CN113307963B - 一种合成缩水甘油基线形聚合物的方法 - Google Patents

一种合成缩水甘油基线形聚合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种合成缩水甘油基线形聚合物的方法，以缩水甘油酯为单体，将羟基以羧酸酯的形式保护起来，避免缩水甘油单体上的羟基在聚合过程中发生额外的链转移反应，在聚合完成后经碱性醇解脱保护，从而获得结构明确、分子量可控、分散度窄的线形聚缩水甘油。以手性单体为原料，所得聚缩水甘油酯与线形聚缩水甘油均具有良好的立构规整性和区域规整性。缩水甘油酯与其他非缩水甘油酯类单体的无规共聚产物，经碱性醇解后，可以实现共聚物侧链上自由羟基(或与其他官能团)的近乎无规分布，为聚合后修饰提供了多个反应位点。当聚合反应为嵌段共聚时，还可以获得缩水甘油基两亲性或双亲水性嵌段共聚物，有利于共聚物在可控药物释放方面的应用。

Description

一种合成缩水甘油基线形聚合物的方法
技术领域
本发明属于聚合物合成技术领域，尤其涉及一种合成缩水甘油基线形聚合物的方法。
背景技术
聚乙二醇(PEG，又称聚环氧乙烷)具有优异的水溶性和生物相容性，广泛应用于食品、卫生、医药、化工等诸多领域，并被美国食品和药物管理局所认可。将PEG通过化学修饰与表面、药物或生物分子等共价连接，即聚乙二醇化(PEGylation)，能够显著提高被修饰物的溶解性，延长半衰期，减少免疫原性和抗原性，降低毒性等。这一策略成为解决蛋白质、多肽类生物制药在临床应用中常遇到半衰期短、免疫原性强等问题的有效方法。然而，PEG在应用过程中也存在一些不足之处，主要表现为，线形PEG官能度低，最多仅包含两个可修饰的端基位点；分子量较小(达到400g/mol)的PEG寡聚物在生物体代谢过程中体现出一定的肾毒性；PEG修饰的蛋白质药物可能引起部分机体产生相应抗体。针对上述问题的常用解决策略包括，发展多官能度PEG的合成方法，在PEG主链上引入可修饰的官能团；进行生物优化，建立PEG修饰的最优方法；同时，寻求PEG的可能性替代物，以期望既保有原PEG聚合物的优良性能，又能克服PEG应用中存在的局限性。近年来，聚缩水甘油因具有与PEG相似的醚键主链结构(-R-O-R-)，且每个结构单元均携带一个自由羟基基团，而备受关注。相较PEG，聚缩水甘油具有更佳的水溶性、生物相容性，与PEG相媲美的防污性，成为补充甚至替代PEG相关应用的重要潜在聚合物。此外，聚缩水甘油主链上的丰富羟基，可通过有机取代反应转换成羧基、叠氮基、烯丙基或硫醇等活性更高的官能团，从而促进聚缩水甘油在生物医学领域的应用，如生物分子封装、储存和运输等。
超支化聚缩水甘油(hbPG)可直接由缩水甘油单体经阴离子开环多支化聚合制得。然而，所得产物的结构一般难以控制，特别是当分子量较大时，支化点的分布与支化链长均不可控。相较之下，线形聚缩水甘油(linPG)结构明确，分子量可控，在生物医学及制药方面也获得了大量研究。但目前仅有寡聚二甘油和三甘油实现了商业化，且商业产品中往往含有环状或支化结构杂质。hbPG的合成可通过一步法完成，而linPG的合成路线往往需要两步法，因此合成工艺更为复杂，其大规模工业化放大试验有待探究。实验室中合成linPG通常需要将缩水甘油单体的羟基预先保护起来，在聚合完成后脱除保护基，释放羟基。常用的含保护基团的缩水甘油单体主要包括三甲基硅基缩水甘油醚(TMSGE)，乙氧基乙基缩水甘油醚(EEGE)、叔丁基缩水甘油醚(tBGE)和烯丙基缩水甘油醚(AGE)等，这些保护基团能够耐受环氧单体聚合所需的强碱性条件，并在聚合完成后于酸性条件下水解即可释放羟基，获得linPG。其中含缩醛保护基团的EEGE单体，可在温和的酸性条件下脱保护，因而在实验室中备受青睐。
聚缩水甘油醚类衍生物的酸性水解不失为合成linPG的有效方法，但存在以下几点弊端。首先，硅醚、烷基醚等醚类保护基，需要强酸性条件才能脱除保护基，而这一条件很可能导致聚醚主链发生降解，弱酸性条件仅适用于缩醛类保护基，这种单体需额外合成；其次，体系中的强酸可能与水解生成的羟基发生酯化反应，使水解反应进程难以控制；此外，酸性催化剂容易在产物中残留，难以从聚缩水甘油分子中去除，对后续产物干燥过程造成不利影响，如导致分子间羟基失水生成醚键，从而降低成品质量。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种合成缩水甘油基线形聚合物的方法，能够避免缩水甘油单体上的羟基在聚合反应过程中发生额外的链转移反应，获得线形聚缩水甘油。
