温度敏感型树枝化多肽聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种温度敏感型树枝化多肽聚合物及其制备方法。该聚合物以L-脯氨酸和4位叠氮化的L-脯氨酸组成的聚脯氨酸聚合物为主链，其侧链接枝有烷氧基醚类树枝化基元而构成的树枝化多肽聚合物，其中侧链与主链的摩尔比为：1：3。本发明专利技术首次利用活性酯的方法,并采用大单体的策略合成结构完美的高分子量的树枝化多肽聚合物，同时赋予该聚合物优异的温敏行为，并且通过改变树枝化基元的大小和对聚合物水溶液温度的调控，实现了对此类多肽聚合物主链构像转变行为的有效控制。

【技术实现步骤摘要】
温度敏感型树枝化多肽聚合物及其制备方法
本专利技术涉及一种树枝化多肽聚合物及其制备方法。特别是一种温度敏感型树枝化多肽聚合物及其制备方法。
技术介绍
树枝化聚合物是一类新型的非线形聚合物，它是由线形聚合物为主链，在侧链高密度地堆积树枝化基元而形成的柱状、大尺度聚合物。其最大特点是表面基团密度高、单分子尺寸在纳米级别、刚性相对较高且分子呈现柱形结构，因而可以实现对其单分子进行观测和操作。因其结构的特殊性使得这类聚合物可以应用于催化和药物载体、DNA包缠、以及单分子容器等方面。树枝化聚合的合成可以分为表面接枝路线和大单体路线。表面接枝路线是先合成带有反应官能团的聚合物主链，然后通过表面接枝的方法将树枝化基元通过化学键联或者超分子作用链接到聚合物主链的反应官能团上，此方法的优点在于可以很合成高分子量的聚合物主链，缺点显而易见，即无法保证所有反应官能团和树枝化基元完全反应，合成的聚合物会存在结构缺陷，而且由于得到的聚合物本身就具有多分散性的特点而无法分离纯化，而残留的官能团对聚合物的结构和性能都会造成很大影响。大单体路线是先合成带有聚合单元的树枝化基元，即所谓的“大单体”，然后通过聚合手段得到相应的聚合物，这种方法的优点是可以得到结构完美的树枝化聚合物，缺点在于聚合物的分子量由于树枝化基元的位阻效应存在，要比表面接枝路线得到的分子量小。烷氧基醚类树枝化聚合物具有很好的生物相容性及温度敏感性能，张阿方等人通过简单而有效地合成路径制备了一系列烷氧醚类树枝化聚合物（Li,W.;Zhang,A.;Schlüter,A.D.Chem.Commun.2008,5523;Li,W.;Zhang,A.;Feldman,K.;Walde,P.;Schlüter,A.D.Macromolecules2008,41,3659;Li,W.;Zhang,A.;Schlüter,A.D.Macromolecules2008,41,43），该类聚合物以聚甲基丙烯酸甲酯为主链，侧基为烷氧基醚类树枝化基元，聚合物在水及有机溶剂中具有很好的溶解性，通过改变树枝化基元代数和基元外围基团的亲疏水性，其最低临界聚集温度范围（LCAT）从30oC到70oC可调。脯氨酸是自然界二十种天然氨基酸中结构非常特别的一种氨基酸，其侧链R基为五元环结构，相比于其它常规氨基酸，这种特殊的结构导致了含脯氨酸类多肽在二级构象方面的一些特殊性。首先，环状结构使脯氨酸构象受限，刚性增强。其次，五元环上δ碳与相邻的脯氨酸残基存在位阻作用，此外，由于形成酰胺键氮上缺少氢原子，因此聚脯氨酸无法形成分子内和分子间氢键。相比于常规氨基酸多肽可以形成的丰富的二级结构，如a-helix,β-sheet等，聚脯氨酸则只能形成PolyprolineI(PPI)和PolyprolineII(PPII)两种有序的构象。其中PPI为右手螺旋构象，每个螺旋有3.3个脯氨酸残基构成，所有的肽键为顺式（Cis）构型，酰胺键上的羰基与主轴几乎平行，且被疏水的五元环包覆，主链二面角分别为（φ,ψ,ω)=(-83°,+158°,0°)。