专利名称：聚n－异丙基丙烯酰胺－聚氨基酸两嵌段共聚物及制备方法
技术领域：
本发明涉及聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物及其制备方法。
背景技术：
智能性水溶性高分子材料能够对于外界刺激(如温度、pH、溶液离子强度和电场强度等发生变化)，而突然产生可逆的物理或化学响应，其形状、体积和吸水性发生巨大变化。因此，这类高分子材料在医药，生物技术，工业和环境等方面具有十分重要的应用价值。而其中对温度和pH变化敏感的水溶性高分子材料在生物医学和药学领域内的应用尤为广泛，如温度敏感可注射型水凝胶，pH敏感型靶向药物释放载体和温度敏感型组织工程支架材料等。
N-烷基丙烯酰胺聚合物，尤其是聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，是一类典型的对温度敏感型水溶性高分子。在低临界溶液温度(LCST)下，它们在水溶液中能发生快速可逆的水合-脱水转变。如在环境温度低于32℃时，聚N-异丙基丙烯酰胺溶于水中成无规线团形态，而当环境温度超过32℃，聚合物迅速脱水而发生相分离。另外，聚N-异丙基丙烯酰胺拥有较高的机械强度和良好的生物相容性，尤其是分子量较小的(如Mn＜10000 Da)聚N-异丙基丙烯酰胺能通过肾脏排除体外而不会造成因长期积累产生毒性。因此，这类高分子被广泛应用于生物医用材料方面。
聚α-氨基酸具有生物降解性、低基因免疫性和良好的生物相容性，被广泛应用于药学和生物医学方面。聚L-谷氨酸(PLGA)与聚L-天冬氨酸(PLAA)是其中一类侧链带有羧基的聚氨基酸，它们具有的活性侧基便于在基因转染和药物释放体系中引入功能基团，具有重要的应用价值。另外，它们侧链的羧基在水溶液中体现出的pH响应性，可作为智能响应性靶向药物释放的载体。目前合成聚氨基酸主要是由胺基引发α-氨基酸-N-羧酸酐(NCA)开环聚合得到。
由于目前所研究的大多数智能性高分子只能对一种刺激产生响应，其智能性有限，不能满足许多更为复杂环境中的需要。因此，制备能对多种刺激，尤其是对温度和pH变化，产生响应的智能性高分子成为了一个具有重要意义和挑战性的课题。Nature，Vol.373，p.49-52(1995)报道了一种氨基末端且分子量可控的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物的制备方法，而且通过氨端基将聚N-异丙基丙烯酰胺与聚丙烯酸(PAA)反应生成接枝或嵌段共聚物，这类共聚物能同时对温度和pH变化产生响应；Journal of MacromolecularScience，Part A-Pure and Applied Chemistry，Vol.2，p.143-164(2004)报道了一种以N-丙烯酰化氨基酸N’-烷基酰胺的氨基酸衍生物为单体，经自由基聚合而形成具有温度与pH响应性的聚合物。然而，上述两类聚合物都不能生物降解，而且由于聚合物分子量很大而无法通过肾脏排除体外，因此给材料在生物体内的应用带来极大的不便。因而，研究开发新型的可生物降解智能高分子材料受到越来越多的关注，Chem.Commum.，2003，p.106-107和Biomacromolecules，Vol.4，p.1132-1134(2003)报道了通过聚琥珀酰亚胺或聚(γ-谷氨酸)与胺醇反应，合成了一种可生物降解且同时具有温度与pH值响应性的共聚物，但是由于该醇解反应得到的是无规共聚物，其响应的灵敏度不如聚N-异丙基丙烯酰胺高，另外，该无规共聚物在发生响应时不具备两亲性，因而在用于靶向药物释放体系时受到限制。
将聚N-异丙基丙烯酰胺与带活性功能侧基的聚氨基酸共聚得到的共聚物将兼具两种均聚物的特性，即在水溶液中将会拥有对温度与pH具有双重响应性，而且，共聚物中的聚氨基酸能生物降解，通过控制聚N-异丙基丙烯酰胺的分子量(Mn＜10000)，可以使降解后残留的聚N-异丙基丙烯酰胺通过肾脏直接排除体外而不会造成毒性。然而到目前为止，关于聚N-异丙基丙烯酰胺与带羧基侧链的聚氨基酸共聚报道较少。Macromol.RapidCommun.Vol.18，p.361-369(1997)仅报道了由氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺引发γ-苄基-L-谷氨酸酯-N-羧酸酐(BLG-NCA)开环聚合，得到仅具有温度敏感性的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚γ-苄基-L-谷氨酸酯两嵌段共聚物，并仅研究了其胶束行为，而未见有进一步关于制备具有温度与pH双敏感性的共聚物的研究。
发明内容
为了解决已有技术存在的问题，提供聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物及其制备方法，涉及具有不同苄基含量的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的合成方法。
