原子转移自由基聚合技术用于以单分散树脂为基质的温敏色谱固定相的制备及性能评价

以α-溴异丁酰溴为引发剂,CuCl/CuCl2/2,2′-联二吡啶(Bpy)为催化体系,在室温条件下通过原子转移自由基聚合(ATRP)使N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)键合在单分散交联聚甲基丙烯酸环氧丙酯树脂（PGMA/EDMA 树脂）表面,制备了具有温敏性的聚合物色谱填料,并用元素分析、红外光谱等对其进行了表征;详细考察了该填料对芳香烃化合物的分离性能、温敏性能、稳定性和重现性。元素分析得出NIPAM单体的接枝率为10.4%;通过改变温度,可以有效地分离对羟基苯甲醛、邻甲酚和4-丁基苯胺3种混合物。结果表明,所合成的固定相具有很好的色谱性能和温敏性能,稳定性和重现性良好。     

原子转移自由基聚合法制备强阴离子交换色谱填料及其在蛋白质分离中的应用

在大孔硅胶表面引入原子转移自由基聚合的引发基团,通过该技术将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵聚合于硅胶表面,制得了强阴离子交换色谱填料.详细考察了该填料对标准蛋白质的分离性能及流动相pH、流速、有机溶剂对蛋白质保留的影响.实验结果表明,在流速为0.75 mL/min时,采用线性梯度洗脱,20 min内可快速分离不同体系的三种标准蛋白;并将该填料用于鸡蛋中卵清蛋白的快速分离纯化,取得了很好的效果.     

原子转移自由基聚合法制备侧链型磺化聚醚醚酮阳离子交换膜

以二氟二苯甲酮、双酚A和邻甲基氢醌为单体先经缩聚反应生成聚醚醚酮(PEEK),PEEK经修饰合成含有溴异丙基侧基的聚醚醚酮,以此为原子转移自由基聚合(ATRP)大分子引发剂,通过ATRP法聚合,在PEEK主链上接枝引入聚苯乙烯磺酸钠侧链,得到侧链型PEEK接枝聚合物(PEEK-g-StSO3Na)。 用傅里叶变换红外(FTIR) 光谱、核磁共振氢谱(1H NMR)、热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对PEEK-g-StSO3Na的结构进行表征。 结果表明,苯乙烯磺酸钠成功的被接枝到聚醚醚酮主链上,PEEK-g-StSO3Na膜具有明显的亲水疏水微相分离结构,磺酸基团相互聚集形成离子通道,离子交换容量为2.034 mmol/g的PEEK-g-StSO3Na膜的电导率为8.34×10-2 S/cm,膜的尺寸稳定性优于Nafion 117。     

以单分散树脂为基质的中强阳离子交换色谱填料的合成及应用

将粒径为8.0μm多孔单分散交联氯甲基苯乙烯-二乙烯苯树脂的表面经化学方法改性,得到了一种亲水性良好的中强阳离子交换色谱填料,详细考察了该改性后树脂的表面亲水性、对标准蛋白的分离性能、盐种类及盐浓度对蛋白保留行为的影响。实验结果表明,当流动相流速为3 mL/min时,四种标准蛋白可在3min内基线快速分离,蛋白质的保留符合阳离子交换色谱规律。该填料应用于鸡蛋清中溶菌酶快速分离纯化,取得较好效果。     

原子转移自由基聚合技术制备L-苯丙氨酸手性配体交换色谱固定相及其对手性化合物的拆分

在室温条件下,以甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)为单体,溴异丁酰溴为引发剂,CuCl/2,2′-联吡啶(Bpy)为催化剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应,将甲基丙烯酸环氧丙酯聚合在硅胶表面。然后再将L-苯丙氨酸共价键合在硅胶表面的聚合物上,制备了新型手性配体交换色谱固定相,并用该固定相对DL-氨基酸进行分离。用元素分析对其进行了表征;详细考察了固定相的合成过程以及流动相pH值、流动相铜离子浓度、柱温等色谱条件对DL-氨基酸对映体拆分的影响。元素分析得出该固定相表面L-苯丙氨酸接枝密度达到4.32 mg/m2;在手性配体交换分离模式下,流动相为0.05 mol/L KH2PO4-0.1 mmol/L Cu(Ac)2水溶液、流速为1.0 mL/min、柱温为50 ℃和检测波长为223 nm条件下,该色谱固定相可以分离DL-天冬氨酸、DL-天冬酰胺等。同时,流动相pH值、铜离子浓度以及柱温对手性对映体的拆分有较大影响。与传统的在硅胶表面直接键合L-苯丙氨酸制得的固定相相比,所合成的固定相接枝密度高,分离效果好,对DL-天冬氨酸及DL-天冬酰胺实现了基线分离。结果表明,在手性配体交换分离模式下,固定相具有良好的拆分性能。     