根据本发明的第一个方面，提出了一种合成缩水甘油基线形聚合物的方法，包括以下步骤：
S1：惰性气氛中，向包含至少一种酯键官能化的环氧单体加入催化引发体系进行聚合反应，得缩水甘油酯基聚合物；
S2：将S1制得的聚合物溶于醇溶液，加入纯碱进行醇解反应，得缩水甘油基线形聚合物；
所述催化引发体系包括羟基化合物与无金属Lewis酸碱对；所述无金属Lewis酸碱对包括有机碱和烷基硼。
在本发明的一些实施方式中，当所述环氧单体为缩水甘油酯类单体时，所述线形聚合物为线形聚缩水甘油。
在本发明的一些优选的实施方式中，当所述环氧单体为缩水甘油酯类单体和非缩水甘油酯类单体且所述聚合反应为混合共聚时，所述线形聚合物为缩水甘油基聚醚无规共聚物。
在本发明的一些更优选的实施方式中，当所述环氧单体为缩水甘油酯类单体和非缩水甘油酯类单体且所述聚合反应为嵌段共聚时，所述线形聚合物为缩水甘油基聚醚嵌段共聚物。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述缩水甘油酯单体选自脂肪酸碳原子数为2～18的脂肪酸缩水甘油酯，所述脂肪酸缩水甘油酯选自(1)rac-直链脂肪酸缩水甘油酯、(2)R-直链脂肪酸缩水甘油酯、(3)S-直链脂肪酸缩水甘油酯的任意一种；具体结构式如下：
Figure BDA0003105133020000031
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述非缩水甘油酯类单体包括但不限于(1)环氧乙烷、(2)直链烷基环氧乙烷(烷基碳原子数1至20)、(3)直链烷基缩水甘油醚(烷基碳原子数1至16)、(4)异丙基缩水甘油醚、(5)叔丁基缩水甘油醚、(6)2-乙基己基缩水甘油醚、(7)苯基缩水甘油醚、(8)苄基缩水甘油醚、(9)烯丙基缩水甘油醚、(10)炔丙基缩水甘油醚、(11)甲基丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种。具体结构式如下：
Figure BDA0003105133020000032
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述羟基化合物包括但不限于(1)甲醇及直链烷基醇、(2)异丙醇、(3)2-丁醇、(4)叔丁醇、(5)苯酚及1-苯基直链烷基醇、(6)烯丙基醇及直链端烯1-醇、(7)2-烯丙氧基乙醇、(8)3-甲基-3-丁烯-1-醇、(9)炔丙基醇、(10)胆固醇、(11)薄荷醇、(12)5-乙基-1,3-二噁烷-5-甲醇、(13)3-二甲氨基-1-丙醇、(14)直链全氟醇、(15)桦木醇、(16)水、(17)正烷基二醇、(18)对苯二甲醇、(19)甘油、(20)1,1,1-三(羟甲基)丙烷、(21)季戊四醇、(22)山梨醇、(23)双季戊四醇、(24)三季戊四醇、(25)葡萄糖、(26)蔗糖、(27)乙烯和乙烯醇共聚物、(28)5-降冰片烯-2-甲醇中的任意一种。所述直链烷基醇的碳原子数为2～18；所述1-苯基直链烷基醇的烷基碳原子数为1～10；所述直链端烯1-醇的饱和碳原子数为2～10；所述直链全氟醇的碳原子数为2～12；所述正烷基二醇的碳原子数为1～18，具体结构式如下：
Figure BDA0003105133020000041
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述有机碱包括但不限于三级胺类(DABCO)、脒类(DBN,DBU)和磷腈碱(BEMP,tBuP1,tBuP2,EtP2,tBuP4)等的任意一种。具体结构式如下：
Figure BDA0003105133020000042
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述烷基硼包括但不限于三异丙基硼烷(TiPrB)和其它三(直链)烷基硼烷(TAB；碳链长度从1至8)中的任意一种。具体结构式如下：
Figure BDA0003105133020000043
