一种肉桂酸衍生物基双亲嵌段共聚物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种肉桂酸衍生物基双亲嵌段共聚物及其制备方法，属于功能高分子材料技术领域。本发明专利技术利用熔融缩聚和酯交换反应将3‑羟基肉桂酸(3HCA)制备不同分子量的聚3‑羟基肉桂酸(P3HCA)均聚物，并将其分子链末端进行酰氯化。再通过原子转移自由基聚合法，制备具有端羟基的聚N‑乙烯基己内酰胺(PNVCL)和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)，最后将酰氯化的P3HCA和具有端羟基的PNVCL或PDMAEMA反应制备聚3‑羟基肉桂酸‑b‑聚N‑乙烯基己内酰胺(P3HCA‑b‑PNVCL)和聚3‑羟基肉桂酸‑b‑聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(P3HCA‑b‑PDMAEMA)嵌段共聚物。本发明专利技术制得的共聚物同时具有两亲性、光响应性和温度响应性，具有良好的结构稳定性和生物相容性，可广泛应用于药物输送、组织工程、生物及农业等领域。

A cinnamic acid derivative amphiphilic block copolymer and its preparation method

The invention relates to a cinnamic acid derivative amphiphilic block copolymer and a preparation method thereof, belonging to the technical field of functional polymer materials. The present invention uses melt polycondensation and transesterification reaction to prepare homopolymer of poly (3 -hydroxycinnamic acid) (P3HCA) with different molecular weight, and acylates the end of its molecular chain. Poly (N-vinyl caprolactam) (PNVCL) and poly (dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA) with hydroxyl-terminated groups were prepared by atom transfer radical polymerization. Finally, poly (3-hydroxy cinnamic acid), (b) poly (N-vinyl caprolactam) and poly (3-hydroxy cinnamic acid), (b) poly (3-hydroxy-cinnamic acid), (pNVCL) poly (PDMAEMA) with hydroxyl-terminated groups were prepared by the reaction of P3HCA with PNVCL or PDMAEMA. Block copolymer of dimethylaminoethyl acid (P3HCA_b_PDMAEMA). The copolymer prepared by the invention has amphiphilicity, light responsiveness and temperature responsiveness, good structural stability and biocompatibility, and can be widely used in the fields of drug delivery, tissue engineering, biology and agriculture.

【技术实现步骤摘要】
一种肉桂酸衍生物基双亲嵌段共聚物及其制备方法