本发明的目的之一是提供聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物，其构成如下聚N-异丙基丙烯酰胺数均分子量为1000～10000；聚氨基酸段为聚L-谷氨酸或聚L-天冬氨酸，分子量为1000～30000；聚氨基酸段中氨基酸苄酯的摩尔百分含量为0～90％。该聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的结构式为 本发明发明的目的之二是提供聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备方法，其步骤和条件如下1).一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺的合成将摩尔比100∶1∶1.5～10的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)，偶氮二异丁腈(AIBN)和巯基乙胺溶于冷的甲醇中，通过冷冻-真空-熔融循环三次除去体系中的气体后，密封反应容器，50～80℃下，反应24小时，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，真空干燥，得到一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物。
以上反应可用如下方程式表示 2).聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物的合成先将一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺和α-氨基酸-N-羧酸酐(NCA)分别溶于二甲基亚砜中，聚N-异丙基丙烯酰胺与NCA的摩尔比为1∶5～200，其中α-氨基酸-N-羧酸酐(NCA)为γ-苄基-L-谷氨酸酯-N-羧酸酐或β-苄基-L-天冬氨酸酯-N-羧酸酐，将NCA和二甲基亚砜溶液加入快速搅拌的聚N-异丙基丙烯酰胺和二甲基亚砜溶液中，得到混合溶液，该混合溶液在20～40℃搅拌72小时，再在乙醇中透析，除去杂质和未反应的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物，得到的胶状固体物用四氢呋喃溶解后，用乙醚沉降，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物。
以上反应可用如下方程式表示 3).聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备通过脱除聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯中的苄基保护基得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物，采用了以下两种方法(1)溴化氢法在室温下，将聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯溶于二氯乙酸、三氟乙酸，苯或它们的混合溶剂中，然后采用两种方法向该溶液加入溴化氢(a)加入溴化氢含量为25～33wt％的溴化氢/乙酸溶液，溴化氢的摩尔当量为聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯中苄基的摩尔当量的2～10倍，得到反应混合液，把该反应混合液在0～50℃，搅拌5～180min；(b)连续用溴化氢气体向该溶液中鼓泡15～60min，通入的溴化氢气体的摩尔当量为聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯中苄基摩尔当量的4～20倍，再在0～50℃搅拌1～3小时，反应结束后，所得的产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物。
该两嵌段共聚物为不同苄基含量的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物。
以上反应可用如下方程式表示 (2)催化氢化还原法将聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯溶于二氧六环、四氢呋喃、甲醇或它们的混合溶剂中，再加入钯/炭作为催化剂，催化剂中钯含量为5～20wt％，钯/炭作为催化剂用量为聚氨基酸苄酯段质量的10～40％，在20～60℃、0.1～1.5MPa氢气压力下搅拌反应1～3天，反应结束后，滤除钯/炭，滤液中的产物用乙醚沉降，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物。
本发明制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物的方法。选择氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺数均分子量为1000～10000，NCA单体与大分子引发剂的摩尔比为5～200∶1，得到的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的聚氨基酸段中的苄基摩尔百分含量为0～90％，并且各嵌段长度(聚N-异丙基丙烯酰胺段分子量为1000～10000，聚氨基酸段分子量500～30000)和含量可调(聚N-异丙基丙烯酰胺段与聚氨基酸段的质量比为10∶90～90∶10)。
