環形聚（n-乙烯基己內酰胺）及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于功能高分子材料領域，具體涉及一種環形聚（N-乙烯基己內酰胺)和一 種環上帶有羥基的環形聚（N-乙烯基己內酰胺)、它們的制備方法、以及環上帶有羥基的環 形聚（N-乙烯基己內酰胺)在合成含有環形聚（N-乙烯基己內酰胺）的環形與線形嵌段共聚 物(蝌蚪形嵌段共聚物）合成中的應用。
【背景技術】
[0002] 環形聚合物是一類沒有端基的特殊拓撲結構聚合物，其分子鏈上的單元具有等同 性，與相應的線形聚合物前體相比，環形聚合物具有更高的密度，更低的特性粘度，更小的 摩擦系數，更高的玻璃化轉變溫度以及更大的折射系數，在溶液中具有更小的流體動力學 半徑，并且環形高分子的結晶速度遠大于線形大分子的結晶速度。線形聚合物在體內可以 通過"蛇形"的方式穿過腎小球的納米微孔，而環形聚合物由于其獨特的結構難以按這種方 式通過，因此分子量大于腎排泄閾值的環形聚合物能夠在血液中停留更長的時間，這就大 大提高了它的生物利用度，能更有效地在腫瘤部位富集。由于這些特有的性質，環形聚合物 作為一種新型功能聚合物材料，在生物醫藥、材料改性以及納米科技等領域有著重要的應 用前景。環形聚合物的制備主要有"擴環聚合"和"線形聚合物的分子內成環"兩種方法， 用"擴環聚合"方法制備環形聚合物，不會形成線形副產物，但合成時間較長，需要特殊的單 體或催化劑。兩端功能化的線形聚合物的分子內"首尾"連接成環是制備環形聚合物的另 一主要方法，用這種方法合成環形聚合物的關鍵是如何使成環反應高效進行，由于兩端功 能化的線形聚合物端基官能團的反應活性較低，而且存在著聚合物鏈間偶合為線形聚合 物的副反應，因此反應必須在極稀溶液中進行以減少聚合物鏈間的偶合，由此方法制備環 狀聚合物往往產率極低，而且后處理需要除去大量的溶劑，較為繁瑣。
[0003] 聚（N-乙烯基己內酰胺）（PNVCL)是一種具有兩親性、無毒性、生物相容性、非離子 特性和溫度響應性的聚合物，其低臨界溶解溫度（LCST)在生理溫度（32°C?40°C )范圍內， 不同于大多數的聚丙烯酰胺，PNVCL的水解不產生有毒的小分子胺，因此它在生物醫藥領域 具有廣闊的應用前景；與目前研究最多的溫度響應性聚合物--聚（N-異丙基丙烯酰胺） (PNIPAM)的單體相比，PNVCL的單體N-乙烯基己內酰胺（NVCL)價格較便宜。基于NVCL的 聚合物具有較大的實際應用價值，但目前關于基于NVCL聚合物的研究多集中在線形聚合 物方面，文獻檢索未見有關環形聚（N-乙烯基己內酰胺）（PNVCL)的研究報道。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提供環形聚（N-乙烯基己內酰胺)，所說環形聚（N-乙烯基己內酰 胺)為環形聚（N-乙烯基己內酰胺)c-PNVCL，以及帶有一個羥基的環形聚（N-乙烯基己內酰 胺）（c-PNVCL)-OH ;本發明還提供上述兩種環形聚（N-乙烯基己內酰胺）的制備方法，以及 提供帶有一個羥基的環形聚（N-乙烯基己內酰胺）的應用。
[0005] 本發明所提供的兩種環形聚（N-乙烯基己內酰胺)，一種為環形聚（N-乙烯基己內 酰胺）c-PNVCL，另一種為帶有一個羥基的環形聚（N-乙烯基己內酰胺）（c-PNVCL)-OH，其分 子結構分別如下：
【主權項】
1. 環形聚（N-乙烯基己內酰胺），其特征在于：一種為環形聚（N-乙烯基己內酰胺） c-PNVCL，另一種為帶有一個羥基的環形聚（N-乙烯基己內酰胺）（c-PNVCL)-OH，其分子結 構如下：
式c-PNVCL和（c-PNVCL) -0H中n= 20 ?200。
2. 如權利要求1所說的環形聚（N-乙烯基己內酰胺）c-PNVCL和帶有一個羥基的環形 聚（N-乙烯基己內酰胺）（c-PNVCL)-OH的制備方法，其特征在于按如下步驟： a. 將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體積比為 1:2. 5?3. 0:5?8;在0?5°C和攪拌下，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與丙炔醇和三乙胺溶液的體積比是1:2?2. 5,其中丙炔醇與2-氯丙 酰氯的體積比為1:1. 5?2. 0 ;滴畢，在0?5°C攪拌反應30?60min，室溫攪拌反應10? 16h，過濾，濾液用飽和NaHC03溶液分三次洗滌濾液，并用無水硫酸鎂干燥有機相，過濾，蒸 出溶劑，分離粗產物制得末端帶有炔基的原子轉移自由基聚合引發劑alkynyl-Cl; b. 