PPII则为左手螺旋构象，每个螺旋有3个残基，且所有的多肽键为反式（trans）构像，酰胺键上的羰基与主轴垂直，PPII较PPI结构更为伸展，主链二面角分别为（φ,ψ,ω)=(-78°,+149°,180°)。PPI构象在脂肪醇等有机溶剂中较稳定，而PPII构象在水，三氟乙醇等有机酸中能够稳定存在。PPI和PPII构像可以通过圆二色谱（CircularDichroismSpectroscopy,CD）进行表征，其中对于PPI构像，在200nm附近有强的负吸收峰，而213~215nm有较强的正的吸收峰，230~235nm处有较弱的负吸收峰。对于PPII构像，在206~208nm处存在强的负吸收峰，而在226~228nm处有弱的吸收峰PPI和PPII之间可以通过改变溶剂组成转化，其转化过程本质上是多肽酰胺键的Cis到Trans转化。关于PPII构象之所以在水中稳定存在的原因，目前普遍认为是由于其主链酰胺键和周围的水分子形成大量氢键所致，以至于在90oC和一定离子条件（pH,盐）下依然相对稳定。PPII构象在自然界特别是生物体中广泛存在，具有PPII构象的多肽和蛋白质参与生物体生命活动的方方面面，如信号传递和细胞运动等。通过将烷氧醚基元链接到聚脯氨酸主链，可以赋予聚脯氨酸非常优异的温度敏感性能，并期望通过树枝化基元的产生的位阻效应或聚集时产生的疏水效应对脯氨酸构象转变进行调控。目前聚多肽的合成方法通常可以分为四种：1）氨基酸酸酐开环聚合，优点：聚合过程基本可控，可以得到设计分子量的聚多肽，制备嵌段多肽或者共聚多肽，缺点：酸酐的合成繁琐，提纯困难，且该方法无法合成具有序列氨基酸多肽的聚合物；2）采用缩合剂，如叠氮磷酸二苯酯（DPPA），EDC·HCl，DCC等多肽类缩合剂，缩合剂直接加入氨基酸盐溶液中，通过将氨基与羧基缩合酰胺化反应，形成相应多肽聚合物，缺点：无法得到高分子量聚合物，产率很低，并且无法合成序列多肽聚合物；3）固相合成法，优点：可以合成序列氨基酸多肽，缺点：无法合成高分子量多肽聚合物，需要昂贵的固相合成仪配合；4）活性酯方法，优点：可以合成具有序列氨基酸多肽高分子量聚合物，且此序列多肽可以更好的功能化，该合成方法简便，成本低廉，缺点：通常不能用来合成嵌段多肽聚合物。活性酯方法制备多肽聚合物原理主要包括首先合成带有端氨基保护的序列氨基酸多肽活性酯（通常为Boc保护基团），通过将氨基脱保护同时保留羧基端活性酯，然后加入过量N，N-二异丙基乙胺（DIEA）或者三乙胺（TEA）将多肽端氨基游离后，游离的氨基将羧基端活性酯胺解，因此在溶液中不断发生酰胺偶联反应，形成肽键，其聚合机理为缩聚聚合。目前采用的活性酯有五氟苯酚活性酯，五氯苯酚活性酯，N-琥珀酰亚胺活性酯，对硝基苯酚活性酯等，其中五氯苯酚活性酯和对硝基苯酚活性酯被认为适宜合成高分子量的聚多肽。（Bloom,S.M.;Dasgupta,S.K.;Patel,R.P.;Blout,E.R.J.Am.Chem.Soc.1966,88,2035；Shibnev,V.A.,Chuvaeva,T.P.,Poroshin,K.T.Russ.Chem.Bull.1970,19,111）迄今为止，还没有将大尺寸基元，如具有智能响应的树枝化基元链接到序列多肽形成“大单体”进而聚合得到高分子量多肽聚合物的报道，而与此结构类似的聚合物通常采用表面接枝的方法，往往由于树枝化基元空间位阻的原因，无法制备结构完美的树枝化多肽聚合物，聚合物的结构缺陷往往制约了聚合物在理论或者应用方面的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种温度敏感型树枝化多肽聚合物。