专利名称：含有聚氨基保护(n-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺的聚合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺的聚合物及其制 备方法。
背景技术：
在用于载药体系的高分子材料的研究中，温敏性高分子由于其独特的性质而受到 广泛的关注。(Huang， H.; Remsen， E. E.; Kowalewski， T. Nanocagcs Derived from Shell Cross-Linked Micelle Templates, /」m. CZ em. <Soc. 1999， 121， 3805.; Liu， S.; Weaver, J. V. M.; Tang， Y. Synthesis of Shell Cross-Linked Micelles with pH-Responsive Cores Using ABC Triblock Copolymers, Afoowno/ecw/es， 2002， 35， 6121)所谓温敏性高分子，是 指该高分子具有一个特定的温度区间(LCST)，当温度低于LCST时，该高分子材料 表现为亲水性；而当温度升高至LSCT以上时，该高分子材料迅速转变为疏水性，该 过程可逆。由于含有温敏性组分的共聚物在LSCT上下能方便迅速的实现胶束和非胶 束的转变，因此，含有温敏性组分的高分子材料在药物的运载和控制释放方面具有广 阔的应用前景。
一般来说，具有温度敏感性的高分子具有如下结构特征首先，该高分子必须具 有亲水性的基团，尤其是具有N， O等能与水形成氢键的原子或原子团；其次，该分 子还必须具有适当的疏水基团，主要是垸基或芳香基。在低温时，此类高分子由于与 水形成氢键而易于溶解；高温时，氢键被破坏，由于疏水性基团的存在而变得不溶。
现有的温敏性高分子很多，其中最具有代表性的就是聚N-异丙基丙烯酰胺 (PNIPAM)。然而，现有的温敏性材料中很少同时具有温敏性和侧链官能团。而侧 链官能团在药物的连接和运输中同样具有非常重要的作用。(Chytil， P.; Etrych， T.; Konak， C. Properties of HPMA copolymer-doxorubicin conjugates with pH隱con加lled activation: Effect of polymer chain modification, Co"fro/. 2006， 115,26.; Line, B.R.; Mitra， A.; Nan， A. H. Targeting tumor angiogenesis: comparison of peptide and polymer-peptide conjugates, / Wwc/. 2005， 46， 1552)目前研究人员一般采取用具有侧链官能团
的物质与温敏性物质共聚或者是将温敏性高分子用其他功能性小分子修饰的方法来 得到同时具有温敏性和官能团的材料。虽然方法可行，但无疑增加了合成，表征以及
在药物控制释放中的难度。
发明内容
本发明的目的是提供含有聚氨基保护(N -二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺的聚合 物及其制备方法。
本发明提供的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺的聚合物，其 结构通式如式I所示，
、々&
(式I)
上述式I结构通式中，R为C2-C10的烷基，X为疏水性基团，选自下述基团中 的任意一种C3-C20的垸基，含有0、 N、 S或卤素中的一种或任意几种的C3-C20 的烷基，C3-C20的芳基，含有O、 N、 S或卤素中的一种或任意几种的C3-C20的芳 基；/选自0-200的任一整数，m选自0-200的任一整数，"选自0-200的任一整数， 且m和w不能同时为0; 6表示嵌段共聚，co表示无规共聚。
式I结构通式中，当/#0时，含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰 胺组分的聚合物如式I所示。
当/=0时，含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺的聚合物如式II 所示。
(式II)
本发明提供的制备式I结构通式所示的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲 基丙烯酰胺组分的聚合物的方法，包括如下步骤
1)以N， N-二环己基碳二亚胺为縮合剂，在N-羟基琥珀酰亚胺存在的条件下， 将甘氨酸二肽甲基丙烯酸和式VII结构通式所示的二胺于有机溶剂中反应，得到VIII结构通式所示的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺;<formula>formula see original document page 8</formula>
(式VII)
<formula>formula see original document page 8</formula>