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述羟基化合物、所述有机碱与所述烷基硼的摩尔比为1：(0.01～3)：(0.01～5)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述Lewis酸碱对用量可根据设计分子量及所需反应时间调整。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述烷基硼与所述有机碱的摩尔比为(0.2～5)：1。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述环氧单体在所述催化引发体系中的浓度为(3～10)mol/L。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述聚合反应在本体中或溶剂中进行，所述溶剂选自苯、甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯、γ-丁内酯中的任意一种。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述聚合反应的温度为室温，反应时间为8h～96h；所述室温为20℃～30℃。
在本发明的一些更优选的实施方式中，S2中，所述醇溶液选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇中的任意一种。
在本发明的一些更优选的实施方式中，S2中，所述纯碱为选自氢氧化钾、氢氧化钠、1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)或1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)中的一种。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述醇解反应的温度为25℃～60℃，醇解时间为4h～48h。
本发明的有益效果为：
1.本发明合成方法中，以缩水甘油酯为单体，将羟基以羧酸酯的形式保护起来，避免缩水甘油单体上的羟基在聚合反应过程中发生额外的链转移反应，在聚合完成后经碱性醇解脱保护，从而获得结构明确、分子量可控、分散度窄的线形聚缩水甘油。而传统聚缩水甘油制备中，直接进行缩水甘油的阴离子开环聚合，仅能得到超支化聚缩水甘油，且产物结构和分子量一般难以控制。
2.本发明的方法中，聚合反应与醇解反应均具有选择性：缩水甘油酯的开环聚合在无金属Lewis酸碱对催化体系可以高效可控进行，无酯交换等破坏性反应，使得羧酸酯结构在聚合后完整保留；碱性醇解仅作用于聚缩水甘油酯的侧基，对主链结构无不良影响。
3.本发明所采用的缩水甘油酯单体，例如R-丁酸缩水甘油酯和S-丁酸缩水甘油酯，商业来源广，价格较为低廉或合成相对简便，为立构规整性线形聚缩水甘油的合成提供了便利条件。
4.本发明所采用的无金属Lewis酸碱对催化体系对手性缩水甘油酯单体的聚合具有区域选择性。在开环过程中，活性链增长末端选择性进攻单体上位阻较小的亚甲基碳原子，实现聚合物结构的头-尾相连。同时，这一过程不涉及手性碳的构型翻转，从而方便地合成一系列具有良好立构规整性和区域规整性的线形聚缩水甘油。
5.相较缩水甘油醚类聚合物的酸性水解，碱性醇解更有利于工业化生产(如由聚醋酸乙烯酯醇解合成聚乙烯醇)。本发明实现了缩水甘油酯类单体的可控开环聚合，这一过程与碱性醇解结合将有利于实现(立构规整性)线形聚缩水甘油的批量化合成。
6.根据需要选用不同的羟基化合物类引发剂，可以方便合成端基官能化，以及嵌段、星形、接枝等具有各种拓扑结构特征的缩水甘油基聚合物。
7.本发明的方法中，缩水甘油酯与其他非缩水甘油酯类单体的无规共聚产物，经碱性醇解后，可以将缩水甘油结构引入聚醚主链，既能提高共聚物的水溶性，还能增加共聚物的可修饰位点，扩大应用范畴。
8.本发明的方法中，缩水甘油酯与其他非缩水甘油酯类单体的嵌段共聚产物，经碱性醇解后，可以获得缩水甘油基两亲性或双亲水性共聚物，有利于共聚物在可控药物释放方面的应用。
9.酯键在环氧单体的经典催化体系中极易发生酯交换反应，本发明以酯基官能化的环氧单体为原料，成功将羧酸酯引入聚醚链侧基，充分抑制聚合物侧链的酯交换反应，进而通过碱性醇解实现线形聚缩水甘油的可控合成。这一方法突破了传统线形聚缩水甘油的合成依赖于缩水甘油醚类单体的开环聚合和酸性水解的局限性，使线形聚缩水甘油的合成条件更适用于大批量生产的工艺要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为实施例11中聚(R-丁酸缩水甘油酯)的13C NMR谱图。
