Br（φ）nsted磷酸催化NCAs开环聚合反应研究

摘要

多肽作为一类重要的生物聚合材料，已经在生物医学领域得到广泛应用，如用作组织工程支架，药物递送基质和生物传感器响应材料。因此，具有明确结构的多肽的合成已经引起了化学家的强烈关注。尽管通过可控开环聚合制备结构明确的多肽已取得了显著的进展，但在温和的条件下，使用稳定的催化剂在相对较短的时间内进行α-氨基酸N-羧酸酐(NCAs)的开环聚合(ROP)仍然具有挑战性。本文引入具有双功能性的Br(φ)nsted磷酸与苯胺组成催化体系，催化γ-苄基-L-谷氨酸-N-羧酸酐(BLG-NCA)开环可控聚合。
　　通过改进实验反应条件和反应的后处理方法，成功的制备了(S)-1，1'-联萘-2，2'-二基磷酸氢盐。优化偶联反应的条件，在联二萘酚的3，3'位分别引入给电子取代基（甲基、甲氧基），拉电子取代基（五氟苯基），以及较大位阻取代基(2-萘基)，合成得到(S)-3，3'-二(2-萘基)-2，2'-二(甲氧基甲基)-1，1'-联萘、(S)-3，3'-二(2-萘基)-2，2'-二（甲氧基甲基）-1，1'-联萘、(S)-3，3'-二（甲基）-2，2'-二（甲氧基甲基）-1，1'-联萘、(S)-3，3'-二(五氟苯基)-2，2'-二（甲氧基甲基）-1，1'-联萘、(S)-3，3'-二(甲氧基)-2，2'-二(甲氧基甲基)-1，1'-联萘。改进水解反应条件（温度、溶剂和盐酸的浓度），极大促进了水解效率，成功得到游离的酚羟基。最后，在较高温度下加热回流、酸洗以及色谱分离纯化成功制备了(S)-3，3'-二(甲氧基)-1，1'-联萘-2，2，-二基磷酸氢盐(3，3'-OCH3-BNPH)、(S)-3，3'-二(2-萘基)-1，1'-联萘-2，2'-二基磷酸氢盐(3，3'-C10H7-BNPH)、(S)-3，3'-二(甲基)-1，1'-联萘-2，2'-二基磷酸氢盐(3，3'-CH3-BNPH)、(S)-3，3'-二(五氟苯基)-1，1'-联萘-2，2'-二基磷酸氢盐(3，3'-C6F5-BNPH)四种不同取代基的手性磷酸。
　　利用红外BLG-NCA单体中羰基的吸收强度值作为内标，其吸收强度值与转化率呈线性关系，构建了一个准确、高效、方便的聚合转化率计算方法。通过优化联二萘磷酸3，3'位的取代基，挖掘出3，3'-OCH3-BNPH/苯胺组成的催化体系成功引发了BLG-NCA的可控开环聚合。优化聚合反应溶剂和温度，确定了最优溶剂（二氯甲烷）和最优温度(25℃)。在2.5h内可以完全转化单体/引发剂为50∶1的投料比，所得聚合物的分子量(Mn)为10.2kg/mol，分子量分布((D)）为1.06。调整单体的投料比，可以很好聚合单体/引发剂为150∶1的投料比，所得聚合物分子量高达27.8kg/mol，分子量分布((D)）为1.08。
　　聚合动力学研究，表明3，3'-OCH3-BNPH/苯胺催化体系引发BLG-NCA开环聚合过程，单体转化率与分子量呈一级线性关系(R2=0.9922)。3，3'-OCH3-BNPH能与多种具有不同官能团的苯胺衍生物（苄胺、对甲基苯胺、对溴苯胺等）及脂肪伯胺（正己胺、叔丁胺、金刚烷胺等）可控催化BLG-NCA的开环聚合，得到分子量分布为D=1.08-1.18，显示了该催化体系的广泛适用性。因此，该催化体系可提供一个平台，该平台能够快速制备用于生物医学的末端官能化的PBLG和嵌段共聚物。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚肽及NCAs的概述

1．1．1 聚肽的应用及合成的一般方法

1．2 NCAs的制备及纯化方法

1．3 NCAs的可控／活性开环聚合研究

1．3．1 硅氮烷衍生物催化剂

1．3．2 三甲基硅烷基硫醚催化体系

1．3．3 多个胺联合催化体系

1．3．4 氢键作用的催化体系

1．3．5 受阻路易斯酸碱对催化剂

1．4 Br?nsted酸在聚合反应中的应用

1．4．1 Br?nsted酸碱理论的概念及应用

1．4．2 催化内酯单体聚合反应

1．5 课题的提出及内容

1．5．1 课题的目的及意义

1．5．2 课题的研究内容

第二章 Br?nsted磷酸的制备

2．1 引言

2．2．1 主要试剂

2．3 实验部分

2．3．2 3,3’-双取代的 1,1’-联二萘酚衍生的手性磷酸的合成

2．4 结果与讨论

2．4．2 (S)-3，3’-二(甲氧基)-1，1’-联萘-2，2’-二基磷酸氢盐

2．4．3 (S)-3，3’-二(2-萘基)-1，1’-联萘-2，2’-二基磷酸氢盐

2．4．4 (S)-3，3’-二(甲基)-1，1’-联萘-2，2’-二基磷酸氢盐

2．4．5 (S)-3，3’-二(五氟苯基)-1，1’-联萘-2，2’-二基磷酸氢盐

2．5 本章小结

第三章 Br?nsted磷酸催化NCAs开环聚合反应研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 NCA单体的合成

3．2．4 NCA单体开环聚合

3．2．5 动力学研究方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 建立单体聚合转化率的方法

3．3．2 Br?nsted酸／苯胺催化体系筛选

3．3．3 (R)-BNPH-OCH3／苯胺催化效果的考察

3．3．4 催化体系中Br?nsted酸的优化

3．3．5 (S)-BNPH-OCH3磷酸／苯胺催化体系聚合反应条件的优化

3．3．6 聚合动力学研究

3．3．7 (S)-BNPH-OCH3与多种胺组合催化BLG-NCA开环聚合

3．3．8 (S)-BNPH-OCH3／苯胺催化体系单体适用性考察

3．4 本章小结

第四章 全文总结及展望

4．1 全文总结

4．2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者简介及导师简介