本发明属于高分子材料合成领域，具体涉及一种侧基含有胺基的具有lcst行为的离子型聚类肽均聚物的制备方法。
背景技术：
刺激响应性高分子材料由于具有可调控性、智能性等优异的性能，成为了目前的研究热点。这其中聚类肽是一类兼具可降解性及良好的生物相容性特点的高分子材料。近十年来，不论是在基础研究还是应用领域都受到了广泛的关注。
温敏性高分子是一类有着广阔前景的高分子材料，尤其是可溶于水的温敏性高分子，在水作为介质的溶液中具有可逆的相转变温度。为生物医学应用例如药物释放、智能水凝胶、界面化学提供了巨大的发展潜能。大部分的温敏性高分子都存在着最低临界共溶温度(lcst)，例如聚(n-异丙基丙烯酰胺)(pnipam),聚乙二醇接枝甲基丙烯酸聚多肽。具有lcst行为的聚合物是指溶液在加热过程中，聚合物经历从溶解到不溶的相转变过程。基于n-取代甘氨酸为主链的聚类肽高分子模拟了多肽的结构，有着十分广阔的前景。由于类肽有着和多肽相似的主链结构，使得类肽有良好的生物相容性和生物活性。并且氮原子上的氢原子被取代基所取代，类肽没有分子链内和分子链间的氢键以及手性，这导致了类肽相对于多肽有更加柔顺的主链结构。类肽的性质同样也是由取代基的性质所决定的，可以通过侧链结构的设计来调控聚合物的性质，而且根据类肽的合成方法其具有高度可设计性。开环聚合(rop)是除固相合成以外的一种效率高、产率高、可合成高分子量的类肽合成方法，结合聚合物后修饰手段可以进一步对聚类肽进行修饰使其具备多种多样的功能性。所有的这些特点都使得聚类肽成为一种理想的、高度可设计性的刺激响应性聚合物材料。
本发明报道了一系列用开环聚合以及硫醇-烯点击化学修饰方法制备的聚类肽高分子，最终使得侧基含有胺基并且具有lcst行为。而且，聚类肽的相转变由ph值和温度两种主要因素决定，本发明详细研究了影响聚合物相转变的这两种因素。本发明的合成方法的优点有：原料简单易得，成本低，产率高，产品结构稳定，温度响应性易于调控等。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种侧链含胺基具有lcst行为的聚类肽均聚物的制备方法。
根据本发明的实施例，所述化合物为式(i)所示的化合物：
其中，n为40-80之间的数。
本发明关于温度响应性聚类肽的合成方法如下：
(1)乙醛酸与丙烯胺在常温下反应，反应完成后加入盐酸回流，将回流结束后的溶液除水后重结晶，过滤得到n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐。
(2)n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐加入三乙胺与二碳酸二叔丁酯反应得到boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐。
(3)将三氯化磷加入上步反应得到的产物中合环得到n-烯丙基-nca。
(4)n-烯丙基-nca中加入卞胺作为引发剂引发聚合得到聚类肽高分子。
(5)将所得到的高分子与巯基乙胺进行点击化学对侧链上的双键进行修饰，最终得到具有温敏性的离子型聚多肽。
上述合成方法中，步骤(1)中的反应时间为3-5小时，具体可为3小时，4小时，5小时，溶剂是二氯甲烷，在室温下进行反应，反应完成后旋蒸除去二氯甲烷；步骤(1)中的烯丙基与乙醛酸的摩尔比为1:2；步骤(1)中所加入的盐酸浓度为2mol/l，所加入盐酸的物质的量为烯丙胺的1.5-2倍，具体可为1.5倍和2倍；步骤(1)中在110℃下回流24小时，回流完成后旋蒸除去溶剂，在甲醇:四氢呋喃＝30:300ml中并置于冰箱冷冻重结晶过夜，最终过滤真空干燥得到n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐。
上述合成方法中，步骤(2)将水作为溶剂，三乙胺作为催化剂，二碳酸二叔丁酯提供保护基团boc，三乙胺；步骤(2)中二碳酸二叔丁酯物质的量为n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐的3.5-4.5倍，具体可以为3.5倍、4倍、4.5倍；步骤(2)中三乙胺物质的量为n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐的7-8倍，具体为7倍、8倍。步骤(2)在室温下反应过夜即可；步骤(2)反应结束后先用正己烷洗去未反应的二碳酸二叔丁酯，然后用1mol/l的盐酸酸化至ph＝2左右，再用乙酸乙酯萃取出溶液中的boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐，然后用饱和食盐水洗去酸化剩余的盐酸，再加入无水硫酸钠干燥，最后旋蒸除去乙酸乙酯后得到纯净的boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐。