图2为实施例11中聚(R-丁酸缩水甘油酯)的醇解产物-聚(S-缩水甘油)的13C NMR谱图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，缩水甘油酯单体的转化率和聚合物结构特征由Bruker AV400液体核磁共振仪测得，溶剂为氘代氯仿，聚缩水甘油以氘代二甲亚砜(DMSO-d8)为溶剂。聚合产物的分子量及分子量分散度由体积排除色谱(SEC)测得，仪器采用Waters 1515型泵和HR-2、HR-4、HR-6系列色谱柱，以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为流动相，柱温50℃，流速1mL/min，以一系列聚环氧乙烷标准样品做校准曲线。以下实施例中配方所述分数均为摩尔组分。
实施例1
本实施例实现了一种α-苄基-ω-羟基线形聚缩水甘油的合成。S1：以苯甲醇为引发剂、无金属Lewis酸碱对为催化剂，在本体中实施rac-乙酸缩水甘油酯的开环聚合；S2：碱性醇解，具体过程为：
在惰性气氛中，将1份(摩尔份)苯甲醇、30份rac-乙酸缩水甘油酯、0.05份三甲基硼烷以及0.01份tBuP1依次加入干燥的玻璃反应器中搅拌均匀(其中单体初始浓度为9.7mol/L)，室温反应24h。1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.6kg/mol，分散度为1.14。
将所得聚合产物溶于甲醇(聚合物浓度为0.1g/mL)，加入NaOH 1.5份，室温反应4h。醇解反应结束后，浓缩反应液，加入THF反向沉淀，收集沉淀物，干燥即得。1H NMR测得酯基水解程度为100％，SEC测得粗产物分子量为3.0kg/mol，分散度为1.16。本实施例中羟基化合物、有机碱和烷基硼的摩尔比为1：0.01：0.05。
实施例2
本实施例改变实施例1中的Lewis酸碱对用量，催化引发体系中羟基化合物、有机碱和烷基硼的摩尔比为1：1：2，具体为加入1份磷腈碱tBuP1和2份三甲基硼烷，单体聚合时间缩短至8h，其余保持不变。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.8kg/mol，分散度为1.16。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.0kg/mol，分散度为1.14。
实施例3
本实施例改变实施例1中的Lewis酸碱对用量，催化引发体系中羟基化合物、有机碱和烷基硼的摩尔比为1：3：0.6，具体为加入3份磷腈碱tBuP1和0.6份三甲基硼烷，延长聚合反应时间至48h，其余保持不变。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.8kg/mol，分散度为1.15。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.0kg/mol，分散度为1.14。
实施例4
本实施例将实施例1中有机碱更换为三级胺DABCO，延长聚合反应时间至48h，其余保持不变。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.8kg/mol，分散度为1.16。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.0kg/mol，分散度为1.15。
实施例5
本实施例将实施例1中有机碱更换为DBU，其余保持不变。第一步聚合反应结束后，1HNMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.7kg/mol，分散度为1.16。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.1kg/mol，分散度为1.16。
实施例6
本实施例将实施例1中三甲基硼更换为三异丙基硼烷，延长聚合反应时间至48h，其余保持不变。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.6kg/mol，分散度为1.18。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.3kg/mol，分散度为1.13。
