环形聚（n-乙烯基己内酰胺）及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种环形聚（N-乙烯基己内酰胺)和一 种环上带有羟基的环形聚（N-乙烯基己内酰胺)、它们的制备方法、以及环上带有羟基的环 形聚（N-乙烯基己内酰胺)在合成含有环形聚（N-乙烯基己内酰胺）的环形与线形嵌段共聚 物(蝌蚪形嵌段共聚物）合成中的应用。
【背景技术】
[0002] 环形聚合物是一类没有端基的特殊拓扑结构聚合物，其分子链上的单元具有等同 性，与相应的线形聚合物前体相比，环形聚合物具有更高的密度，更低的特性粘度，更小的 摩擦系数，更高的玻璃化转变温度以及更大的折射系数，在溶液中具有更小的流体动力学 半径，并且环形高分子的结晶速度远大于线形大分子的结晶速度。线形聚合物在体内可以 通过"蛇形"的方式穿过肾小球的纳米微孔，而环形聚合物由于其独特的结构难以按这种方 式通过，因此分子量大于肾排泄阈值的环形聚合物能够在血液中停留更长的时间，这就大 大提高了它的生物利用度，能更有效地在肿瘤部位富集。由于这些特有的性质，环形聚合物 作为一种新型功能聚合物材料，在生物医药、材料改性以及纳米科技等领域有着重要的应 用前景。环形聚合物的制备主要有"扩环聚合"和"线形聚合物的分子内成环"两种方法， 用"扩环聚合"方法制备环形聚合物，不会形成线形副产物，但合成时间较长，需要特殊的单 体或催化剂。两端功能化的线形聚合物的分子内"首尾"连接成环是制备环形聚合物的另 一主要方法，用这种方法合成环形聚合物的关键是如何使成环反应高效进行，由于两端功 能化的线形聚合物端基官能团的反应活性较低，而且存在着聚合物链间偶合为线形聚合 物的副反应，因此反应必须在极稀溶液中进行以减少聚合物链间的偶合，由此方法制备环 状聚合物往往产率极低，而且后处理需要除去大量的溶剂，较为繁琐。
[0003] 聚（N-乙烯基己内酰胺）（PNVCL)是一种具有两亲性、无毒性、生物相容性、非离子 特性和温度响应性的聚合物，其低临界溶解温度（LCST)在生理温度（32°C?40°C )范围内， 不同于大多数的聚丙烯酰胺，PNVCL的水解不产生有毒的小分子胺，因此它在生物医药领域 具有广阔的应用前景；与目前研究最多的温度响应性聚合物--聚（N-异丙基丙烯酰胺） (PNIPAM)的单体相比，PNVCL的单体N-乙烯基己内酰胺（NVCL)价格较便宜。基于NVCL的 聚合物具有较大的实际应用价值，但目前关于基于NVCL聚合物的研究多集中在线形聚合 物方面，文献检索未见有关环形聚（N-乙烯基己内酰胺）（PNVCL)的研究报道。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供环形聚（N-乙烯基己内酰胺)，所说环形聚（N-乙烯基己内酰 胺)为环形聚（N-乙烯基己内酰胺)c-PNVCL，以及带有一个羟基的环形聚（N-乙烯基己内酰 胺）（c-PNVCL)-OH ;本发明还提供上述两种环形聚（N-乙烯基己内酰胺）的制备方法，以及 提供带有一个羟基的环形聚（N-乙烯基己内酰胺）的应用。
[0005] 本发明所提供的两种环形聚（N-乙烯基己内酰胺)，一种为环形聚（N-乙烯基己内 酰胺）c-PNVCL，另一种为带有一个羟基的环形聚（N-乙烯基己内酰胺）（c-PNVCL)-OH，其分 子结构分别如下：
【主权项】
1. 环形聚（N-乙烯基己内酰胺），其特征在于：一种为环形聚（N-乙烯基己内酰胺） c-PNVCL，另一种为带有一个羟基的环形聚（N-乙烯基己内酰胺）（c-PNVCL)-OH，其分子结 构如下：
式c-PNVCL和（c-PNVCL) -0H中n= 20 ?200。
2. 如权利要求1所说的环形聚（N-乙烯基己内酰胺）c-PNVCL和带有一个羟基的环形 聚（N-乙烯基己内酰胺）（c-PNVCL)-OH的制备方法，其特征在于按如下步骤： a. 将丙炔醇和三乙胺溶于二氯甲烷中，丙炔醇、三乙胺和二氯甲烷的体积比为 1:2. 5?3. 0:5?8;在0?5°C和搅拌下，滴加2-氯丙酰氯的二氯甲烷溶液，所加入2-氯丙 酰氯的二氯甲烷溶液与丙炔醇和三乙胺溶液的体积比是1:2?2. 5,其中丙炔醇与2-氯丙 酰氯的体积比为1:1. 5?2. 0 ;滴毕，在0?5°C搅拌反应30?60min，室温搅拌反应10? 16h，过滤，滤液用饱和NaHC03溶液分三次洗涤滤液，并用无水硫酸镁干燥有机相，过滤，蒸 出溶剂，分离粗产物制得末端带有炔基的原子转移自由基聚合引发剂alkynyl-Cl; b. 制得末端带有炔基、分子中含羟基的原子转移自由基聚合引发剂 alkynyl(_0H)-C1 ; c. 