上述合成方法中，步骤(3)中将boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐抽真空去除体系所含水分；步骤(3)中加入无水二氯甲烷作为溶剂；步骤(3)中加入摩尔质量为boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐的2.5倍的三氯化磷；步骤(3)在惰性气体下反应，惰性气体为氮气；步骤(3)在0℃冰水浴中反应3小时；步骤(3)反应结束后除去溶剂，然后用15-20ml无水二氯甲烷萃取出nca；步骤(3)将萃取出的nca除去溶剂后在四氢呋喃:正己烷＝15:150ml中沉降三次提纯。
上述合成方法中，步骤(4)中将苄胺加入nca的溶液中开环聚合；步骤(4)中溶剂为无水二氯甲烷；步骤(4)nca与卞胺的摩尔质量之比为40:1、60:1、80:1；步骤(4)反应温度为50-60℃，具体为50℃、55℃、60℃；步骤(4)反应时间为12-24小时，具体为12小时、24小时；步骤(4)反应结束后在过量的冷的乙醚中沉降，离心干燥后得到聚合物。
上述合成方法中，步骤(5)中将聚合物:安香息二甲醚(dmpa):巯基乙胺＝100:5:500加入dmf中；步骤(5)去除体系中的氧气，并在氮气保护下反应；步骤(5)反应温度为室温；步骤(5)所述光源为紫外光源(波长270nm-400nm)；步骤(5)反应时间为3小时；步骤(5)反应结束后在透析袋中透析三天；步骤(5)透析完成后冻干得到最终的温敏性聚合物。
本发明中所涉及到的化学药品除特殊说明都可从现有的商业途径购买获得，本发明的合成方法成本低，操作简便，设备简单，原料易得。合成得到的温敏性聚类肽高分子材料浊点可由聚合度、浓度、ph值、调控。本发明提供的高分子材料可以应用于生物医药、智能材料等领域，前景广阔，可以满足未来对于多功能化、智能化材料的需求。
附图说明
图1为式所示单体合成1hnmr谱图。
图2为式所示聚类肽的1hnmr谱图。
图3为60聚合度的聚类肽在不同ph值下透光率随温度的变化图。
图4为透光率随着聚合度的变化图。
图5为80聚合度的聚类肽透光率随着温度的变化图。
图6为80聚合度的聚类肽多次升降温过程中透光率与温度的关系。
图7为80聚合度的聚类肽加入不同浓度氯化钠后透光率随着温度的变化图。
具体实施方式
通过实施例进一步说明本发明，但本发明并不限于此。本发明的实施例可以使本专业的技术人员更全面的理解本发明。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。nca聚合转化率通过核磁氢谱测定，bruker500mhz，cdcl3为溶剂，聚合物数均分子量通过凝胶渗透色谱法测定，ssipumpconnectedtowyattoptilabdsp，dmf为溶剂，流速1mlmin-1,测试温度50℃。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、式(ii)所示聚类肽的制备
(1)在1000ml圆底烧瓶中加入180g(1.2mol，质量分数为50％的乙醛酸水溶液)乙醛酸，然后加入600ml二氯甲烷，用注射器边搅拌边缓慢滴加45ml(0.6mol)烯丙胺，室温下反应4小时。反应结束后旋蒸除去二氯甲烷，加入600ml盐酸(2mol/l)110℃下回流18小时。旋蒸除去溶剂后加入90ml甲醇充分溶解后再加入700ml四氢呋喃置于冰箱零下20℃重结晶过夜。将结晶过滤并干燥得到(64.3g，产率70.6％)n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐。核磁氢谱1hnmr(500mhz,d2o)δ:5.81(m,1h),5.43(t,2h),3.79(s,2h),3.64(d,2h)。核磁图见图1。