实施例7
本实施例将实施例2中rac-乙酸缩水甘油酯的摩尔份数增加至200份，保持体系中羟基化合物、有机碱和烷基硼的摩尔比为1：1：2，延长聚合反应时间至96h；增加第二步醇解反应的NaOH摩尔份数至10份，提高醇解温度至45℃，其余不变。第一步聚合反应结束后，1HNMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为12.3kg/mol，分散度为1.12。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为6.7kg/mol，分散度为1.15。
实施例8
本实施例加入THF，将实施例1中乙酸缩水甘油酯的初始聚合浓度调整为3mol/L，聚合反应时间延长至72h，其余不变。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.7kg/mol，分散度为1.13。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.3kg/mol，分散度为1.15。
实施例9
本实施例加入甲苯，将实施例1中乙酸缩水甘油酯的初始聚合浓度调整为7mol/L，聚合时间延长至36h，其余保持不变。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.6kg/mol，分散度为1.13。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.1kg/mol，分散度为1.15。
实施例10
本实施例将实施例2中的rac-乙酸缩水甘油酯单体替换为硬脂酸缩水甘油酯，第一步聚合时间延长至96h，第二步醇解反应时间延长至48h。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为8.9kg/mol，分散度为1.14。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.1kg/mol，分散度为1.15。
实施例11
本实施例将实施例1中的乙酸缩水甘油酯单体替换为R-丁酸缩水甘油酯。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.0kg/mol，分散度为1.12。如图1所示，从聚合产物13C NMR谱图上聚醚主链的亚甲基、次甲基以及侧链ɑ-亚甲基可知，所得聚(R-丁酸缩水甘油酯)具有良好的立构规整性，其中[mm]％＝97％。这一结果说明环氧的开环过程不涉及手性碳的构型翻转，在聚合反应过程中，活性链末端选择性进攻单体的亚甲基碳原子，实现聚合物结构的头-尾相连，因此该催化体系对此类缩水甘油酯类单体的聚合具有区域选择性。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.0kg/mol，分散度为1.18。同样地，如图2所示，由醇解产物的13C NMR谱图可知，聚(R-缩水甘油)的[mm]％为97％，这说明醇解产物沿袭了原聚(R-丁酸缩水甘油酯)的立体构型，即醇解过程对聚合物的立构规整性没有影响，表明我们成功合成了立构规整性的线形聚缩水甘油。
实施例12
本实施例将实施例7中的引发剂由苯甲醇替换为1,1,1-三(羟甲基)丙烷，合成三臂线形聚缩水甘油。第二步提高醇解温度至60℃，其余条件保持不变。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为11.2kg/mol，分散度为1.12。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.8kg/mol，分散度为1.19。
实施例13
本实施例将实施例1中的引发剂苯甲醇替换为5-降冰片烯-2-甲醇，合成α-降冰片烯基-ω-羟基线形聚缩水甘油。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.8kg/mol，分散度为1.13。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.0kg/mol，分散度为1.18。