制得5, 5, 7, 12, 12, 14-六甲基-1，4, 8, 11-四氮杂环十四烷水合物Me6Cyclam; d. 在反应容器中加入N-乙烯基己内酰胺，抽真空充氮气多次后，在氮气保护下加入 CuCl、CuCl2、Me6Cyclam、二氧六环和异丙醇的混合溶剂，其中N-乙烯基己内酰胺、CuCl、 CuCljPMe6Cyclam的质量比为1000?1030:6?8:1:20?23,每ml二氧六环和异丙醇的 混合溶剂溶有1?4gN-乙烯基己内酰胺，二氧六环和异丙醇的体积比为1:10?12 ;抽真 空充氮气30?60min，加入引发剂alkynyl-Cl或者alkynyl(-0H) -C1，其中引发剂与N-乙 烯基己内酰胺的质量比为1:1000?1030,30?35°C反应1?3h，产物用蒸馏水溶解，过滤， 滤液放入截留分子量为3500的透析袋中透析5?8天，减压蒸出水后，真空干燥制得末端 带有炔基的聚（N-乙烯基己内酰胺）alkynyl-PNVCL-Cl或者alkynyl(-OH)-PNVCL-Cl; e?将叠氮化钠加入alkynyl-PNVCL-Cl或者alkynyl(-OH)-PNVCL-Cl)的二 甲基甲酰胺溶液，每ml二甲基甲酰胺溶有0. 2?0. 5galkynyl-PNVCL-Cl或者 alkynyl(-0H) -PNVCL-C1，叠氮化钠和alkynyl-PNVCL-Cl或者alkynyl(-0H) -PNVCL-C1)的 质量比为1:25?30,40?45°C，搅拌反应45?50h，减压蒸出二甲基甲酰胺，剩余物用四 氢呋喃溶解后，经氧化铝柱层析、二氯甲烷为洗脱剂，除去残留的叠氮化钠，蒸馏浓缩后，真 空干燥制得两末端各带有炔基和叠氮基的聚（N-乙烯基己内酰胺）alkynyl-PNVCL-N3或者alkynyl(-0H) -PNVCL-N3; f?将alkynyl-PNVCL_N3或者alkynyl(-0H) -PNVCL-N3溶于蒸馈水中，每ml蒸馈水 溶有0? 01?0? 05galkynyl-PNVCL-N3或者alkynyl(-0H) -PNVCL-N3,在28?32°C搅拌 下，加入抗坏血酸钠和CuS04 ? 5H20，所加抗坏血酸钠、CuS04 ? 5H20和alkynyl-PNVCL-队或 者alkynyl(-〇H)-PNVCL-N3的质量比为0? 1?0? 3:0. 05?0? 08:1，28?33°C搅拌反应 20?28h，减压蒸出溶剂，剩余物用四氢呋喃溶解后，经氧化铝柱层析、二氯甲烷为洗脱剂， 除去铜盐催化剂，蒸馏浓缩后，真空干燥制得环形聚（N-乙烯基己内酰胺）c-PNVCL或者 (c-PNVCL)-OH。
3. 如权利要求2所说的制备方法，其特征在于步骤a中所得的末端带有炔基的原子转 移自由基聚合引发剂alkynyl-Cl粗产物用娃胶柱层析分离，石油醚：乙酸乙酯=50:1。
4. 含有一个羟基的环形聚（N-乙烯基己内酰胺）（c-PNVCL)-0H的应用，其特征在于用 于引发乙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、DL-丙交酯和e-己内酯中的任意一种的开环聚合， 合成含有环形聚（N-乙烯基己内酰胺）的蝌蚪形嵌段共聚物。
【专利摘要】环形聚(N-乙烯基己内酰胺)及其制备方法和应用，属功能高分子材料领域。首次获得两种形聚(N-乙烯基己内酰胺)c-PNVCL和(c-PNVCL)-OH。本发明结合原子转移自由基聚合、超分子自组装和点击化学，在较高浓度下进行线形前体的关反应，从而实现了形聚(N-乙烯基己内酰胺)的高效高产率制备。本发明制备的(c-PNVCL)-OH能引发乙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、DL-丙交酯和ε-己内酯中的任意一种的开聚合，合成含有形聚(N-乙烯基己内酰胺)的蝌蚪形嵌段共聚物，这些蝌蚪形嵌段共聚物在生物医药领域具有潜在的应用价值。c-PNVCL和(c-PNVCL)-OH的分子结构如下：式c-PNVCL和(c-PNVCL)-OH中n＝20～200。
【IPC分类】C08F126-06, C08G63-08, C08F8-48, C08G63-685, C08F8-30, C08G63-06
【公开号】CN104558270
【申请号】CN201410817398
【发明人】毕韵梅, 杨耀宗, 胡敏奇, 邵立东, 李 杰, 何福喜, 刘玲琪
【申请人】云南师范大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日