(2)将30.3g(0.2mol)n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐加入1000ml圆底烧瓶并加入400ml充分溶解，随后将152.7g(0.6mol)二碳酸二叔丁酯加入烧瓶，再加入催化剂三乙胺193ml(1.4mol)，室温下反应18小时。反应结束后先用3×200ml正己烷洗去未反应的二碳酸二叔丁酯，然后用1mol/l的盐酸酸化至ph＝2左右，再用3×150ml乙酸乙酯萃取出溶液中的boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐，然后用3×100ml饱和食盐水洗去酸化剩余的盐酸，再加入无水硫酸钠干燥，最后旋蒸除去乙酸乙酯后得到(27.9g，产率为64.8％)boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐。核磁氢谱1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:5.77(m,1h),5.16(t,2h),3.98(s,2h),3.88(d,2h),1.43(s,9h)。核磁图见图1。
(3)21.5g(0.1mol)boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐加入500ml反应瓶中，抽真空去除体系中的水分，然后加入300ml无水二氯甲烷，在冰水浴搅拌下加入21.7ml(0.25mol)三氯化磷。在氮气保护下反应3小时。反应结束后真空除去溶剂，再加入15ml无水二氯甲烷并过滤，再次真空除去溶剂，得到淡黄色油状液体的粗产物。置于手套箱中加入15ml四氢呋喃，然后将溶液缓慢倒入150ml搅拌中的正己烷，静置澄清后倒掉上清液，真空除去溶剂后重复三次此过程用于纯化nca。最终得到(9.1g，产率65.2％)淡黄色油状液体。核磁氢谱1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:5.78(m,1h),5.34(d,2h),4.07(s,2h),4.01(d,2h).核磁图见图1。
(4)1.41g(10mmol)nca加入100ml反应瓶中，抽真空充氮气，在氮气保护下加入14ml无水四氢呋喃，再加入18.1μl(0.166mmol)苄胺作为引发剂，在55℃下反应24小时即可。反应完成后将溶液加入300ml正己烷中沉降，然后将聚合物离心干燥得到(538mg，产率55.4％)白色粉末。核磁氢谱1hnmr(500mhz):3.7-4.3(bm,4h),5.2(s,1h),5.5-6.0(d,2h).凝胶渗透色谱测得数均分子量5200g/ml，分子量分布1.10，数均聚合度55。核磁图见图2。
(5)将300mg聚合物粉末与15mg的dmpa、1500mg巯基乙胺混合后一同加入10ml的反应瓶中，真空去除体系水氧后充入氮气保护，后加入3mldmf，置于270nm紫外灯下室温反应3小时即可。反应完成后将混合物溶液置于截留分子量为1000da的透析袋在去离子水中透析三天。之后冻干得到(294mg)温敏性聚合物。核磁图见图2。
式(ii)聚合物在浓度为10mg/ml，ph值分别是12.9、13.2、14.0时透光率随着温度的变化如图3a所示。这一系列氨基化聚合物在ph<12.9时在整个加热过程中都具有良好的溶解性。在ph＝13.2值下，随着温度的升高，溶液由澄清变浑浊，透光率在很窄的温度范围内从100％下降到0％，由此可见该聚类肽具有明显的温度响应性，具有lcst行为。在ph值为14.0时，在整个加热过程中体系都不澄清。图3b中，在不同ph值下，其浊点随着ph值升高而降低呈现出一定的规律性，说明聚合物的温度响应性还受到ph值的调控。
实施例1、式(ii)所示聚类肽的制备
(1)在1000ml圆底烧瓶中加入180g(1.2mol，质量分数为50％的乙醛酸水溶液)乙醛酸，然后加入600ml二氯甲烷，用注射器边搅拌边缓慢滴加45ml(0.6mol)烯丙胺，室温下反应4小时。反应结束后旋蒸除去二氯甲烷，加入600ml盐酸(2mol/l)110℃下回流18小时。旋蒸除去溶剂后加入90ml甲醇充分溶解后再加入700ml四氢呋喃置于冰箱零下20℃重结晶过夜。将结晶过滤并干燥得到(64.3g，产率70.6％)n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐。核磁氢谱1hnmr(500mhz,d2o)δ:5.81(m,1h),5.43(t,2h),3.79(s,2h),3.64(d,2h).
