基于萘环的精确自降解两亲性嵌段寡聚物、合成方法及其应用技术

本发明专利技术涉及基于萘环的精确自降解两亲性嵌段寡聚物、合成方法及其应用。具体地，本发明专利技术基于触发式自降解聚合物设计了具有不同聚合度的分子量精确的两亲性嵌段寡聚物。利用慢加水的方式进行组装，依靠萘环之间的Π‑Π相互作用和氨基甲酸酯之间的氢键相互作用，通过改变聚合度，可以得到不同的高级形貌结构。并且由于引入不对称结构(萘环)，可以得到具有螺旋结构的组装形貌。引入光响应触发基元后，在相应波长光的照射下，形成的组装结构可以发生解体。该寡聚物具有单一的分子量，组装体疏水部分是含有萘环的自降解基元，相对于传统苯环的自降解基元可以更加快速的降解。这种寡聚物还可用于制备单分子型光刻胶，得到特征尺寸更加小且均一的微结构。

Precise self degradable amphiphilic block oligomers based on naphthalene ring, synthesis method and Application

【技术实现步骤摘要】
基于萘环的精确自降解两亲性嵌段寡聚物、合成方法及其应用
本专利技术涉及高分子合成化学领域，更具体地涉及一种基于萘环的精确自降解寡聚物的合成制备方法，并且研究了这种寡聚物的组装特点。
技术介绍
两亲性嵌段共聚物自组装是在溶液中自下而上(bottom-up)构建纳米材料的一种简单通用的方法。通过改变嵌段共聚物疏水部分和亲水部分的分子量比重，可以获得包括胶束、囊泡、圆柱相、片层的不同几何形貌的组装体。传统的嵌段共聚物通常是线性-线性的结构，为了拓展组装体的形貌而将其中一个线性嵌段替换成支化的拓扑结构，这种线性-支化嵌段共聚物(linear-dendriticblockcopolymers，LDBCs)可以具有不同于传统嵌段共聚物的组装结构。Stupp课题组利用这种LDBC，通过Π-Π堆积和分子间氢键作用，可以在二氯甲烷中获得纳米带状组装体(JAmChemSoc2001,123(17),4105-4106)；通过引入手性烷基链，可以进一步获得具有螺旋结构的手性超分子组装体(JAmChemSoc2005,127(22),7992-3)。Gitsov课题组利用原子转移自由基聚合(ATRP)合成一种两亲性LDBC，通过改变良溶剂和亲水支化部分的支化度可以得到蠕虫状胶束、双连续相、洋葱状的具有高级形貌的组装体(Macromolecules2019,52(15),5563-5573)。近年来化学家们发展了一种触发式自降解聚合物(Self-ImmolativePolymer，SIP)，在特定的刺激作用下其分子主链可以发生类似多米诺骨牌的级联解聚，从而导致组装体解离，这种分子可被用在药物运输载体、自修复材料、形状记忆材料等领域。Moore课题组利用SIP制造了一种具有核壳结构的微胶囊，壳由交联的自降解聚合物构成，内容物为液体自修复材料，在特定的刺激作用下，通过扫描电子显微镜观察到了微胶囊壳壁随着自降解聚合物的分子降解发生解体，释放出内容物(JAmChemSoc2010,132(30),10266-10268)。申请人所在课题组进一步拓展，基于自降解聚合物制造了两亲性线性共聚物(JAmChemSoc2014,136(20),7492-7)和支化共聚物(JAmChemSoc2015,137(36),11645-55)两种共聚物，在水溶液中形成稳定的组装体，实现了程序化的酶促反应和超灵敏监测。不过，传统的自降解聚合物一般通过缩合聚合制备得到，制备方法简单快速，但是得到的聚合物的分子量分布通常较宽，因此难以实现对分子和组装体的精确控制。多肽作为构成生命体的一种重要分子，其分子量和氨基酸序列的准确性对于其功能的实现非常重要。人工合成多肽通常使用固相合成的方法，得到的多肽分子量单一，序列结构精确。近年来，化学家们在精确高分子合成领域也取得了许多重要进展。Lutz课题组利用两种选择性化学反应通过迭代策略设计了一种单分散的聚烷氧基胺酰胺，并且在其序列中引入二进制编码进行加密，通过串联质谱可以再对该分子进行解码(NatCommun2015,6.)。高超课题组通过交替的Menschutkin反应和铜催化的叠氮-炔烃环加成反应(CuAAC)，成功地合成了一系列阳离子序列确定的聚合物，这些聚合物具有最多12个重复单元的季铵盐主链，并表征了它们的精确结构(JAmChemSoc2019,141(11),4541-4546.)。有鉴于此，申请人基于异氰酸酯和羟基的高效偶联反应设计了一系列具有不同聚合度的分子量精确的含萘环线性聚氨酯，其主链可发生级联解聚；并且通过在其末端连接上亲水性的支化甘醇，得到一种精确的两亲性LDBC。通过慢加水的方式，在同样的组装条件下不同聚合度的LDBC可以在水溶液中形成各种不同形貌的组装体。这种精确的分子对于探索分子内在的组装机制具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术通过借鉴传统固相合成中所用的保护-脱保护来合成精确结构多肽的方法，设计了一种新的路线，合成了一系列具有不同聚合度的基于萘环的精确自降解两亲性嵌段寡聚物，并且利用共溶剂的方法得到了具有不同高级形貌结构的组装体。该组装体通过光照可以进一步发生解体，因此可用于药物运输载体及光刻胶领域。在一个方面，本专利技术提供了一种基于萘环的精确自降解两亲性嵌段寡聚物，所述寡聚物由三部分构成：a)由3,4-二羟基苯甲醛衍生的含有两个疏水烷基链及邻硝基苄氧羰基的光触发基元；b)疏水的基于萘环的由氨基甲酸酯键连接的可降解重复单元；c)亲水的基于3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯的树枝状甘醇辅助组装基元。a)其中，b)其中，n＝0、1、2、3或4c)本专利技术的基于萘环的精确自降解两亲性嵌段寡聚物具有以下结构：其中，n为1、2、3或4，并且R选自：在一个方面，本申请还提供了上述精确自降解两亲性嵌段寡聚物的合成方法，所述方法包括：(1)使式(i)的单体与式(ii)的光触发基元反应，得到的产物在对甲苯磺酸作用下脱除保护基以继续与所述单体反应，得到寡聚物中间体(2)使所述寡聚物中间体与式(iii)的支化甘醇部分反应，得到所述两亲性嵌段寡聚物其中n为1、2、3或4，并且R选自：在一些实施方案中，使式(i)的单体与式(ii)的光触发基元在二丁基二月桂酸锡(DBTL)的存在下在70～110℃反应2～8小时。在一些实施方案中，使寡聚物中间体与式(iii)的支化甘醇部分在二丁基二月桂酸锡(DBTL)的存在下在70～110℃反应2～8小时。在一些实施方案中，式(i)的单体与式(ii)的光触发基元的摩尔比为1:1～4:1。在一些实施方案中，寡聚物中间体与式(iii)的支化甘醇部分的摩尔比为1:1～1:4。优选地，式(i)的单体与式(ii)的光触发基元的反应在氮气气氛下进行。优选地，寡聚物中间体与式(iii)的支化甘醇部分的反应氮气气氛下进行。具体地，该合成方法的主要思路是：在催化剂作用下异氰酸酯与羟基之间可以发生高效偶联反应。所用的单体的一端为酰基叠氮，其是异氰酸酯的前体，另一端的羟基用叔丁基二甲基硅基进行保护。在加热条件下，酰基叠氮可以转化为异氰酸酯，可与寡聚物的羟基反应，得到一段具有叔丁基二甲基硅基保护羟基的寡聚物。在对甲苯磺酸作用下，保护基被脱除，羟基暴露出来，继续与单体反应。如此迭代，即可得到一系列具有不同聚合度的寡聚物。得到的末端为羟基的一系列寡聚物继续与末端为酰基叠氮的亲水支化甘醇部分反应，即可得到最终的精确两亲性嵌段寡聚物。在另一个方面，本专利技术提供了通过本专利技术的两亲性嵌段寡聚物自组装制备的组装体。在另一个方面，本专利技术提供了在水溶液中组装得到具有不同形貌结构的组装体的方法，所述方法包括：将本专利技术的两亲性嵌段寡聚物溶解于纯有机溶剂中，并且向所得溶液中缓慢滴加水，然后通过透析除去有机溶剂，得到具有相应形貌结构的组装体。在一些实施方案中，有机溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种式1的两亲性嵌段寡聚物，/n