聚合物链上的碳碳双键可以进行后修饰、后聚合及氢化反应，拓展了聚合物的用途。通过选用双键官能化的羟基类引发剂，本实施例方便地合成端基官能化的线形聚缩水甘油。
实施例14
本实施例将实施例1中碱性醇解所用的催化剂NaOH替换为1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)，将醇解时间延长至12h，其余不变。第一步聚合反应结束后，1HNMR测得单体转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为5.9kg/mol，分散度为1.12。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.1kg/mol，分散度为1.18。
相较NaOH，KOH等无机碱，有机碱在有机溶剂中通常具有更优的溶解性，应用范围广。1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)等是有机化学以及高分子化学领域常用的碱性催化剂，本实施例验证了有机弱碱催化羧酸酯高效醇解的可行性。
实施例15
本实施例合成α-苄基-ω-羟基聚(缩水甘油-co-环氧丙烷)无规共聚物。S1：以苯甲醇为引发剂、无金属Lewis酸碱对为催化剂，在本体中实施rac-丁酸缩水甘油酯(GBE)和环氧丙烷(PO)的开环聚合；S2：碱性醇解。具体操作如下：
在惰性气氛中，将1份(摩尔份)苯甲醇、50份GBE、50份PO，0.3份三甲基硼烷以及0.1份tBuP1依次加入干燥的玻璃反应器中搅拌均匀([GEB]0＝4.8mol/L，[PO]0＝4.8mol/L)，室温反应18h。1H NMR测得两种单体的转化率均为100％，SEC测得粗产物分子量为10.5kg/mol，分散度为1.09。对共聚反应进行动力学探究发现，在整个聚合过程中，两种单体的转化速率比较接近。据此，我们推断所得共聚物为无规共聚物。
将聚合产物溶于甲醇(聚合物浓度为0.1g/mL)，加入DBU 2.5份，室温反应8h。醇解反应结束后，加入少量醋酸中和反应液。用二氯甲烷稀释反应液，并加入中性氧化铝搅拌，过滤。收集滤液，旋干即得。1H NMR测得酯基水解程度为100％，SEC测得粗产物分子量为6.3kg/mol，分散度为1.08。
通过GBE与PO的无规共聚和碱性醇解，本实施例将具有高亲水性的结构单元(如缩水甘油结构)引入PPO主链上，既提高了PPO的亲水性，又增加了PPO主链上的可修饰位点，有利于拓宽PPO的应用范畴。
实施例16
本实施例将实施例15中与GBE共聚的环氧单体替换成烯丙基缩水甘油醚(AGE)，合成α-苄基-ω-羟基聚(缩水甘油-co-烯丙基缩水甘油醚)无规共聚物。共聚单体的投料比分别为GBE 20份，AGE 80份，共聚时间为36h，其余保持不变。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得两种单体的转化率均为100％，SEC测得粗产物分子量为12.6kg/mol，分散度为1.17。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基水解程度为100％，聚合物主链以及侧链上的烯丙基结构不受影响。SEC测得粗产物分子量为8.4kg/mol，分散度为1.16。
本实施例中GBE与AGE的无规共聚和碱性水解，实现了聚合物侧链上双键和羟基官能团的近乎无规分布，为聚合后修饰反应提供了多种可能性组合。
实施例17
本实施例合成α-苄基-ω-羟基聚(缩水甘油-b-环氧丙烷)嵌段共聚物。S1：以苯甲醇为引发剂、无金属Lewis酸碱对为催化剂，在本体中实施rac-丁酸缩水甘油酯(GBE)和环氧乙烷(EO)的连续开环聚合；S2：碱性醇解。具体操作如下：
在惰性气氛中，将1份苯甲醇、1.5份三甲基硼烷、0.5份磷腈碱tBuP1、和适量THF依次加入到干燥的玻璃反应器中搅拌均匀。将反应器连接到真空线上，排除瓶内部分气体，并用冰水浴进行降温。在-20℃下蒸入70份干燥的EO(其中[EO]0＝10mol/L)，密封玻璃反应器于室温下反应1.5h。1H NMR测得EO转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为3.0kg/mol，分散度为1.08。将反应瓶移入手套箱中，加入70份GBE(其中[GBE]0＝5.3mol/L)。加热反应瓶至反应液为均相，将反应瓶缓慢冷至室温，并继续搅拌24h。1H NMR测得GBE转化率为100％，SEC测得粗产物分子量为13.0kg/mol，分散度为1.16。