(2)将30.3g(0.2mol)n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐加入1000ml圆底烧瓶并加入400ml充分溶解，随后将152.7g(0.6mol)二碳酸二叔丁酯加入烧瓶，再加入催化剂三乙胺193ml(1.4mol)，室温下反应18小时。反应结束后先用3×200ml正己烷洗去未反应的二碳酸二叔丁酯，然后用1mol/l的盐酸酸化至ph＝2左右，再用3×150ml乙酸乙酯萃取出溶液中的boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐，然后用3×100ml饱和食盐水洗去酸化剩余的盐酸，再加入无水硫酸钠干燥，最后旋蒸除去乙酸乙酯后得到(27.9g，产率为64.8％)boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐。核磁氢谱1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:5.77(m,1h),5.16(t,2h),3.98(s,2h),3.88(d,2h),1.43(s,9h).
(3)21.5g(0.1mol)boc保护的n-烯丙基取代甘氨酸盐酸盐加入500ml反应瓶中，抽真空去除体系中的水分，然后加入300ml无水二氯甲烷，在冰水浴搅拌下加入21.7ml(0.25mol)三氯化磷。在氮气保护下反应3小时。反应结束后真空除去溶剂，再加入15ml无水二氯甲烷并过滤，再次真空除去溶剂，得到淡黄色油状液体的粗产物。置于手套箱中加入15ml四氢呋喃，然后将溶液缓慢倒入150ml搅拌中的正己烷，静置澄清后倒掉上清液，真空除去溶剂后重复三次此过程用于纯化nca。最终得到(9.1g，产率65.2％)淡黄色油状液体。核磁氢谱1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:5.78(m,1h),5.34(d,2h),4.07(s,2h),4.01(d,2h).
(4)1.41g(10mmol)nca加入100ml反应瓶中，抽真充氮气，在氮气保护下加入14ml无水四氢呋喃，再加入13.3μl(0.125mmol)苄胺作为引发剂，在55℃下反应24小时即可。反应完成后将溶液加入300ml正己烷中沉降，然后将聚合物离心干燥得到(611mg，产率65.4％)白色粉末。核磁氢谱1hnmr(500mhz):3.7-4.3(bm,4h),5.2(s,1h),5.5-6.0(d,2h).凝胶渗透色谱测得数均分子量6200g/ml，分子量分布1.09，数均聚合度79。
(5)将300mg聚合物粉末与15mg的dmpa、1500mg巯基乙胺混合后一同加入10ml的反应瓶中，真空去除体系水氧后充入氮气保护，后加入3mldmf，置于270nm紫外灯下室温反应3小时即可。反应完成后将混合物溶液置于截留分子量为1000da的透析袋在去离子水中透析三天，期间不断更换去离子水。之后冻干得到(328mg)温敏性聚合物。
式(iii)聚合物在浓度为10mg/ml，ph值为13.6时透光率随着温度的变化如图4所示，随着温度的升高，溶液由澄清变浑浊，透光率在20℃左右的范围内内从100％下降到0％，由此可见该聚类肽具有明显的温度响应性，具有lcst行为。同时在图5中，可以看到在不同聚合度下，其浊点随着dp升高而降低呈现出一定的规律性，说明聚合物的温度响应性还受到聚合度dp的调控。在图6中，聚合物在ph值为13.6，浓度10mg/ml下进行多次升降温循环，令我们所感兴趣的是该聚合物有很好的可逆性，在多次加热降温循环后仍可以达到透光率从100％到0％的变化。在图7中，我们向聚合物溶液中加入了不同浓度的氯化钠，可以看到氯化钠对于聚合物lcst行为是没有影响的。
实施例iv,制备聚合度为40的聚类肽
实验步骤同实施例1，只是引发剂的量改为26微升(该体系中，卞胺与步骤(3)中得到的白色晶体的摩尔份数比为1:40)。