(式VIII)
2)在氩气或氮气气氛中及引发剂及链转移剂存在的条件下，将步骤1)得到的式 VIII结构通式所示的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺于溶剂中进行可逆 加成断裂转移聚合反应，得到式III结构通式所示的化合物；
<formula>formula see original document page 8</formula>
(式m)
引发剂为N,N-偶氮二异丁腈或4,4'-偶氮二 (4-腈基戊酸)，链转移剂为4 代苯甲酸酯基-4-腈基戊酸(CPAD);
3)将步骤2)得到的式III结构通式的化合物进行氨基的去保护反应，得到式I 结构通式所示的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺的聚合物。
上述制备方法的步骤1)中，N， N-二环己基碳二亚胺与甘氨酸二肽甲基丙烯酸 的用量为摩尔比1,2: 1， N-羟基琥珀酰亚胺与甘氨酸二肽甲基丙烯酸的用量为摩尔比 的用量为摩尔比l: 1，甘氨酸二肽甲基丙烯酸和式VII结构通式所示的二胺的摩尔比
为l: 1。有机溶剂的用量以甘氨酸二肽甲基丙烯酸和式vn结构通式所示的二胺在溶
剂完全溶解为准。该步骤的反应温度为10-35°C，反应时间为24h;所用有机溶剂为 N，N-二甲基甲酰胺；
步骤2)中，引发剂与链转移剂的用量比为摩尔比1: 10 2: 1，链转移剂与步 骤1)得到的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺的摩尔比为1: 20-1: 400。 该步骤的反应温度为50-80°C，反应时间为24h;所用溶剂为水或N,N-二甲基甲酰胺 (DMF);通过调节链转移剂和步骤l)得到的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺)的投料比，可得到分子量或者组分含量不同的聚合物。该步骤的聚合反应 完毕后，可用液氮迅速终止反应，透析除去杂质并减压除去溶剂后，得到产物。
步骤3)中，反应温度为0-3(TC，反应时间为小于48h。该步骤为氨基的去保护 反应，可按照常规方法在pH值《5或pH值》9的条件下进行。根据不同的反应浓度 和反应时间，可部分或全部脱掉式III结构通式所示化合物中的X。当该步骤的反应时 间为48h以上，式III结构通式化合物中的氨基完全脱保护，得到式IV结构通式所示 的化合物。
本发明提供的制备式II结构通式所示的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲 基丙烯酰胺组分的聚合物的方法，与以上制备方法完全相同，仅在步骤2)中，选用 4-二硫代苯甲酸酯基-4-腈基戊酸聚乙二醇酯(PEG-CTA)作为链转移剂，该乙二醇酯 的数均分子量为1000到10000之间；因而步骤2)反应完毕后，得到式V结构通式所 示的化合物；
(式V)
按照前述制备式I结构通式所示化合物的方法，步骤3)反应完毕后即得到式II 结构通式所示的目标产物。当该步骤的反应时间为48h以上时，式V结构通式化合物 中的氨基完全脱保护，得到式VI结构通式所示的化合物。
(式VI)
本发明提供的含有聚氨基保护(N -二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺的聚合物，可通 过调节分子链的组成精确的控制该聚合物的LCST，使之达到需要的温度。本发明提
(式IV)
9供的制备方法，可以通过调节初始原料的投料比，精确控制目标聚合物的分子量以及
分子链的组成。其中，共聚物的数均分子量在5000至100000之间。其中在含有PEG 的共聚物中，PEG的数均分子量在2000至10000之间。在含有聚(N-二胺)甘氨酸 二肽甲基丙烯酰胺组分的共聚物中，该组分的摩尔含量在0%至50%之间。该聚合物 具有温度敏感性，且侧链含有氨基，可通过胶束和化学键两种形式实现在同一种聚合 物上以物理和化学的方式同时载药，从而可以同时携带具有不同性质的药物或者其他 活性小分子，弥补了现有的温敏性聚合物仅能通过胶束方式载药的不足，在药物的运 载与释放中具有很高的应用价值。
图1为本发明实施例1和实施例2中制备得到的化合物的&核磁表征谱图 NMR)。
图2为本发明的实施例2中制备得到的化合物PEG-6-PBEMAGG的LCST随该 化合物中PBEMAGG链长的变化图。
图3为本发明的实施例2中制备得到的化合物PEG-6-(PBEMAGG-co-PEMAGG) 的LCST随PBEMAGG链段脱保护程度不同的变化图。
具体实施例方式