一种肉桂酸衍生物基双亲嵌段共聚物及其制备方法，属于功能高分子材料领域。技术背景环境敏感性聚合物是近年发展起来的一种新型的功能性聚合物，外界中的微小刺激都能对它产生迅速的影响，进而从结构、物理性能以及化学性能上发生突然改变。敏感性聚合物是通过在高分子链段上引入不同的功能基团，实现在微弱环境刺激下，产生物理化学性质变化的聚合物。这类功能聚合物在纳米技术、基因转染、药物控制释放等领域具有广泛的应用，成为“智能”高分子材料的研究热点。聚N-乙烯基己内酰胺(PNVCL)一种重要的温度敏感性聚合物，其最低临界溶液温度(LCST)在生理温度范围内，而且PNVCL水解不会产生有毒的小分子胺，其单体价格便宜，因此PNVCL及其共聚物在生物医药领域具有潜在的应用价值和较好的工业化前景。聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)也是是一种被普遍关注的pH和温度敏感性聚合物，在低pH介质中，其结构中所含的叔胺基将被质子化，使PDMAEMA高分子链呈现伸展构象，而在高pH介质中结果正好相反。同时其LCST随介质pH的变化而变化，在pH为7的缓冲溶液中，其LCST约为46℃。同时，PDMAEMA具有较好的力学强度和良好的粘弹性，在智能水凝胶、生物医学、催化和分离提纯等领域具有良好的应用前景。3-羟基肉桂酸(3HCA)是一种来源于禾木胶和稻壳等植物体的“植物性单体”，具有抑菌、抗病毒等医学功效，还可通过聚合反应制备成良好热稳定性、荧光、机械性能、生物相容性和可降解性聚3-羟基肉桂酸(P3HCA)聚合物。此外，P3HCA还具有光反应活性，可利用紫外光照对其性能进行调控，可望应用于药物负载、组织工程等生物医药领域。本专利技术以3HCA为原料通过熔融缩聚和酯交换反应合成了P3HCA，并利用氯化亚砜实现了P3HCA末端的酰氯化；再以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)和N-乙烯基己内酰胺(NVCL)等亲水性单体为原料，以溴化异丁酸-2-羟基乙酯(HEBI)为引发剂，通过原子转移自由基聚合反应(ATRP)合成了羟基封端的亲水性聚合物PDMAEMA和PNVCL；进一步将酰氯封端的P3HCA和羟基封端的亲水性聚合物进行亲核取代反应制备聚3-羟基肉桂酸-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(P3HCA-b-PDMAEMA)和聚3-羟基肉桂酸-b-聚N-乙烯基己内酰胺(P3HCA-b-PNVCL)嵌段共聚物。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种基于肉桂酸衍生物和亲水性高分子的多重敏感性双亲共聚物的制备方法。本专利技术的总体构思是：采用熔融缩聚和酯交换法将光功能性的3HCA制备成具有端羧基的可降解性紫外光敏性P3HCA均聚物；利用氯化亚砜实现P3HCA端基的酰氯化；采用ATRP法将亲水性的DMAEMA和NVCL制备成具有端羟基的PDMAEMA和PNVCL；将酰氯封端的P3HCA和羟基封端的PDMAEMA和PNVCL进行亲核取代反应制备P3HCA-b-PDMAEMA和P3HCA-b-PNVCL嵌段共聚物。为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：1.合成带有端羧基的P3HCA聚合物将质量比为100∶1～6的3HCA单体和无水磷酸钠催化剂分别加入到乙酸酐中，乙酸酐与3HCA的质量比为5～20∶1，室温混合均匀后持续通入氮气，以80～600r/min的搅拌速度下升温至150～160℃，反应2～4h；继续搅拌并将温度升至200～230℃，反应6～8h后停止加热，冷却至室温，整个反应过程在氮气和避光条件下进行；反应完毕后，将产物用4～6倍质量的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解，以无水乙醇或甲醇为沉淀剂进行沉淀析出，重复三次，最终产物在30～40℃下干燥，得棕色式1所示带有端羧基的P3HCA聚合物。2.合成酰氯封端的P3HCA聚合物将步骤1中制备的P3HCA聚合物与二氯甲烷、DMF和氯化亚砜按质量比1∶10～15∶0.05～0.1∶3～5混合均匀，搅拌，加热至50～70℃反应10～15h，旋转蒸发除去液体部分，制备成式2所示的褐色固体酰氯封端的P3HCA聚合物。3.合成羟基封端的亲水性聚合物将质量比为100∶0.5～3的NVCL或DMAEMA单体和溴化异丁酸-2-羟基乙酯(HEBI)引发剂分别加入到DMF溶剂中溶解，单体与溶剂的质量比为1∶5～20；混合均匀后通氮气30min，并快速向溶液中加入溴化亚铜催化剂和N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)配体，引发剂、催化剂和配体的摩尔比为1∶1∶2，混合均匀继续通氮气30min，并将反应器密封，加热至60～80℃搅拌反应5～10h。反应结束后将体系温度降至室温，并将溶液过中性氧化铝柱子，用乙醚做为沉淀剂重复沉淀三次，制备成式3所示羟基封端的PNVCL或PDMAEMA聚合物。4.