[发明专利]聚乙二醇-b-聚（N-异丙基丙烯酰胺）表面活性剂及其合成与应用

说明书

本发明公开了一种聚乙二醇‑b‑聚(N‑异丙基丙烯酰胺)表面活性剂及其合成与应用。该方法包括以下步骤：S1、聚乙二醇大分子引发剂的合成；S2、聚乙二醇‑b‑聚(N‑异丙基丙烯酰胺)的合成；将含有聚乙二醇大分子引发剂和N‑异丙基丙烯酰胺单体的水溶液以及含有溴化铜、抗坏血酸和三(2‑二甲氨基乙基)胺的水溶液分别进行除氧；在冰浴中将两者混合进行反应；反应结束后，反应液经后处理即得产物聚乙二醇‑b‑聚(N‑异丙基丙烯酰胺)。该方法N‑异丙基丙烯酰胺单体转化率可达100％，产品总收率超过30％，反应时间缩短到2小时以内，提高了合成效率；以溴化铜代替溴化亚铜进行反应，克服了原料在存储过程中容易氧化的缺点。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，更具体的，涉及一种聚乙二醇-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)表面活性剂及其合成与应用。

背景技术

近年来，温敏型聚合物在纳米科技和生命科学等应用上受到越来越多的关注，这种能在水中表现出低临界溶解温度(lower critical solution temperature，LCST)的水溶性聚合物可用于智能生物活性表面、选择性生物分离、免疫测定相分离和热诱导的药物递送等生物医学方面。目前为止，聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)的LCST在水中表现在32℃左右，是生物应用中研究最多的温敏型聚合物。这种聚合物的LCST接近体温，而且其对于环境条件相对不敏感，pH、浓度或化学环境的轻微变化几乎不影响PNIPAM的LCST(Jean-Lutz,Akdemir,Ann Hoth et al.Point by Point Comparison of TwoThermosensitive Polymers Exhibiting a Similar LCST:Is the Age of Poly(NIPAM)Over？[J].J.AM.CHEM.SOC.,2006,128:13046-13047.)。

文献(Polymer,2005,46:2836–2840)报道了一种聚乙二醇-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)，该表活剂具有更高的LCST(38℃)。尚未发现具有更高LCST聚乙二醇-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)表活剂的文献报道。目前，公开报道的聚乙二醇-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)的合成方法多采用原子转移自由基聚合和单电子转移-活性自由基聚合：

(1)原子转移自由基聚合(ATRP)

将聚乙二醇(PEG)大分子引发剂(0.1mmol)和NIPAM(N-异丙基丙烯酰胺，5.0mmol)分别抽真空-充氮气三次，除气蒸馏水(10mL)分别加入形成PEG大分子引发剂和NIPAM溶液。溴化亚铜(0.1mmol)在氮气气氛中加入除气蒸馏水(20mL)和Me₆TREN(三(2-二甲氨基乙基)胺，0.1mmol)。25℃下搅拌5min后加入引发剂和单体溶液，反应24小时后加入少量盐酸停止反应。反应产物在截留分子量为3500的透析膜中透析24小时以移除催化剂、配体和未反应的单体。从透析溶液中除去水后，加入甲醇溶解产物，然后将溶液滴加到乙醚中沉淀，过滤沉淀产物并真空干燥即得产物(Keon Hyeong Kim,Jungahn Kim and Won Ho Jo,Preparation of hydrogel nanoparticles by atom transfer radical polymerizationof N-isopropylacrylamide in aqueous media using PEG macro-initiator[J].Polymer,2005,46:2836–2840)。

(2)单电子转移-活性自由基聚合(SET-LRP)

将水(2mL)和Me₆TREN(三(2-二甲氨基乙基)胺，9μL,0.035mmol)在真空反应管(1号)中除气后转移到另一个装有溴化亚铜(10mg,0.07mmol)的充满氮气的真空反应管(2号)中，室温下搅拌30分钟后侵入冰水浴中。