一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物及其合成方法与应用技术

本发明专利技术属于生物医用高分子材料领域，公开了一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物及其合成方法与应用，尤其为一种由大分子聚乙二醇引发，甲基丙烯酸甲酯和内酯、交酯类单体杂化聚合得到两亲性嵌段共聚物的方法。本发明专利技术公开的杂化聚合两亲性嵌段共聚物具有可控的分子量和分子量分布，以及特殊的分子结构，其聚酯链段中能够引入酯基等侧链官能团。该聚合物是在催化剂膦腈碱(t‑BuP4)存在情况下，以大分子醇，如聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚等大分子为引发剂，将甲基丙烯酸甲酯和己内酯等内酯、交酯类单体通过一步杂化共聚的方法得到。该类杂化聚合两亲性嵌段共聚物在水溶液中能够形成胶束，可作为一种新型聚酯类生物医药材料，潜在应用于药物负载与递送。

A hybrid polymerization amphiphilic block copolymer and its synthesis method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物及其合成方法与应用
本专利技术涉及一种杂化聚合嵌段共聚物的合成方法，具体涉及一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物及其合成方法与应用，尤其为一种由大分子聚乙二醇引发，甲基丙烯酸甲酯和内酯或交酯类单体杂化聚合得到两亲性嵌段共聚物的方法。
技术介绍
生物医用高分子材料具有良好的生物相容性和易调节的降解性等诸多优点，是生物医用材料研究的一个重要内容，其在药物递送系统、组织工程等领域具有广阔的应用前景。其中，两亲性嵌段共聚物是应用最为广泛的生物医用高分子材料之一。然而其多为聚酯类材料，结构较为简单，并不足以负载各种结构功能不同的药物。因此在嵌段共聚物侧链上引入一定的功能基团无论是在临床实践还是科学研究中都具有非常重要的意义。将各种具有功能性侧基的环酯进行共聚固然是一种得到此类材料的好方法，但是由于环酯种类较少，其上侧基种类更加具有局限性，因此另一种更具有挑战性也更具有潜力的策略是将乙烯基单体与环酯类单体进行杂化共聚。聚合反应是高分子合成的核心，主要包括逐步聚合和链式聚合两大类，前者一般为双官能化端基单体的聚合反应，后者包括阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合、自由基聚合等聚合反应类型，常见的有乙烯基单体的双键加成聚合，环酯单体的开环聚合等。同时聚合反应也分均聚反应和共聚反应，由同一单体发生的聚合为均聚反应，由两种或两种以上单体进行共同聚合的反应为共聚反应。一般聚合反应的单体通常为同种类型，根据同一聚合机理进行聚合，而不同类型的单体活性相差较大且聚合机理不同，因此杂化聚合难度大，十分具有挑战性。<br>杂化聚合是一种近年来新出现的聚合反应，国际上暂无统一固定的名称，也有人称其为杂化共聚或是混杂共聚等，但这些概念所指代的反应不尽相同。2000年清华大学的洪啸吟教授等人研究了自由基聚合与阳离子混杂共聚(丙烯酸酯和环氧化合物光固化体系)、自由基聚合与缩聚混杂共聚(丙烯酸酯和异氰酸酯光固化体系)，发现混杂共聚能够在原位形成高分子合金(而非聚合物)并有可能得到互穿网络结构，从而使聚合产物具备较好的综合性能。1982年，Baily等人在成功地以AIBN、BPO为引发剂及在光引发的条件下，将2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷(MDO)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)三种单体通过自由基杂化聚合，合成了分子量上万的高分子聚合物。2012年，华南理工大学的张广照教授等人发现已内酯(CL)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)在膦腈碱(t-BuP4)催化下，室温下即发生阴离子杂化共聚并形成无规共聚物。但是他们仅尝试了用活性较高的小分子醇做引发剂，且发现双羟基醇引发的聚合物分子量分布明显宽于单羟基醇。2013年，Aoshima等人报道了在有机小分子B(C6F5)3(Lewis酸)催化下乙烯基醚(VE)与氧化异丁烯(IBO)的共聚，该反应是乙烯基加成和开环聚合反应的阳离子杂化共聚。然而聚合物的分子量较低，分布也比较宽。目前阴离子和阳离子杂化聚合的方法应用较多，而自由基杂化聚合适用单体种类很少。此外，该类聚合反应的研究较少，且反应条件尚不明确，仍需探索。本文首次应用阴离子杂化聚合的方法，以大分子聚乙二醇为引发剂，在膦腈碱催化下用甲基丙烯酸甲酯和己内酯等内酯或交酯类单体合成了两亲性嵌段共聚物，适用于生物医用材料领域。不同于常规的聚酯类材料，该方法得到的聚合物可以在聚酯嵌段中引入功能性侧基，是一种新型聚酯类材料。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物及其合成方法，其是一种新的两亲性杂化聚合嵌段共聚物的合成途径。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物，其结构式为：其中，嵌段A为甲基丙烯酸甲酯单元，嵌段B为内酯或交酯单元；-co-表示为无规共聚，AB两嵌段的无规共聚物称为杂化聚酯嵌段；嵌段R为聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚大分子引发剂嵌段。示范性的，所述两亲性嵌段共聚物的分子量为2000-10000。优选的，所述两亲性嵌段共聚物的分子量为2000-10000；所述嵌段R的含量为10-90mol％，所述杂化聚酯嵌段的含量为90-10mol％；其中所述嵌段A在所述杂化聚酯嵌段中的含量为10-90mol％，所述嵌段B在所述杂化聚酯嵌段中的含量为90-10mol％；且所述嵌段R为分子量为500-8000的大分子线性聚乙二醇或线性聚乙二醇单甲醚，所述嵌段B至少为聚DL-丙交酯、聚D-丙交酯、聚L-丙交酯、聚乙交酯、聚ε-己内酯、聚δ-己内酯、聚δ-戊内酯中的一种。本专利技术公开了一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物的合成方法，所述两亲性嵌段共聚物是以线性大分子聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚为引发剂，在膦腈碱催化剂的作用下，将乙烯基单体甲基丙烯酸甲酯和内酯或交酯类单体在室温下通过一步杂化共聚得到。值得说明的是，本专利技术通过一步杂化共聚的方法得到两亲性嵌段共聚物，不仅所合成的聚合物分子量和分子量分布均可控，还解决了具有不同可聚合官能团的单体间的共聚问题。同时，通过杂化聚合的方法在两亲性嵌段共聚物的聚酯嵌段中引入功能性侧基(酯基官能团)，以作为一种新型聚酯类材料，用于药物负载与递送。优选的，所述杂化共聚反应步骤如下：(1)将大分子聚乙二醇溶解在有机溶剂中，通过共沸除水得到无水有机溶剂溶液；(2)将所述有机溶剂溶液冷却至室温，并在惰性气体氛围下加入无水甲基丙烯酸甲酯和内酯或交酯类单体，随后加入膦腈碱催化剂，得到混合反应溶液；(3)将所述混合反应溶液在预定温度的油浴中封管反应预定时间，用终止剂终止聚合后，得到产物溶液；(4)将所述产物溶液沉降处理，并倾倒上清液后真空干燥以除去溶剂，即得到两亲性嵌段共聚物。值得说明的是，在本专利技术提供的杂化聚合两亲性嵌段共聚物的合成方法中，大分子聚乙二醇化合物溶液通常为聚乙二醇化合物的甲苯溶液，催化剂为在sigma购买的膦腈碱(t-BuP4)催化剂，且溶解所述膦腈碱(t-BuP4)催化剂的溶剂为正己烷溶剂，甲基丙烯酸甲酯为经过氢化钙回流除水处理，后经减压蒸馏得到的甲基丙烯酸甲酯，内酯或交酯类单体为经过氢化钙回流除水处理，后经减压蒸馏得到的内酯或交酯类单体。其中，所述膦腈碱(t-BuP4)催化剂的结构式如下：此外，针对本专利技术公开的杂化聚合两亲性嵌段共聚物的合成方法中反应体系的后处理操作步骤主要包括：终止反应步骤、沉降步骤、过滤步骤、干燥步骤，其中，本专利技术采用盐酸和甲醇的混合溶液(其中盐酸与甲醇的体积比为1：20)作为终止剂来终止聚合反应，以及将反应产物溶液滴加至冰乙醚中进行沉降处理后倾倒上清液、过滤，并真空干燥以除去溶剂，最终得到杂化聚合两亲性嵌段聚合物固体。优选的，所述步骤(3)中的预定温度为25-50℃，预定时间为1-12h，所述混合反应溶液的浓度为4.0-8.0mol/L，其中所述膦腈碱催化剂的浓度为0.0016-0.016mol/L。进一步的优选的，所述步骤(3)中的预定温度为25℃，预定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物，其特征在于，其结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物，其特征在于，其结构式为：