本发明的有意效果及优点如下本发明的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物，在水溶液中具有对温度与pH的双重响应性，另外，共聚物中的聚氨基酸能生物降解，而低分子量(Mn＜10000)的聚N-异丙基丙烯酰胺短链可通过肾脏直接排除体外而不会造成毒性。因此，这种双敏感性两嵌段共聚物在生物医学和药学方面具有非常广泛的应用前景，如可作为体内靶向药物释放的载体和可注射型智能响应性水凝胶等。另外，本发明通过在聚氨基酸侧链保留一定含量的疏水性苄基，以此来调节聚氨基酸链的亲水性，进而调节其临界转变pH，得到pH响应范围可调的温度与pH双敏感性两嵌段共聚物。从而克服了聚L-谷氨酸和聚L-天冬氨酸链临界转变pH偏低的缺点，可将聚氨基酸链的临界转变pH调节至生理相关的pH范围(5.0～7.4)，利用该特点，可将共聚物制备成一种pH触发型温度敏感性靶向药物释放的载体。
本发明中使用溴化氢或催化氢化还原脱除苄基的方法得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物。根据对反应产物的分析结果证明，上述脱保护反应具有选择性，在成功脱除苄基的同时，不会对聚氨基酸主链与聚N-异丙基丙烯酰胺链段产生影响。
具体实施例方式
实施例1一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺的制备称取3份0.2mol的N-异丙基丙烯酰胺和0.002mol的偶氮二异丁腈，分别加入3个反应安瓶中，再往安瓶中分别加入0.003，0.006，0.012和0.02mol的巯基乙胺。分别用80ml甲醇溶解后，经过3次冷冻-真空-熔融循环除去瓶中气体，密封安瓶。溶液分别在50，60，60和80℃下搅拌24小时，产物用过量乙醚沉降，过滤，洗涤，真空干燥，得到不同分子量的一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物，各产物分子量通过核磁计算得到。所得聚合物结果见表一。
表一
上表中A/I/T指N-异丙基丙烯酰胺单体/偶氮二异丁腈/巯基乙胺的摩尔比；DP为聚N-异丙基丙烯酰胺聚合度，由1H NMR测定得到；Mn为聚N-异丙基丙烯酰胺数均分子量，由1H NMR测定得到；产率为聚合物重量与N-异丙基丙烯酰胺单体和巯基乙胺的总重量之比。
实施例2聚N-异丙基丙烯酰胺-聚γ-苄基-L-谷氨酸酯两嵌段共聚物的制备分别将10g一端为氨基末端的聚-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和计量的γ-苄基-L-谷氨酸酯-N-羧酸酐(BLG-NCA)分别用30倍(体积与重量比，ml/g)的二甲基亚砜溶解。在室温下，将BLG-NCA/二甲基亚砜溶液加入快速搅拌的聚N-异丙基丙烯酰胺/二甲基亚砜溶液中。溶液在25℃下搅拌72小时后，在乙醇中透析，除去杂质和未反应的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物。得到的胶状固体用四氢呋喃溶解后，用乙醚沉降，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚-γ-苄基-谷氨酸酯(PNIPAM-PBLG)两嵌段共聚物。结果见表二表二
上表中Mn(PNIPAM)指氨基末端的PNIPAM的数均分子量；A/I指BLG-NCA单体与PNIPAM的摩尔比；DP(PBLG)由1H NMR计算得到；Mn(copolymer)为聚N-异丙基丙烯酰胺-聚γ-苄基-谷氨酸酯两嵌段共聚物的数均分子量，由1H NMR计算得到；产率为所得共聚物重量与理论应得共聚物重量之比。
实施例3聚N-异丙基丙烯酰胺-聚β-苄基-L-天冬氨酸酯两嵌段共聚物的制备将2g一端为氨基末端的聚-异丙基丙烯酰胺(Mn＝3700，DP＝32)和4gβ-苄基-L-天冬氨酸(BLA-NCA)分别用60ml与120ml的二甲基亚砜溶解，其它步骤和条件与实施例2相同，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚-β-苄基-天冬氨酸酯(PNIPAM-PBLA)两嵌段共聚物。产率93.6％；DP(PBLA)＝28(数均分子量5700)，DP(PBLA)由1H NMR测定得到。
实施例4不同的溴化氢投料量时，聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物的制备在室温下，分别将0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺(Mn＝3700)-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯(Mn＝6300，DP＝29)两嵌段共聚物溶于5ml二氯乙酸中，各加入溴化氢含量为33wt％的溴化氢/乙酸溶液(密度1.42g/ml)0.5，1，1.5，2.5ml，反应液在室温下搅拌60min，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物，所得结果见表三。
表三
上表中溴化氢/苄基指投料中溴化氢与聚N-异丙基丙烯酰胺-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯两嵌段共聚物中苄基的摩尔比；脱保护率指聚N-异丙基丙烯酰胺-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯两嵌段共聚物中苄基的脱除率，由1HNMR测定得到；产率为实得产物重量与理论应得重量之比。