本发明提供的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺的聚合物，可 以是均聚物、嵌段共聚物或无规共聚物。该聚合物中可包含有聚乙二醇(PEG)链段 和聚(N-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺链段。其中，聚乙二醇(PEG)链段是通过含 有PEG的大分子链转移剂与聚(N-Boc-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺衍生物进行 可逆加成断裂转移(RAFT)聚合得到。聚(N-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺链段 是通过将聚氨基保护(N-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺脱保护得到。聚氨基保护 (N-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺中的保护基也可用某些疏水性的药物分子代替。 本发明提供的连接有特定氨基保护基团的聚(N-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺 的化合物具有温度敏感性，具有最低临界溶解温度(LCST)。在含有氨基保护基团的 聚(N-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺的共聚物中，LCST随着聚氨基保护(N-Boc-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺组分含量的变化在一定范围内具有线性关系。该类聚 氨基保护(N-Boc-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺衍生物的含量增加，LSCT变低； 该类聚氨基保护(N-Boc-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺衍生物含量减少，LCST变 咼。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。 实施例1、制备(N-叔丁基碳酸酯基(Boc)-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺(BEMAGG)
1) 制备(N-叔丁基碳酸酯基(Boc)-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺(BEMAGG)制备将lmol的甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺溶于DMF中，加入1.2mol的N， N-二
环己基碳二亚胺和lmol的N-羟基琥珀酰亚胺。室温搅拌lh，然后加入lmol的(Boc)-乙二胺，室温反应24h。抽滤去掉沉淀，溶液倾倒入乙醚中，所得沉淀干燥即得到(N-叔丁基碳酸酯基(Boc)-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺(BEMAGG)。该化合物在重水(D20)中的iH核磁表征谱图。H NMR)如图1A所示，可知该化合物结构正确。
2) 制备聚(N-叔丁基碳酸酯基(Boc)-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺(PBEMAGG)
将4-二硫代苯甲酸酯基-4-腈基戊酸(CPAD) 17mg， (N-Boc-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺(BEMAGG) ， 4,4'-偶氮二(4-腈基戊酸)(V501) 5mg溶于30ml水中。冷冻下抽去空气，氩气保护。在5(TC下反应24h。反应完成后于液氮中终止反应，纯水透析2天，冷冻干燥除去溶剂后，得到聚(N-叔丁基碳酸酯基(Boc)-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺(PBEMAGG)。
该反应的最终单体转化率为70%左右，可通过控制初始BEMAGG与CPAD的投料摩尔比来控制产物的分子量。当投料摩尔比为20时，产物数均分子量为5000;投料比为40时，产物数均分子量为10000;投料比为80时，产物数均分子量为20000;投料比为200时，产物数均分子量为500000;投料比为400时，产物数均分子量为100000。
3) 制备聚(N-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺(PEMAGG)和PBEMAGG-co-PEMAGG
将步骤2)制备得到的PBEMAGG溶于30ml水中，冰水浴中加入lml TFA (三氟乙酸)，自然升至室温反应一定时间。反应完成后向体系中加入固体碳酸钠调节pH值至8，纯水透析两天，冷冻干燥出去溶剂，得到产物。
根据反应时间不同，可得到不同脱保护程度的产物，即PEMAGG百分含量在0 100%之间的PBEMAGG-co-PEMAGG。在4"C的反应温度下，当反应时间为lh时，PBEMAGG的脱保护程度为20%左右(即有20%的PBEMAGG中的X脱保护为氨基)，反应时间按为2h时，PBEMAGG的脱保护程度为30%左右，当反应时间超过48小时，基本可完全脱保护，得到PEMAGG。
实施例2、制备PEG-6-PBEMAGG
111) 制备PEG-6-PBEMAGG