制得末端帶有炔基、分子中含羥基的原子轉移自由基聚合引發劑 alkynyl(_0H)-C1 ; c. 制得5, 5, 7, 12, 12, 14-六甲基-1，4, 8, 11-四氮雜環十四烷水合物Me6Cyclam; d. 在反應容器中加入N-乙烯基己內酰胺，抽真空充氮氣多次后，在氮氣保護下加入 CuCl、CuCl2、Me6Cyclam、二氧六環和異丙醇的混合溶劑，其中N-乙烯基己內酰胺、CuCl、 CuCljPMe6Cyclam的質量比為1000?1030:6?8:1:20?23,每ml二氧六環和異丙醇的 混合溶劑溶有1?4gN-乙烯基己內酰胺，二氧六環和異丙醇的體積比為1:10?12 ;抽真 空充氮氣30?60min，加入引發劑alkynyl-Cl或者alkynyl(-0H) -C1，其中引發劑與N-乙 烯基己內酰胺的質量比為1:1000?1030,30?35°C反應1?3h，產物用蒸餾水溶解，過濾， 濾液放入截留分子量為3500的透析袋中透析5?8天，減壓蒸出水后，真空干燥制得末端 帶有炔基的聚（N-乙烯基己內酰胺）alkynyl-PNVCL-Cl或者alkynyl(-OH)-PNVCL-Cl; e?將疊氮化鈉加入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，疊氮化鈉和alkynyl-PNVCL-Cl或者alkynyl(-0H) -PNVCL-C1)的 質量比為1:25?30,40?45°C，攪拌反應45?50h，減壓蒸出二甲基甲酰胺，剩余物用四 氫呋喃溶解后，經氧化鋁柱層析、二氯甲烷為洗脫劑，除去殘留的疊氮化鈉，蒸餾濃縮后，真 空干燥制得兩末端各帶有炔基和疊氮基的聚（N-乙烯基己內酰胺）alkynyl-PNVCL-N3或者alkynyl(-0H) -PNVCL-N3; f?將alkynyl-PNVCL_N3或者alkynyl(-0H) -PNVCL-N3溶于蒸饋水中，每ml蒸饋水 溶有0? 01?0? 05galkynyl-PNVCL-N3或者alkynyl(-0H) -PNVCL-N3,在28?32°C攪拌 下，加入抗壞血酸鈉和CuS04 ? 5H20，所加抗壞血酸鈉、CuS04 ? 5H20和alkynyl-PNVCL-隊或 者alkynyl(-〇H)-PNVCL-N3的質量比為0? 1?0? 3:0. 05?0? 08:1，28?33°C攪拌反應 20?28h，減壓蒸出溶劑，剩余物用四氫呋喃溶解后，經氧化鋁柱層析、二氯甲烷為洗脫劑， 除去銅鹽催化劑，蒸餾濃縮后，真空干燥制得環形聚（N-乙烯基己內酰胺）c-PNVCL或者 (c-PNVCL)-OH。
3. 如權利要求2所說的制備方法，其特征在于步驟a中所得的末端帶有炔基的原子轉 移自由基聚合引發劑alkynyl-Cl粗產物用娃膠柱層析分離，石油醚：乙酸乙酯=50:1。
4. 含有一個羥基的環形聚（N-乙烯基己內酰胺）（c-PNVCL)-0H的應用，其特征在于用 于引發乙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、DL-丙交酯和e-己內酯中的任意一種的開環聚合， 合成含有環形聚（N-乙烯基己內酰胺）的蝌蚪形嵌段共聚物。
【專利摘要】環形聚(N-乙烯基己內酰胺)及其制備方法和應用，屬功能高分子材料領域。首次獲得兩種形聚(N-乙烯基己內酰胺)c-PNVCL和(c-PNVCL)-OH。本發明結合原子轉移自由基聚合、超分子自組裝和點擊化學，在較高濃度下進行線形前體的關反應，從而實現了形聚(N-乙烯基己內酰胺)的高效高產率制備。本發明制備的(c-PNVCL)-OH能引發乙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、DL-丙交酯和ε-己內酯中的任意一種的開聚合，合成含有形聚(N-乙烯基己內酰胺)的蝌蚪形嵌段共聚物，這些蝌蚪形嵌段共聚物在生物醫藥領域具有潛在的應用價值。c-PNVCL和(c-PNVCL)-OH的分子結構如下：式c-PNVCL和(c-PNVCL)-OH中n＝20～200。
【IPC分類】C08F126-06, C08G63-08, C08F8-48, C08G63-685, C08F8-30, C08G63-06
【公開號】CN104558270
【申請號】CN201410817398
【發明人】畢韻梅, 楊耀宗, 胡敏奇, 邵立東, 李 杰, 何福喜, 劉玲琪
【申請人】云南師范大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月24日