实施例5不同温度下，聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物的制备分别将3份0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺(Mn＝3700)-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯(Mn＝6300，DP＝29)两嵌段共聚物溶于5ml三氟乙酸中，各加入溴化氢含量为33wt％的溴化氢/乙酸溶液(密度1.42g/ml)1.5ml，反应瓶分别在0℃，20℃，50℃下搅拌60min，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物，所得结果见表四。
表四
上表中脱保护率指聚N-异丙基丙烯酰胺-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯两嵌段共聚物中苄基的脱除率，由1H NMR测定得到；产率为实得产物重量与理论应得重量之比。
实施例6不同长度的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物的制备在室温下，分别将0.5g不同含量的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯两嵌段共聚物溶于5ml二氯乙酸中，各加入计量的溴化氢含量为33wt％的溴化氢/乙酸溶液(密度1.42g/ml)，溴化氢与苄基的摩尔比均为6，反应液在室温下搅拌60min，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到了不同长度的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物。
结果见表五表五
上表中Mn，PNIPAM指氨基末端的PNIPAM的数均分子量；DPPBLG指脱保护反应前两嵌段共聚物中聚γ-苄基-L-谷氨酸酯链段的聚合度，DPPLG指脱保护反应后聚L-谷氨酸段的总聚合度，DPPBLG和DPPLG都由1H NMR测定得到；脱保护率由1H NMR测定得到；产率为共聚产物实得重量与理论重量之比。
实施例7以苯为溶剂，聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物的制备将0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺(Mn＝3700)-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯(Mn＝6300，DP＝29)溶于10ml苯中，室温下加入溴化氢含量为33wt％的溴化氢/乙酸溶液(密度1.42g/ml)1.5ml，溶液在室温下搅拌60min，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物；脱保护率由1H NMR测定得到，为94.5％；产率为92.9％。
实施例8不同苄基含量的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物的制备。
分别称取0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺(Mn＝3700，DP＝32)-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯(Mn＝4600，DP＝21)两嵌段共聚物加入反应瓶中，在室温下各用5ml二氯乙酸溶解，再分别加入1.5ml溴化氢含量为33wt％的溴化氢/乙酸溶液(密度1.42g/ml)，反应液在室温下分别搅拌8，12，15，20，25，30，60，90，120，180min，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥；得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物，所得结果见表六。
表六
上表中产物中BLG含量指脱保护产物中γ-苄基-L-谷氨酸酯在聚氨基酸链段中的摩尔百分含量；产物中BLG含量与脱保护率由1H NMR测定得到；产率为实得产物重量与理论应得重量之比。
实施例9不同长度和苄基含量的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物的制备在室温下，分别将0.5g不同组成的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯两嵌段共聚物溶于5ml二氯乙酸中，各加入溴化氢含量为33wt％的溴化氢/乙酸溶液(密度1.42g/ml)1.5ml，反应液在室温下分别搅拌8，30，120min，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物，所得结果见表七。
表七
上表中Mn，PNIPAM指共聚物中PNIPAM的数均分子量；DPPBLG指反应前共聚物中的聚-γ-苄基-L-谷氨酸酯段(PBLG)的聚合度；产物中BLG含量指产物中γ-苄基-L-谷氨酸酯在聚氨基酸链段中的摩尔百分含量；脱保护率指PBLG链段中苄基的脱除率；产物中BLG含量与脱保护率由1H NMR测定得到；产率为实得产物重量与理论应得重量之比。