其中，嵌段A为甲基丙烯酸甲酯单元，嵌段B为内酯或交酯单元；-co-表示为无规共聚，AB两嵌段的无规共聚物称为杂化聚酯嵌段；嵌段R为聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚大分子引发剂嵌段。


2.根据权利要求1所述的一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物，其特征在于，所述两亲性嵌段共聚物的分子量为2000-10000；所述嵌段R的含量为10-90mol％，所述杂化聚酯嵌段的含量为90-10mol％；其中所述嵌段A在所述杂化聚酯嵌段中的含量为10-90mol％，所述嵌段B在所述杂化聚酯嵌段中的含量为90-10mol％。


3.根据权利要求2所述的一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段R为分子量为500-8000的大分子线性聚乙二醇或线性聚乙二醇单甲醚。


4.根据权利要求1所述的一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段B至少为聚DL-丙交酯、聚D-丙交酯、聚L-丙交酯、聚乙交酯、聚ε-己内酯、聚δ-己内酯、聚δ-戊内酯中的一种。


5.如权利要求1～4任一所述的一种杂化聚合两亲性嵌段共聚物的合成方法，其特征在于，所述杂化共聚反应步骤如下：
(1)将大分子聚乙二醇溶解在有机溶剂中，通过共沸除水得到无水有机溶剂溶液；
(2)将所述有机溶剂溶液冷却至室温，并在惰性气体氛围下加入无水甲基丙烯酸甲酯和内酯或交酯类单体，随后加入膦腈碱催化剂，得到混合反应溶液；
(3)将所述混合反应溶液在预定温度的油浴中封管反应预定时间，用终止剂终止聚合后，得到产物溶液；
(4)将所述产物溶液沉降处理，并倾倒上清液后真空干燥以除...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞麟，吴凯婷，丁建东，
申请(专利权)人：复旦大学，珠海复旦创新研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31