【技术特征摘要】
1.一种式1的两亲性嵌段寡聚物，



其中，
n为1、2、3或4，并且
R选自：R1
R2
R3


2.一种制备根据权利要求1所述的两亲性嵌段寡聚物的方法，所述方法包括：
(1)使式(i)的单体与式(ii)的光触发基元反应，得到的产物在对甲苯磺酸作用下脱除保护基以继续与所述单体反应，得到寡聚物中间体



(2)使所述寡聚物中间体与式(iii)的支化甘醇部分反应，得到所述两亲性嵌段寡聚物



其中n为1、2、3或4，并且
R选自：R1
R2
R3


3.根据权利要求2所述的方法，其中
使式(i)的单体与式(ii)的光触发基元在二丁基二月桂酸锡(DBTL)的存在下在70～110℃反应2～8小时并且
使寡聚物中间体与式(iii)的支化甘醇部分在二丁基二月桂酸锡(DBTL)的存在下在70～110℃反应2～8小时；
优选地，式(i)的单体与式(ii)的光触发基元的摩尔比为1:1～4:1；
优选地，所述寡聚物中间体与式(iii)的支化甘醇部分的摩尔比为1:1～1:4；
优选地，式(i)的单体与式(ii)的光触发基元的反应在氮气气氛下进行；
优选地，寡聚物中间体与式(iii)的支化甘醇部分的反应在氮气气氛下进行。


4.一种通过根据权利要求1所述的两亲性嵌段寡聚物自组装制备的组装体。


5.根据权利要求4所述的组装体，其中所述寡聚物为式(I)的寡聚物



所述组装体是片层状组装体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世勇，吕长柱，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34