实施例10溴化氢鼓泡法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物分别将0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸苄酯两嵌段共聚物(DPPNIPAM＝32，DPPBLG＝29)溶于5ml三氟乙酸中，冰浴下将干溴化氢气体向溶液中连续鼓泡15分钟，通入的溴化氢的总摩尔当量为苄基摩尔当量的4倍，停止鼓泡后密封反应瓶，溶液继续在室温下搅拌反应2小时，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物；产物脱保护率由1H NMR测定得到，为85.0％；产率为92.1％。
实施例11本实施例与实施例10所不同的是溴化氢鼓泡的时间为30min，通入的溴化氢的总摩尔当量为苄基摩尔当量的8倍，然后溶液在50℃下继续搅拌1小时，其余与实施例10相同，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物；产物脱保护率由1H NMR测定得到，为93.2％；产率为95.6％。
实施例12本实施例与实施例10所不同的是溴化氢鼓泡的时间为60min，通入的溴化氢的总摩尔当量为苄基摩尔当量的20倍，然后溶液在0℃下继续搅拌3小时，其余与实施例10相同，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物；产物脱保护率由1H NMR测定得到，为98.0％；产率为91.3％。
实施例13高压氢化还原法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物在高压釜中，加入0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺-聚γ-苄基L-谷氨酸酯两嵌段共聚物(DPPNIPAM＝32，DPPBLG＝29)，用15ml二氧六环和5ml甲醇溶解，再加入少量醋酸和计量的钯/炭催化剂(钯含量10wt％)，在一定温度和压强下搅拌一定时间，过滤除去钯/炭，产物用乙醚沉降，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物。反应条件与相应结果见表九。
表九
上表中脱保护率由1H NMR测定得到；产率为实得产物重量与理论应得重量之比。
实施例14常压氢气鼓泡还原法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物将0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺-聚γ-苄基-L-谷氨酸酯两嵌段共聚物(DPPNIPAM＝32，DPPBLG＝29)，用15ml四氢呋喃和5ml甲醇溶解，再加入少量醋酸和0.1g钯/炭催化剂(钯含量10wt％)，50℃搅拌下，溶液在常压下连续用氢气鼓泡3天，过滤除去钯/炭，产物用乙醚沉降，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-谷氨酸两嵌段共聚物。产物脱保护率由1H NMR测定得到，为80.2％；产率为85.7％。
实施例15溴化氢溶液法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸两嵌段共聚物在室温下，将0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺(Mn＝3700)-聚-β-苄基-L-天冬氨酸酯(Mn＝5700，DP＝28)两嵌段共聚物溶于5ml二氯乙酸中，加入溴化氢含量为33wt％的溴化氢/乙酸溶液(密度1.42g/ml)1.5ml，反应液在室温下搅拌60min，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸两嵌段共聚物。脱保护率为91.0％，由1H NMR测定得到；产率为92.0％。
实施例16溴化氢鼓泡法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸两嵌段共聚物。
将0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸苄酯两嵌段共聚物(DPPNIPAM＝32，DPPBLG＝29)溶于5ml三氟乙酸中，冰浴搅拌下将溴化氢气体通入上述溶液中鼓泡30分钟，通入的溴化氢的总摩尔当量为苄基摩尔当量的10倍，停止鼓泡后溶液再在0℃下继续搅拌反应2小时，产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸两嵌段共聚物。产物脱保护率由1H NMR测定得到，为88.6％；产率为91.7％。
实施例17高压氢化还原法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸两嵌段共聚物在高压釜中，加入0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸苄酯两嵌段共聚物(DPPNIPAM＝32，DPPBLA＝28)，用30ml二氧六环和10ml甲醇溶解，再加入少量醋酸和0.1g钯/炭催化剂(钯含量10wt％)，在50℃和1MPa下搅拌3天，过滤除去钯/炭，产物用乙醚沉降，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸两嵌段共聚物。产物脱保护率由1H NMR测定得到，为80.3％；产率为80.9％。