将数均分子量为1000的4-二硫代苯甲酸酯基-4-腈基戊酸乙二醇酯(PEG-CTA)8.5mg，实施例1的步骤1)制备得到的(N-Boc-乙二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺(BEMAGG) ， 4,4'-偶氮二(4-腈基戊酸)(V501) lmg溶于30ml水中。冷冻下抽去空气，氩气保护。在8(TC下反应24h。反应完成后于液氮中终止反应，纯水透析2天，冷冻干燥除去溶剂得到产物。该聚合物在重水(D20)中的}H核磁表征谱图('HNMR)如图1B所示，表明该聚合物结构正确。
该反应的最终单体转化率为60%左右，可以通过控制初始BEMAGG和PEG-CTA的投料比来控制产物的分子量。当投料摩尔比(BEMAGG: PEG-CTA)为20时，产物数均分子量为5000;投料比为40时，产物数均分子量为10000;投料比为80时，产物数均分子量为20000;投料比为200时，产物数均分子量为500000;投料比为400时，产物数均分子量为100000。
图2为PEG-6-PBEMAGG的LCST随该化合物中PBEMAGG链长(即重复单元数)的变化图；其中，L (PBEMAGG) =17表示BEMAGG的重复单元数为17，如曲线a所示，其他各图示同上所述。该图中横坐标为温度rC，纵坐标为紫外透过率17%，根据测量LCST的吸光光度法，在紫外透过率为50。/。时对应的温度值即为该化合物的LCST，可知当该化合物中BEMAGG的重复单元数分别为17、 20、 25、 32和40时，所对应的LCST分别为42°C、 38.6°C、 34.3°C、 29.1。C和22.8°C。
2) 制备PEG-6-PEMAGG和PEG-&-(PBEMAGG-co-PEMAGG)
将PEG-6-PBEMAGG溶于30ml水中，冰水浴中加入lmlTFA，自然升至室温反应一定时间。反应完成后向体系中加入固体碳酸钠调节pH值至8，纯水透析两天，冷冻干燥除去溶剂得到产物。该聚合物在重水(D20)中的，H核磁表征谱图。HNMR)如图1C所示，表明该聚合物结构正确。
反应时间为lh时，脱保护程度为10%，反应时间为2h时，脱保护程度为22%，反应时间为4h时，脱保护程度为35%，反应时间为10h时，脱保护程度为50%，反应时间48h以上时，完全脱保护。
图3为PEG-6-(PBEMAGG-co-PEMAGG)的LCST随PBEMAGG链段脱保护程度不同的变化图。其中，当PEG-6-PBEMAGG中PEG分子量为2000， BEMAGG重复单元数为32时，未脱保护、脱保护程度为22%和脱保护程度为35%时，所对应的LCST分别为29.rC、 31.8。C和40.rC，分别如曲线a、 b和c所示。
权利要求
1、含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺的聚合物，其结构通式如式I所示，(式I)所述式I结构通式中，R为C2-C10的烷基，X选自下述基团中的任意一种C3-C20的烷基，含有O、N、S或卤素中的一种或任意几种的C3-C20的烷基，C3-C20的芳基，含有O、N、S或卤素中的一种或任意几种的C3-C20的芳基；l选自0-200的任一整数，m选自0-200的任一整数，n选自0-200的任一整数，且m和n不能同时为0。
2、根据权利要求1所述的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺 的聚合物，其特征在于所述式I结构通式中，/#0时，含有聚氨基保护(N-二胺) 甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺组分的聚合物如式I所示。(式I)
3、根据权利要求1所述的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺 的聚合物，其特征在于所述式I结构通式中，/=0时，含有聚氨基保护(N-二胺) 甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺组分的聚合物如式II所示。<formula>formula see original document page 3</formula>
4、 一种制备权利要求2所述的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺的聚合物的方法，包括如下步骤1)以N， N-二环己基碳二亚胺为縮合剂，在N-羟基琥珀酰亚胺存在的条件下， 将甘氨酸二肽甲基丙烯酸和式VII结构通式所示的二胺于有机溶剂中反应，得到式 VIII结构通式所示的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺；<formula>formula see original document page 3</formula>2)在氩气或氮气气氛中及引发剂及链转移剂存在的条件下，将所述步骤1)得到的式vni结构通式所示的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺于溶剂中进行 可逆加成断裂转移聚合反应，得到式m结构通式所示的化合物；(式m)所述引发剂为N，N-偶氮二异丁腈或4,4'-偶氮二 (4-腈基戊酸)，链转移剂为4-二硫代苯甲酸酯基-4-腈基戊酸；3)将所述步骤2)得到的式III结构通式的化合物进行氨基的去保护反应，得到 式I结构通式所示的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺的聚合物。