无孔单分散亲水性强阳离子交换固定相的制备及其在蛋白质快速分离中的应用研究

采用分散聚合法制备小颗粒种子及“一步种子溶胀聚合”法成功地制备了粒径为3.0 μm的无孔单分散亲水性交联聚甲基丙烯酸环氧丙酯树脂,其表面经水解、环氧化、再水解后与氯磺酸反应,制备了一种新型的强阳离子交换色谱填料（SCX）。详细考察了该填料对标准蛋白质的分离性能及流动相中盐的种类、有机溶剂、流速等对蛋白质保留的影响。实验结果表明,在流速为4 mL/min时,采用线性梯度洗脱,1.0 min内可快速分离4种标准蛋白质,蛋白质的保留符合阳离子交换色谱规律。将SCX应用于快速纯化鸡蛋清中的溶菌酶和猪心中的细胞色素-C,取得了较好的效果。     

单分散树脂基质的弱阳离子交换色谱固定相的制备及其在生物大分子分离中的应用研究

采用分散聚合法制备种子和“一步种子溶胀聚合法”制备了粒径为6~15 μm的单分散多孔氯甲基苯乙烯-二乙烯苯微球。该微球经化学改性后得到一种亲水性良好的新型高效弱阳离子交换色谱固定相。详细考察了该固定相的表面亲水性、对标准蛋白的分离性能和盐的种类对蛋白质保留行为的影响。考察结果表明该固定相是一种性能优异的弱阳离子交换色谱固定相。将其应用于鸡蛋清中溶菌酶的快速分离纯化,纯化后的溶菌酶纯度高于96%,比活高达71184 U/mg。     

原子转移自由基聚合法制备新型亲水作用色谱固定相及其性能评价

以自制的6.0μm单分散大孔交联聚氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯(Poly(4-vinylbenzylchloride-co-divi-nylbenzene),PCMS/DVB)微球为基质和引发剂,CuCl和自行合成的三[(2-二甲基氨基)乙基]胺(Tris[2-(dimeth-ylamino)ethyl]amine,Me6TREN)组成混合催化体系,使4-乙烯基吡啶(4-Vinyl pyridine,4-VP)在甲苯中进行原子转移自由基聚合,制得4-乙烯基吡啶聚合物,单体4-乙烯基吡啶的接枝率为8.55%。将该聚合物与正溴丁烷反应制得新型亲水色谱固定相。在亲水作用色谱模式下,流速1 mL/min,乙腈-水为流动相可分离5种芳胺化合物和4种酚类化合物。在离子交换色谱模式下,6 mmol/L Na2CO3-5.5 mmol/L NaHCO3为淋洗液可分别分离5种无机阴离子和4种短链有机酸。结果表明,此固定相对极性化合物和无机阴离子具有良好的分离性能,是一种性能优异的亲水作用色谱固定相。     

原子转移自由基聚合制备PDMAEMA亲水作用色谱固定相及其性能评价

以甲基丙烯酸二甲氨乙酯为单体,2-溴异丁酰溴为引发剂,CuBr/五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)为催化剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应,将甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)接枝到5μm大孔硅胶表面上,得到了接枝聚合物(PDMAEMA)亲水作用色谱固定相.通过改变反应体系中单体的量,制备了三种不同接枝量的亲水作用色谱固定相,利用元素分析对所制备的固定相进行了表征.详细考察了该固定相的分离性能以及流动相中盐浓度、水含量对溶质保留行为的影响,并将该固定相用于宁心宝胶囊中核苷类化合物的分离和测定.在亲水模式下,该固定相可以基线分离7种核苷类化合物,保留时间随着接枝量的增加而增大,与氨基亲水作用色谱柱相比,该合成柱的分离效率高,溶质在该填料上的保留符合分配作用保留机理.实验结果表明,该填料具有良好的分离性能.     