实施例18常压氢气鼓泡还原法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸两嵌段共聚物将0.5g聚N-异丙基丙烯酰胺-聚β-苄基-L-天冬氨酸酯两嵌段共聚物(DPPNIPAM＝32，DPPBLA＝28)，用15ml四氢呋喃和5ml甲醇溶解，再加入少量醋酸和0.1g钯/炭催化剂(钯含量10wt％)，常温常压搅拌下，溶液连续通氢气3天，过滤除去钯/炭，产物用乙醚沉降，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚L-天冬氨酸两嵌段共聚物。产物脱保护率由1HNMR测定得到，为76.1％；产率为83.0％。
权利要求
1.聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物，其特征在于，其构成为聚N-异丙基丙烯酰胺数均分子量为1000～10000；聚氨基酸段为聚L-谷氨酸或聚L-天冬氨酸，数均分子量为1000～30000；聚氨基酸段中氨基酸苄酯的摩尔百分含量为0～90％；该聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物结构式为
2.如权利要求1所述的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物制备方法，其特征在于，其步骤和条件如下1)一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺的合成将摩尔比100∶1∶1.5～10的N-异丙基丙烯酰胺，偶氮二异丁腈和巯基乙胺溶于冷的甲醇中，通过冷冻-真空-熔融循环三次除去体系中的气体后，密封反应容器，50～80℃下，反应24小时，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，真空干燥，得到一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物；2)聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物的合成先将一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺和α-氨基酸-N-羧酸酐分别溶于二甲基亚砜中，聚N-异丙基丙烯酰胺与α-氨基酸-N-羧酸酐的摩尔比为1∶5～200，其中α-氨基酸-N-羧酸酐为γ-苄基-L-谷氨酸酯-N-羧酸酐或β-苄基-L-天冬氨酸酯-N-羧酸酐，然后将其中α-氨基酸-N-羧酸酐和二甲基亚砜溶液加入快速搅拌的聚N-异丙基丙烯酰胺和二甲基亚砜溶液中，得到混合溶液，该混合溶液在20～40℃搅拌72小时，再在乙醇中透析，除去杂质和未反应的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物，得到的胶状固体物用四氢呋喃溶解后，用乙醚沉降，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物；3)聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备在室温下，将聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯溶于二氯乙酸、三氟乙酸，苯或它们的混合溶剂中，然后加入溴化氢含量为25～33wt％的溴化氢/乙酸溶液，溴化氢的摩尔当量为聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯中苄基的摩尔当量的2～10倍，得到反应混合液，把该反应混合液在0～50℃，搅拌5～180min；反应结束后，所得的产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物。
3.如权利要求1所述的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，其步骤和条件如下1)一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺的合成将摩尔比100∶1∶1.5～10的N-异丙基丙烯酰胺，偶氮二异丁腈和巯基乙胺溶于冷的甲醇中，通过冷冻-真空-熔融循环三次除去体系中的气体后，密封反应容器，50～80℃下，反应24小时，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，真空干燥，得到一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物；2)聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物的合成先将一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺和α-氨基酸-