本专利技术的目的之二在于提供该聚合物的制备方法，该方法首次将有大尺寸树枝化基元通过一价铜催化的偶极环加成反应引入到多肽片段上，然后此将此多肽通过活性酯的方法在溶液中逐步聚合，进而制备出具有温度敏感型的烷氧醚类树枝化多肽聚合物，通过改变树枝化基元尺寸或者温度的调控以实现聚多肽主链的构象转化。为达到以上目的，本专利技术合成主要分成四部分：（1）采用溶液合成方法制备得到端氨基Boc保护的氨基酸三肽的五氯苯酚活性酯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度敏感型树枝化多肽聚合物，其特征在于该聚合物以脯氨酸和4位叠氮的脯氨酸形成的聚脯氨酸聚合物为主链，其侧链接枝有烷氧基醚类树枝化基元而构成的树枝化多肽聚合物，其中侧链与主链的摩尔比为：1：（3~6)。

【技术特征摘要】
1.一种温度敏感型树枝化多肽聚合物的制备方法，该聚合物以脯氨酸和4位叠氮的脯氨酸形成的聚脯氨酸聚合物为主链，其侧链接枝有烷氧基醚类树枝化基元而构成的树枝化多肽聚合物，其中侧链与主链上脯氨酸结构单元摩尔比为：1：(3～6)；所述的树枝化多肽聚合物的化学结构式为：y＝1～4，n＝30～100；R为：或其中X为Me或Et；其特征在于该方法的具体步骤为：a.制备用于聚合的多肽序列Boc-PPA-OPCPa-1.制备带有叠氮官能团的HCl.AZP-OMe：将Boc-AZP-OMe溶解到2mol/L的盐酸乙酸乙酯溶液中，其中Boc-AZP-OMe和盐酸的摩尔为1：(5.0～10.0)，在室温下反应5～10小时后收集生成的沉淀物，并用乙酸乙酯溶液洗涤，真空干燥后得到目标产物HCl.AZP-OMe；所述的Boc-AZP-OMe的结构式为：所述的HCl.AZP-OMe的结构式为：a-2.制备三肽Boc-PPA-OMe：将Boc-ProPro-OH、步骤a-1所得HCl.AZP-OMe、N,N-二异丙基乙胺DIPEA和1-羟基苯并三唑HOBt按1：(1.05～1.10)：(3～5)：(1.05～1.10)的摩尔比溶解于二氯甲烷中；降温至-10～15℃，加入的缩合剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐EDC·HCl，其中Boc-ProPro-OH与乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1：1.1～1：1.15，过夜反应，经分离纯化Boc-PPA-OMe；所述的Boc-ProPro-OH的用结构式为：所述的Boc-PPA-OMe的结构式为：a-3制备Boc-PPA-OH：将步骤a-2所得Boc-PPA-OMe溶解于甲醇与水按4:1的体积比的混合溶液中，再加入的一水氢氧化锂LiOH·H2O，其中Boc-PPA-OMe与一水氢氧化锂摩尔比为1：(2.0～3.0)，反应5～10小时，蒸去大部分溶剂，调节pH＝2～3，并乙酸乙酯萃取，蒸干得到Boc-PPA-OH，其结构式为：a-4制备端氨基Boc保护的氨基酸三肽的五氯苯酚活性酯片段单元Boc-PPA-OPCP：将步骤a-3所得的带叠氮化脯氨酸残基的三肽羧酸Boc-PPA-OH溶解于二氯甲烷中，然后在冰浴下加入五氯苯酚和缩合剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)；反应1.5～2.5小时后，再于室温下反应2～12小时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阿方，张修强，薄洁，乔潇，李姝，李文，夏文杰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：