受阻型非金属路易斯酸碱对可控催化NCAs开环聚合反应研究

摘要

聚肽具有独特的二级结构，优异的自组装性能与良好的生物相容性，在中siRNA递送，组织工程支架等生物工程领域有重要的应用。α-氨基酸-N-羧基内酸酐(α-amino acid N-carboxyanhydrides，NCAs)开环聚合法(Ring-opening polymerization，ROP)，是制备聚肽最常用的方法。为了制备具有不同构造、带有功能性基团的聚肽，构建NCAs开环可控/活性聚合催化体系至关重要。尽管出现了一些活性聚合体系，但是能被广泛采用的催化体系相对较少。因此，开发新的NCAs开环可控/活性聚合催化体系，尤其是有机催化体系有重要意义。
　　本文采取引入Fmes2BF与苯胺等大位阻伯胺组成受阻路易斯酸碱对(FLPs)的策略，构建Glu-NCA开环可控聚合催化体系。首先，采用内标法，建立了一个操作简便、高效的聚合反应转化率计算方法。通过对筛选一系列不同位阻、酸性的硼烷，发现Fmes2BF/苯胺可以成功引发Glu-NCA可控开环聚合。随后，优化了二氧化碳排放等反应条件，使聚合反应转化率提升到99％，得到了分子量(Mn)为1.19 kg/mol，分子量分布(D)为1.28的聚合物。通过聚合反应动力学的研究，表明Fmes2BF/苯胺催化体系引发Glu-NCA聚合的反应过程中，聚合物的分子量与分子量分布呈一级线性关系(R2=0.9626)。随着路易斯酸加入由0.5当量增加至2当量，聚合反应表观速率由0.036 min-1降至0.0036 min-1。使用对位带不同取代基的苯胺等路易斯碱，与Fmes2BF组成的催化体系也具有催化NCAs开环聚合的可控性。通过核磁共振氢谱，硼谱对Fmes2BF/苯胺催化Glu-NCA的聚合反应过程进行监测。分别捕捉到只有Fmes2BF与聚合物链末端氨基相互作用形成了FLP，才会产生的信号变化。并通过制备Glu-NCA开环反应中间体，加以验证。基于机理研究，提出了FLP为末端的链增长机制。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 NCAs及聚肽的概述

1．1．1 聚肽应用及合成一般的方法

1．2 NCAs及聚肽的化学合成方法

1．3 NCAs的可控／活性聚合有机催化体系及反应机理

1．3．1 三甲基硅胺及三甲基硅硫酚催化剂

1．3．2 “联合胺”催化剂

1．3．3 产生氢键的有机催化剂

1．3．4 伯胺催化体系的优化

1．4 CLP及FLP在聚合反应中的应用

1．4．1 路易斯酸碱对概念、应用

1．4．2 FLP引发二烯烃类单体的反应

1．4．3 FLP催化环酯类单体聚合反应

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 FLP催化NCAs开环聚合反应研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 表征方法

2．2．3 转化率校准曲线的测定

2．2．4 Glu-NCA，Lys-NCA，Asp-NCA的合成

2．2．5 硼烷的合成

2．2．6 α-氨基-β-苄酯-L-天冬氨酰苯胺中间体的合成

2．2．7 (S)-1，1’-联萘-2，2’-二基磷酸氢盐的合成

2．2．8 聚合反应的一般步骤

2．2．9 动力学研究方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 转化率计算方法的建立

2．3．2 多种路易斯酸／苯胺催化体系的筛选

2．3．3 Fmes2BF／苯胺催化体系聚合反应条件的优化

2．3．4 Fmes2BF加入当量的优化

2．3．5 Fmes2BF／多种路易斯碱的催化体系

2．3．6 Fmes2BF／苯胺催化体系单体适用性考察

2．3．7 聚合反应动力学研究

2．3．8 聚合反机理研究

2．3．9 小结

第三章 Brφnsted酸-Fmes2BF／苯胺共催化体系聚合反应研究

3．1 引言

3．2 Tu-S-Fmes2BF／苯胺共催化体系聚合反应研究

3．3 BNPH与Fmes2BF／苯胺共催化体系聚合反应研究

3．4 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

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介