N-羧酸酐(NCA)分别溶于二甲基亚砜中，聚N-异丙基丙烯酰胺与NCA的摩尔比为1∶5～200，其中α-氨基酸-N-羧酸酐为γ-苄基-L-谷氨酸酯-N-羧酸酐或β-苄基-L-天冬氨酸酯-N-羧酸酐，然后将α-氨基酸-N-羧酸酐和二甲基亚砜溶液加入快速搅拌的聚N-异丙基丙烯酰胺和二甲基亚砜溶液中，得到混合溶液，该混合溶液在20～40℃搅拌72小时，再在乙醇中透析，除去杂质和未反应的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物，得到的胶状固体物用四氢呋喃溶解后，用乙醚沉降，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物；3)聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备在室温下，将聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯溶于二氯乙酸、三氟乙酸，苯或它们的混合溶剂中，然后连续用溴化氢气体向该溶液中鼓泡15～60min，通入的溴化氢气体的摩尔当量为聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯中苄基摩尔当量的4～20倍，再在0～50℃搅拌1～3小时，反应结束后，所得的产物用乙醚沉降，反复洗涤，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物。
4.如权利要求1所述的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，其步骤和条件如下1)一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺的合成将摩尔比100∶1∶1.5～10的N-异丙基丙烯酰胺，偶氮二异丁腈和巯基乙胺溶于冷的甲醇中，通过冷冻-真空-熔融循环三次除去体系中的气体后，密封反应容器，50～80℃下，反应24小时，产物用乙醚沉降，过滤，洗涤，真空干燥，得到一端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物；2)聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物的合成先将-端为氨基末端的聚N-异丙基丙烯酰胺和α-氨基酸-N-羧酸酐(NCA)分别溶于二甲基亚砜中，聚N-异丙基丙烯酰胺与NCA的摩尔比为1∶5～200，其中α-氨基酸-N-羧酸酐为γ-苄基-L-谷氨酸酯-N-羧酸酐或β-苄基-L-天冬氨酸酯-N-羧酸酐，然后将α-氨基酸-N-羧酸酐和二甲基亚砜溶液加入快速搅拌的聚N-异丙基丙烯酰胺和二甲基亚砜溶液中，得到混合溶液，该混合溶液在20～40℃搅拌72小时，再在乙醇中透析，除去杂质和未反应的聚N-异丙基丙烯酰胺均聚物，得到的胶状固体物用四氢呋喃溶解后，用乙醚沉降，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯两嵌段共聚物；3)聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备将聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸苄酯溶于二氧六环、四氢呋喃、甲醇或它们的混合溶剂中，再加入钯/炭作为催化剂，催化剂中钯含量为5～20wt％，钯/炭作为催化剂用量为聚氨基酸苄酯段质量的10～40％，在20～60℃、0.1～1.5MPa氢气压力下搅拌反应1～3天，反应结束后，滤除钯/炭，滤液中的产物用乙醚沉降，过滤，真空干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物。
5.如权利要求2，3或4所述的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中所述的α-氨基酸-N-羧酸酐为γ-苄基-L-谷氨酸酯-N-羧酸酐。
6.如权利要求2，3或4所述的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中所述的α-氨基酸-N羧酸酐为β-苄基-L-天冬氨酸酯-N-羧酸酐。
全文摘要
本发明涉及聚N－异丙基丙烯酰胺－聚氨基酸两嵌段共聚物及其制备方法。该共聚物构成为聚N－异丙基丙烯酰胺数均分子量为1000～10000；聚氨基酸段为聚L－谷氨酸或聚L－天冬氨酸，数均分子量为1000～30000；聚氨基酸段中氨基酸苄酯的摩尔含量为0～90％。其结构式如上使用溴化氢或催化氢化还原脱除苄基的方法得到聚N－异丙基丙烯酰胺－聚氨基酸两嵌段共聚物，该共聚物在水溶液中具有对温度与pH的双重响应性，其pH响应范围随着聚氨基酸段中的苄基含量不同而变化，能生物降解，且降解残留能通过肾脏直接排除体外，在生物医学和药学方面可作为体内靶向药物释放的载体和可注射型智能响应性水凝胶。
文档编号C08G69/10GK101024697SQ20071005531
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月5日 优先权日2007年2月5日
发明者庄秀丽, 贺超良, 陈学思, 赵长稳, 郭召军, 景遐斌 申请人:中国科学院长春应用化学研究所