合成响应性双亲嵌段共聚物将步骤2中制备的酰氯封端的P3HCA聚合物和步骤3中合成的具有端羟基的PNVCL或PDMAEMA按质量比1∶1.2-2.4加入到二氯甲烷中，P3HCA和二氯甲烷的质量比为1∶10～25；混合均匀后加入P3HCA5～15倍质量的吡啶或三乙胺做为缚酸剂，20～35℃下搅拌反应20～40h，反应结束后用真空泵将反应物抽干，加入大量无水乙醇超声洗涤三次，抽滤并在30～40℃下干燥至恒重，得如式4所示P3HCA-b-PNVCL或P3HCA-b-PDMAEMA响应性双亲嵌段共聚物。附图说明图1响应性双亲嵌段共聚物P3HCA-b-PNVCL的核磁谱图。图2P3HCA-b-PDMAEMA共聚物胶束的透射电子显微镜图。图3P3HCA-b-PDMAEMA共聚物胶束的吸光度随紫外光照时间变化曲线。图4紫外光照前后P3HCA-b-PDMAEMA共聚物胶束的粒径变化图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例1P3HCA-b-PNVCL响应性双亲嵌段共聚物的合成(1)P3HCA的合成：称取3HCA10g，无水磷酸钠0.1g，乙酸酐80mL，加入250mL反应器中，在搅拌转速为400r/min下升温至155℃，反应2h后，升温至200℃，继续搅拌、恒温反应6h，整个反应在氮气保护和避光条件下进行。取25mL的DMF将产物充分溶解，用无水乙醇沉淀提纯，重复三次，最后在30℃下干燥，得棕色的产物。(2)酰氯封端的P3HCA的合成：取步骤(1)中合成的P3HCA5g，加入50mL二氯甲烷、0.15gDMF和20mL氯化亚砜，混合溶解后搅拌，60℃下加热反应12h，旋转蒸发除去液体反应物，并将反应物充分抽干，得深棕色酰氯封端的P3HCA。(3)羟基封端PNVCL的合成：取2gNVCL单体和0.01gHEBI引发剂溶于20mLDMF中，充分溶解，通氮气30min，继续快速加入0.01g溴化亚铜催化剂和0.02gPMDETA配体，继续通氮气30min，搅拌加热至70℃反应8h，反应结束后将产物倒入重均分子量1000的透析袋中透析提纯3天，冷冻干燥，得白色产物。(4)响应性双亲嵌段共聚物的合成：取步骤(2)中合成的酰氯封端的P3HCA1g、步骤(3)中合成的羟基封端的PNVCL1.4g加入到25mL二氯甲烷中，搅拌混合均匀，加入3mL三乙胺，30℃下搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肉桂酸衍生物基双亲嵌段共聚物及制备方法，其特征在于以3‑羟基肉桂酸为单体，制备酰氯封端的聚3‑羟基肉桂酸(P3HCA)；通过原子转移自由基聚合法(ATRP)，以N‑乙烯基己内酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为单体，制备具有端羟基的聚N‑乙烯基己内酰胺(PNVCL)和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)；将酰氯封端的P3HCA和具有段羟基的PNVCL和PDMAEMA进行亲核取代反应制备聚3‑羟基肉桂酸‑b‑聚N‑乙烯基己内酰胺(P3HCA‑b‑PNVCL)和聚3‑羟基肉桂酸‑b‑聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(P3HCA‑b‑PDMAEMA)嵌段共聚物。

【技术特征摘要】
1.一种肉桂酸衍生物基双亲嵌段共聚物及制备方法，其特征在于以3-羟基肉桂酸为单体，制备酰氯封端的聚3-羟基肉桂酸(P3HCA)；通过原子转移自由基聚合法(ATRP)，以N-乙烯基己内酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为单体，制备具有端羟基的聚N-乙烯基己内酰胺(PNVCL)和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDMAEMA)；将酰氯封端的P3HCA和具有段羟基的PNVCL和PDMAEMA进行亲核取代反应制备聚3-羟基肉桂酸-b-聚N-乙烯基己内酰胺(P3HCA-b-PNVCL)和聚3-羟基肉桂酸-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(P3HCA-b-PDMAEMA)嵌段共聚物。2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其特征是以P3HCA和PNVCL链段构成聚合物主链；其中P3HCA的分子量为1.0×103-5.0×104g/mol，PNVCL的分子量为1.0×103-1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继航，刘洁，张强，周兴，曹丰，麻伍军，冯芳，董延茂，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32