原子转移自由基聚合技术制备新型手性配体交换色谱固定相及对手性化合物的拆分

采用原子转移自由基聚合(ATRP)技术, 以溴代硅胶为引发剂, CuCl/2,2'-联吡啶(Bpy)为催化体系, 水为溶剂, N-丙烯酰基-L-脯氨酸为单体, 室温下在硅胶表面进行聚合反应, 制得硅胶接枝聚N-丙烯酰基-L-脯氨酸分子刷. 通过改变ATRP反应体系中单体的量, 制备了3种不同键合量且键合量可控的手性配体交换色谱固定相, 利用元素分析和热重分析对其进行表征. 考察了配体接枝率、 流动相Cu²⁺浓度、 pH值和柱温等对DL-氨基酸和α-羟基酸拆分的影响, 优化了色谱分离条件, 探讨了拆分过程的热力学. 结果表明, 所合成的手性配体交换色谱固定相能够分离9种DL-氨基酸和α-羟基酸, 其中DL-酪氨酸、 DL-色氨酸和DL-苏氨酸3种氨基酸可同时进行拆分, 且拆分过程由熵控制.     

酚氧基联烯基醚单体的原子转移自由基聚合研究

以具有较高活性的酚氧基联烯基醚(POA)和对叔丁基酚氧基联烯基醚(t-BuPOA)为研究对象, 研究了不同引发 剂/配体体系对其原子转移自由基(ATRP)聚合行为的影响. 发现在2-溴代丙酸甲酯/溴化亚铜/4,4’-二庚基联吡啶(2-MBP/CuBr/dHbpy)和对甲苯磺酰氯/溴化亚铜/三-(N,N-二甲基氨基乙基)胺(p-TsCl/CuBr/Me6TREN)两种ATRP反应体系中, POA的聚合都遵循ATRP反应的机理.     

原子转移自由基聚合的最新研究进展

原子转移自由基聚合(ATRP)是目前为止最具工业化应用前景的“活性”/可控自由基聚合之一。近年来对其广泛的研究使这一技术逐渐向着“提高可操作性”与“尽可能地减少金属催化剂用量”方面发展;与此同时,诞生了不同催化体系的ATRP衍生技术,如反向原子转移自由基聚合(RATRP)、正向反向同时引发的原子转移自由基聚合(SR&NI ATRP)、引发剂连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR ATRP)、电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合(AGET ATRP)和电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)等多种基于ATRP的新方法。本文概述了这几种ATRP体系的发展历程与基本原理,并对其国内外的最新研究进展进行了综述。     

Preparation of High‐capacity,Monodisperse Polymeric Weak Cation Exchange Packings Using Surface‐initiated Atom Transfer Radical Polymerization and Its Chromatographic Properties

A novel stationary phase for weak cation exchange (WCX) chromatography was prepared by "grafting from" strategy. Surface initiated atom transfer radical polymerization (ATRP) of acrylic acid (AA) was conducted in toluene medium, starting from the macromolecule initiators of poly(4‐vinylbenzyl chloride‐co‐divinylbenzene) (P_CMS/DVB) beads. The amounts of poly(acrylic acid) grafted chains with different ATRP formulations were calculated based on the elemental analyses. The poly(acrylic acid) grafted beads obtained with different ATRP formulations were tried as chromatographic packings in the separation of proteins by ion‐exchange chromatography. The effect of the poly(acrylic acid) grafted chain lengths on P_CMS/DVB beads for the separation of proteins was investigated in details. Simultaneously, characterization of the column was investigated as ion chromatographic stationary phase for the separation of inorganic cations. The results show that poly(acrylic acid) grafted columns had excellent performance for separation of proteins and inorganic cations. The highest of the dynamic capacity of the column was 35.55 mg/mL. The columns were provided with high column efficiency.     

有机催化原子转移自由基聚合

过渡金属催化的原子转移自由基聚合(ATRP)是合成结构可控聚合物的重要方法之一,尽管一系列改进ATRP方法可将催化剂的浓度降至ppm级,但不可避免的金属残留仍然是制约ATRP应用的主要瓶颈。近年来,科学家提出并发展了有机催化原子转移自由基聚合(O-ATRP),从根本上规避了金属催化剂的使用与残留。本文对有机催化原子转移自由基聚合的概念、催化体系和聚合机理进行了介绍,同时综述了该新聚合方法在高分子合成与材料制备方面的应用。     

Atom Transfer Radical Polymerization of N,N‐Dimethylacrylamide

Summary: The living polymerization of N,N‐dimethylacrylamide was achieved by atom transfer radical polymerization catalyzed by copper chloride complexed with a new ligand, N,N′‐bis(pyridin‐2‐ylmethyl 3‐hexoxo‐3‐oxopropyl)ethane‐1,2‐diamine (BPED). With methyl 2‐chloropropionate as the initiator, the polymerization reached high conversions (> 90%) at 80 °C and 100 °C, producing polymers with very close to theoretical values and low polydispersity. The ligand, temperature, and copper halide strongly affected the activity and control of the polymerization.

