[Lys-(EG)_2]-b-PBLG-b-P[Lys-(EG)_2])和聚(L-谷氨酸-γ-苄酯)-b-聚(L-赖氨酸-端甲基二缩乙二醇酰胺)-b-聚(L-谷氨酸-γ-苄酯)(PBLG-b-P[Lys-(EG)_2]-bPBLG),并用其在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)-水的混合溶液中制备了三嵌段聚多肽的自组装体。采用核磁共振氢谱(1 H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了三嵌段聚多肽的结构,通过透射电子显微镜(TEM)研究了三嵌段聚多肽在混合溶液中的自组装行为。结果表明:通过N-TMS引发NCA开环聚合得到的三嵌段聚多肽的分子量与其理论值基本一致,且分子量分布窄;聚多肽在DMF-水的混合溶液中分别形成了球状胶束、大复合胶束、棒状大复合胶束等组装体;其自组装行为与特殊的全刚性嵌段结构有关。     

具有乙二醇侧链的聚谷氨酸酯的合成、表征及其两亲性

聚氨基酸具有良好的生物相容性和规整二级结构, 可作为生物医学材料应用. 如果聚氨基酸具有两亲性, 则能够形成纳米尺寸的胶束结构, 有望作为生物降解药物释放载体. 为得到两亲性的聚谷氨酸, 通过小分子开环聚合的方法直接制备了具有乙二醇侧链的聚谷氨酸酯. 首先制备了γ-(2-(甲氧基)乙基)-L-谷氨酸酯和γ-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-L-谷氨酸酯, 然后与三聚光气反应得到其N-羧酸酐(NCA). N-羧酸酐(NCA)单体经开环聚合反应合成了具有乙二醇侧链的聚谷氨酸酯(PEG_nG). 利用IR, ¹H NMR, GPC和吸湿性测定等方法对所合成聚合物进行了详细的表征. 结果表明随着侧链中EG含量的提高, 聚L-谷氨酸酯的亲水性有明显改善. 透射电镜的结果表明, 聚谷氨酸二乙二醇单甲醚酯(PEG₂G)在水溶液中能够形成稳定胶束结构.     

开环易位聚合合成瓶刷聚合物

瓶刷聚合物是一类具有独特侧链结构的梳形聚合物。功能性瓶刷聚合物在光子晶体、表面活性剂、医药载体、防污涂层以及智能材料等领域具有良好的应用价值。通过开环易位聚合合成瓶刷聚合物的方法具有合成步骤简单、聚合物接枝密度高和侧链组成均一等优点,在控制聚合物组成、分子量和分散性等方面具有显著优势。本文基于开环易位聚合,简述了合成瓶刷均聚物以及嵌段型、混合型和核-壳型三种类型的瓶刷共聚物的方法,并介绍了合成精确结构的瓶刷聚合物的新进展。     

基于NNTA可控聚合的环形聚类肽合成与表征

研究了1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)引发的N-取代甘氨酸-N-硫代羧酸酐(NNTA)开环聚合.聚合通过两性离子开环聚合机理进行,表现出良好的可控性,聚合产率高(86%),分子量可控(900～7500 g/mol),分子量分布较窄(1.13～1.25).通过~1H-NMR、~(13)C-NMR谱图、MALDI-ToF质谱和红外光谱等表征手段,证明所得聚合产物具有环形结构,且聚合物链上带有DBU残基和硫代氨基甲酸酯基团.与苄胺(BA)引发所得的线形聚类肽相比,DBU引发所得的聚类肽具有更小的流体力学体积,进一步证明了其环形结构.扩链反应表明,加入新单体后聚合反应仍可以继续进行,产物分子量显著增加,表明了DBU引发的NNTA聚合具有活性特征. DBU引发的NNTA两性离子开环聚合是一种简便、高效的环形聚类肽合成方法.     

5,6-苯并-2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷的活性自由基开环聚合反应

活性 (或称可控 )自由基聚合研究是目前高分子科学的研究热点之一[1～ 8] .活性自由基聚合制备的聚合物具有分子量随转化率提高而线性增加、分子量分布窄和聚合反应为一级反应动力学等特点 .自由基开环聚合所得产物体积收缩小 ,某些含有不饱和双键的螺环单体发生双开环聚合时甚至发生体积膨胀 ;开环聚合还可在聚合物主链上引入各种官能团 ,如酯基、碳酸酯基、酮基等 [9～ 12 ] .因此 ,用活性聚合的方法对自由基开环聚合的分子量和分子量分布进行控制 ,可以制备出具有各种不同结构和性能的新聚合物 . Wei等 [13] 报道了利用稳定自由基法实现…     

聚γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的合成与表征

采用双金属氰化络合物催化剂(DMC)催化γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)开环聚合,合成出结构规整的均聚产物PKH560.通过FTIR2、9Si-NMR1、H-NMR对聚合物的结构进行表征.结果表明,以DMC为催化剂,可以实现KH560的开环聚合,合成出分子量较大的目标产物PKH560.凝胶渗透色谱与多角度激光联用仪(GPC/MALLS)测得该聚合物PKH560的数均分子量大于1×104,分子量分布介于1.10与1.35之间;分析不同聚合时间PKH560的数均分子量与单体转化率之间的关系可知,聚合物的数均分子量Mn与单体转化率呈线性增长关系,聚合物的分子量分布较窄(Mw/Mn=1.10~1.35),表明该聚合反应具有活性聚合的特征.     

