[发明专利]化学酶法同时一锅合成接枝共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料合成与制备技术领域，采用酶促开环聚合及点击化学相结合的“化学酶法同时一锅合成”接枝刷型共聚物。

背景技术

刷型接枝共聚物是一类结构规整的聚合物，具有独特的结构和性能，它不仅在生物医学材料，胶黏剂，添加剂，涂料等方面有广泛的应用，而且还用于制备纳米材料，无机介孔分子筛等。近年来，科学工作者合成出了大量嵌段，梳型，及蜈蚣状等共聚物，并对其物理化学性质及潜在的应用进行了广泛的研究。

刷型接枝共聚物一般分为三种合成方法：（1）大分子单体共聚，由带双建的大分子单体聚合物作为一种单体与其他单体共聚，获得梳状共聚物；（2）主链侧链偶合法，即将一种聚合物的活性端基连到另一种聚合物的活性侧基上；（3）大分子引发剂法。然而这些方法均需要多步骤，合成过程繁琐。一锅合成技术是最近发展起来的崭新合成技术，合成过程具有反应过程简化、高效节能及产率高的特点，避免了多步操作中所需要的中间体化合物的分离提纯，减少溶剂所带来的污染，降低生产成本。因此，探索和开发“一锅法”反应是合成化学中意义重大的课题。

诺贝尔奖获得者Sharpless首次提出“Click Chemistry”概念，其中较为成熟研究的是亚铜催化的叠氮与炔基之间的1,3-偶极环加成反应，具有高效率、高选择性、反应条件温和、无副产物的优点（Angew.Chem.Int.ED.2001,40,2004-2021）。“Click Chemistry”在DNA、自组装、表面修饰、树枝状分子、生物医药等领域引起了广大科学工作者的关注并展示了良好的应用前景。

将点击化学与原子转移自由基聚合相结合一锅制备嵌段共聚物的研究已经有很多报道，复旦大学采用SET-LRP与Click chemistry相结合的方法一锅合成出三嵌段聚合物；Claudia Gordin等人采用“一锅法”，使用三头引发剂合成星形嵌段聚合物(Polym.Bull63:789–801(2009))中国科技大学采用ATRP-Click chemistry-ROP联合使用的方法合成出ABC多臂星型聚合物(Polymer Chemistry47:3066–3077(2009))。但是将点击化学与酶促聚合相结合一锅制备共聚物的报道较少。Toufik Naolou等人报道了在顺序一锅体系下先进行酶促聚合反应，再进行点击反应（CuAAC）最终合成接枝共聚物PAA-g-PEO（Biomacromolecules.11：3660-3667（2010））。然而，将酶促聚合反应与点击化学用于同时一锅合成体系还未见报道。我们首先使用将酶促聚合反应与点击化学的化学酶合成方法同时一锅合成刷型接枝共聚物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是采用“点击化学”与“酶促聚合”相结合的“化学酶法同时一锅”合成嵌段聚合物。

该方法融合了酶促聚合反应的反应条件温和、绿色环保、产物具有优异的旋光性、可降解性和生物相容性等优点和点击化学反应可控、功能性单体多、分子链段可设计等优点以及一锅合成的反应过程简化、高效节能、避免了多步操作中所需要的中间体化合物的分离提纯、减少溶剂所带来的污染、降低生产成本等优点，推进化学酶一锅合成方法的应用，为合成功能性的嵌段聚合物提供了更为简单方便的新方法。

本发明的接枝共聚物，为刷型接枝共聚物，具有如下结构：

其中，为多官能度大分子引发剂，是叠氮化钠开环甲基丙烯酸环氧丙酯后的产物（PHAZPMA），其数均分子量为500≤Mn≤50000；A为聚己内酯（PCL），聚L-丙交酯（PLLA），聚10-羟基癸酸(P10-HD)等能被固定化脂肪酶催化成酯的均聚链段，A链段的数均分子量可以为500≤Mn≤30000；B为端头可被炔醇修饰的聚合物链段或者功能分子，如单甲醚聚乙二醇(MePEO)，其数均分子量可以为500≤Mn≤10000，功能性分子叶酸(FA)等。

本发明的刷型接枝共聚物的制备方法：“酶促聚合”与“点击化学”相结合的“化学酶法同时一锅”合成聚合物，包括下述步骤：

步骤1：多官能度大分子引发剂的制备引发剂PHAZPMA(用叠氮化钠开环后的聚甲基丙烯酸环氧丙酯)。