5、 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述步骤l)中，N， N-二环 己基碳二亚胺与甘氨酸二肽甲基丙烯酸的摩尔比1.2: 1， N-羟基琥珀酰亚胺与甘氨酸 二肽甲基丙烯酸的用量为摩尔比的摩尔比l: 1，甘氨酸二肽甲基丙烯酸和式VII结构通式所示的二胺的摩尔比为1: 1;所述步骤2)中，引发剂与链转移剂的用量比为摩尔比1: 10 2: 1，链转移剂 与所述步骤1)得到的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺的摩尔比为1:20-1: 400。
6、 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述步骤l)中，反应温度为10-35°C，反应时间为24h;所述步骤2)中，反应温度为50-80°C，反应时间为24h; 所述步骤3)中，反应温度为0-3(TC，反应时间小于48h。
7、 根据权利要求4-6任一所述的制备方法，其特征在于所述步骤l)中，有机 溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述步骤2)中，溶剂为水或N,N-二甲基甲酰胺。
8、 一种制备权利要求3所述的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯 酰胺的聚合物的方法，包括如下步骤1)以N， N-二环己基碳二亚胺为縮合剂，在N-羟基琥珀酰亚胺存在的条件下， 将甘氨酸二肽甲基丙烯酸和式VII结构通式所示的二胺于有机溶剂中反应，得到式 VIII结构通式所示的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺；N 丽2 H(式VII)oH H N\ zN、N HR XO(式VIII)2)在氩气或氮气气氛中及引发剂及链转移剂存在的条件下，所述步骤1)得到的 氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺于溶剂中进行可逆加成断裂转移聚合反 应，得到式V结构通式所示的化合物；(式V)所述引发剂为N,N-偶氮二异丁腈或4,4'-偶氮二 (4-腈基戊酸)，链转移剂为4-二硫代苯甲酸酯基-4-腈基戊酸聚乙二醇酯；3)将所述步骤2)得到的式V结构通式的化合物进行氨基的去保护反应，得到 式II结构通式所示的含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二钛甲基丙烯酰胺的聚合物。
9、 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述步骤l)中，N， N-二环 己基碳二亚胺与甘氨酸二肽甲基丙烯酸的摩尔比1.2: 1， N-羟基琥珀酰亚胺与甘氨酸 二肽甲基丙烯酸的用量为摩尔比的摩尔比l: 1，甘氨酸二肽甲基丙烯酸和式vn结构通式所示的二胺的摩尔比为1: 1;所述步骤2)中，引发剂与链转移剂的摩尔比1: 10 2: 1，链转移剂与所述步 骤1)得到的氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲级丙烯酰胺的摩尔比为1: 20-1: 400。
10、 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述步骤l)中，反应温度 为10-35°C，反应时间为24小时；所述步骤2)中，反应温度为50-8(TC，反应时间为24小时； 所述步骤3)中，反应温度为0-3(TC，反应时间小于48小时。
11、 根据权利要求8-10任一所述的制备方法，其特征在于所述步骤l)中，有 机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述步骤2)中，溶剂为水或N,N-二甲基甲酰胺，所述4-二硫代苯甲酸酯基-4-腈基戊酸聚乙二醇酯的数均分子量为1000-10000。
全文摘要
本发明公开了一类含有聚氨基保护(N-二胺)甘氨酸二肽甲基丙烯酰胺的聚合物及其制备方法。该聚合物的结构通式如式I所示，其中R为C2-C10的烷基，X为含有或不含O、N、S或卤素中的一种或任意几种的C3-C20的烷基或芳基；l为0-200的任一整数，m为0-200的任一整数，n为0-200的任一整数，且m和n不能同时为0。本发明提供的制备方法，可精确控制目标聚合物的分子量以及分子链的组成。所得聚合物具有温度敏感性，且侧链含有氨基，可同时携带具有不同性质的药物或者其他活性小分子，弥补了现有的温敏性聚合物仅能通过胶束方式载药的不足，在药物的运载与释放中具有很高的应用价值。
文档编号C08F22/38GK101659720SQ20081011882
公开日2010年3月3日 申请日期2008年8月25日 优先权日2008年8月25日
发明者甘志华, 魏振柯 申请人:中国科学院化学研究所