开环聚合制备高分子量聚二茂铁衍生物及其性能的研究

综述了近年来国内外高分子量聚二茂铁衍生物的研究进展。对热引发、阴离子引发、过渡金属催化等开环聚合方法及机理以及聚合物结构、性能及潜在应用作了介绍。     

三元无规接枝共聚物的合成及其自组装性能的研究

通过甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)引发ε-己内酯(ε-CL)开环聚合得到带有双键的大分子预聚体甲基丙烯酸羟乙酯-聚己内酯(HEMA-PCL), 该预聚体与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)及丙烯酸(AAc)自由基聚合得到一系列含有不同比例组分的三元无规接枝共聚物. 研究了该聚合物的自组装性能. 通过1H NMR, FTIR, 凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物进行结构和分子量的表征. 通过TEM, DLS与表面张力等方法表征其纳米粒子情况.     

稀土络合催化炔烃和开环聚合新进展

本文综述了我国首创开拓的稀土络台催化聚合在炔烃和开环聚合方面的新进展.用稀土络合催化剂可以使乙炔、苯乙块在室温下聚合制备高顺式含量和抗氧化稳定性良好的聚炔烃膜;可以使环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷和环硫丙烷聚合制备高分子量聚合物;可以使丙交酯聚合制备可控分子量聚合物.     

叔丁氧羰基单端基保护己二胺的合成

以己二胺为原料，叔丁氧羰基酸酐(Boc2O)为保护剂，合成了Boc单端基保护己二胺。并用IR和^1H NMR对产物进行了表征。该化合物可用作氨基酸的N-羰基环内酸酐(NCA)开环聚合法合成结构明晰的两嵌段聚氨基酸的引发剂，因而具有良好的应用前景。     

胱氨酸基聚氨基酸纳米材料的可控合成及其生物医学应用

聚氨基酸是一类以氨基酸及其衍生物为结构单元的高分子.鉴于其多样性的结构单元、优异的生物安全性、便利的修饰性、敏感的生物响应性和独特的二级结构等优异的性能,聚氨基酸在生物医学领域的应用具有显著的优势.胱氨酸是半胱氨酸通过二硫键连接的二聚体,可以通过环化反应合成为双官能化的胱氨酸N-内羧酸酐(Cys~2NCA)单体.通过Cys~2NCA与单官能化的氨基酸N-内羧酸酐单体的开环聚合反应,可以可控合成一系列二硫键交联的具有多样性的化学结构、可调的粒径、优异的稳定性和敏感的生物响应性的聚氨基酸纳米材料,从而实现成像剂、生物活性分子等的可控递送.本文基于本课题组的研究工作综述了单组分、双组分和多组分胱氨酸基聚氨基酸纳米材料的研究进展,并展望了其在临床应用中的机遇与挑战以及新的生物医学应用领域.     

2-氨基吡啶镍配合物/MAO高活性催化β-蒎烯聚合研究

合成了一系列2-氨基吡啶镍配合物(2-PyCH2NAr)NiBr,Ar=2,6-二甲基苯基(a),2,6-二异丙基苯基(b),2,6-二氟苯基(c).在助催剂甲基铝氧烷(MAO)存在下,该系列配合物能高活性催化β-蒎烯聚合,得到的聚β-蒎烯分子量明显比传统正离子聚合所得到的聚合物高.对配合物配体结构以及聚合条件对该聚合的催化活性以及聚合物分子量的影响进行了研究.所得聚合物经1H-NMR和13C-NMR分析表明,β-蒎烯聚合是通过正离子方式进行的,聚合中产生开环异构化,得到由环己烯和异丁烷结构单元交替组成的聚β-蒎烯.     

环硅氧烷阴离子开环均聚及共聚研究进展

聚硅氧烷是一类典型的有机/无机杂化聚合物,具有耐高低温、优异的环境适应性等突出性能,在航空航天、国防科技等领域应用广泛.环硅氧烷单体阴离子开环聚合是制备不同链结构及功能化聚硅氧烷的重要途径,也是推动有机硅聚合物发展的重要研究领域之一.本文以阴离子开环聚合制备聚硅氧烷所涉及的环硅氧烷单体为线索,梳理了与不同化学结构环硅氧烷单体均聚及共聚相匹配的引发体系、聚合条件,以及聚合产物状态,并对相关研究工作做了论述介绍.此外,本文基于此线索对代表性研究体系做了简明罗列,便于高效检索及整体对比认知.