PDMA molecular weight and polydispersity dependence on the DMA conversion in the DMA bulk polymerizations at different temperatures: DMA/CuCl/MCP/BPED = 100/1/1/1, 100 °C (♦, ⋄); 80 °C (▴, ▵); 60 °C (▪, □); and DMA/CuCl/MCP/BPED = 100/1/1/2, 80 °C (•, ○).     

Uniform PEO Star Polymers Synthesized in Water via Free Radical Polymerization or Atom Transfer Radical Polymerization

Amphiphilic star shaped polymers with poly(ethylene oxide) (PEO) arms and cross‐linked hydrophobic core were synthesized in water via either conventional free radical polymerization (FRP) or atom transfer radical polymerization (ATRP) techniques using a simple “arm‐first” method. In FRP, PEO based macromonomers (MM) were used as arm precursors, which were then cross‐linked by divinylbenzene (DVB) using 2,2′‐azoisobutyronitrile (AIBN). Uniform star polymers ( < 1.2) were achieved through adjustment of the ratio of PEO MM, DVB, and AIBN. While in case of ATRP, both PEO MM, and PEO based macroinitiator (MI) were used as arm precursors with ethylene glycol diacrylate as cross‐linker. Even more uniform star polymers with less contamination by low MW polymers were obtained, as compared to the products synthesized by FRP.

     

原子转移自由基细乳液聚合

本文从正向、反向、同时正向/反向、电子转移活化剂等不同原子转移自由基聚合（ATRP）细乳液引发体系的角度,综述了近年来国内外关于ATRP细乳液聚合的研究进展。在细乳液体系中进行正向ATRP,聚合可控性不理想,反向ATRP相对适合于细乳液体系,其缺点是表面活性剂用量较大。同时正向/反向引发体系的ATRP中催化剂用量大为减少,并且聚合具有良好的可控性;电子转移活化剂（AGET）ATRP是通过电子转移反应来还原过渡金属的氧化态,克服了同时正向/反向ATRP中需要引入自由基引发剂的缺点。     

Atom Transfer Radical Polymerization of N‐Isopropylacrylamide

Summary: Controlled polymerization of N‐isopropylacrylamide (NIPAAM) was achieved by atom transfer radical polymerization (ATRP) using ethyl 2‐chloropropionate (ECP) as initiator and CuCl/tris(2‐dimethylaminoethyl)amine (Me₆TREN) as a catalytic system. The polymerization was carried out in DMF:water 50:50 (v/v) mixed solvent at 20 °C. The first order kinetic plot was linear up to 92% conversion. Controlled molecular weights up to 2.2 × 10⁴ and low polydispersities (1.19) were obtained. The living character of the polymerization was also demonstrated by self‐blocking experiments. Block copolymers with N,N‐dimethylacrylamide (DMAAM) and 3‐sulfopropyl methacrylate (SPMA) were successfully prepared.

Molecular weights and polydispersities of polyNIPAAM versus NIPAAM conversion for two different degrees of polymerization.     

基于原子转移自由基聚合和“Click”化学方法制备手性色谱固定相

应用原子转移自由基聚合(ATRP)法和"Click"化学方法,以含叠氮基的烯类化合物为单体,在硅胶表面引发聚合,制备了"梳状"手性固定相.该固定相的合成采用"接出"方法接枝聚合物链,使接枝层更为均匀,并且避免了传统合成方法(如物理吸附等)稳定性差的缺点.所得到的"梳状"手性固定相实现了对一些手性药物的分离;并考察了该固定相中聚合物链的密度和长度对其手性分离能力的影响.     

Synthesis of Polymer Brushes Using Atom Transfer Radical Polymerization

Atom transfer radical polymerization (ATRP) is a robust method for the preparation of well‐defined (co)polymers. This process has also enabled the preparation of a wide range of polymer brushes where (co)polymers are covalently attached to either curved or flat surfaces. In this review, the general methodology for the synthesis of polymer brushes from flat surfaces, polymers and colloids is summarized focusing on reports using ATRP. Additionally, the morphology of ultrathin films from polymer brushes is discussed using atomic force microscopy (AFM) and other techniques to confirm the formation of nanoscale structure and organization.

Formation of polymer brushes by ATRP.