将聚合产物溶于甲醇(聚合物浓度为0.1g/mL)，加入3.5份DBU，室温反应8h。醇解反应结束后，加入少量醋酸中和反应液。用二氯甲烷稀释反应液，并加入中性氧化铝搅拌，过滤。收集滤液，旋干即得。1H NMR测得酯基水解程度为100％，SEC测得粗产物分子量为6.8kg/mol，分散度为1.15。
由于丁酸酯基的疏水性，所得GBE与EO的嵌段共聚产物为两亲性共聚物。将丁酸酯侧基醇解后，自由羟基得以裸露出来，此时聚合物由两亲性转变成双亲水性共聚物。
实施例18
本实施例将实施例17中的环氧乙烷单体替换成叔丁基缩水甘油醚(BGE)，其余保持不变，合成α-苄基-ω-羟基聚(缩水甘油-b-叔丁基缩水甘油醚)嵌段共聚物。第一步聚合反应结束后，1H NMR测得GBE和BGE的转化率均达到100％，SEC测得粗产物分子量为16.8kg/mol，分散度为1.14。第二步醇解反应结束后，1H NMR测得酯基水解程度为100％，聚合物主链以及侧链上的叔丁基醚结构不受影响。SEC测得粗产物分子量为7.9kg/mol，分散度为1.18。
本实施例通过共聚单体GBE的碱性醇解，验证了GBE和BGE构成的嵌段共聚物由疏水性转变为两亲性的可行性。
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (12)

1.一种合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：惰性气氛中，向包含至少一种酯键官能化的环氧单体中加入催化引发体系进行聚合反应，得缩水甘油酯基聚合物；
S2：将S1制得的聚合物溶于醇溶液，加入纯碱进行醇解反应，得缩水甘油基线形聚合物；
所述催化引发体系包括羟基化合物与无金属Lewis酸碱对；所述无金属Lewis酸碱对包括有机碱和烷基硼。
2.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：当所述环氧单体为缩水甘油酯类单体时，所述线形聚合物为线形聚缩水甘油。
3.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：当所述环氧单体为缩水甘油酯类单体和非缩水甘油酯类单体且所述聚合反应为混合共聚时，所述线形聚合物为缩水甘油基聚醚无规共聚物。
4.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：当所述环氧单体为缩水甘油酯类单体和非缩水甘油酯类单体且所述聚合反应为嵌段共聚时，所述线形聚合物为缩水甘油基聚醚嵌段共聚物。
5.根据权利要求2~4任一项所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：所述缩水甘油酯单体选自脂肪酸碳原子数为2~18的脂肪酸缩水甘油酯。
6.根据权利要求3或4所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：所述非缩水甘油酯类单体包括环氧乙烷、烷基碳原子数1至20的直链烷基环氧乙烷、烷基碳原子数1至16的直链烷基缩水甘油醚、异丙基缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、炔丙基缩水甘油醚中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：所述羟基化合物包括甲醇及碳原子数为2~18的直链烷基醇、异丙醇、2-丁醇、叔丁醇、苯酚及烷基碳原子数为1~10的1-苯基直链烷基醇、烯丙基醇及饱和碳原子数为2~10的直链端烯1-醇、2-烯丙氧基乙醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、炔丙基醇、胆固醇、薄荷醇、5-乙基-1,3-二噁烷-5-甲醇、3-二甲氨基-1-丙醇、碳原子数为2~12的直链全氟醇、桦木醇、水、碳原子数为1~18的正烷基二醇、对苯二甲醇、甘油、1,1,1-三(羟甲基)丙烷、季戊四醇、山梨醇、双季戊四醇、三季戊四醇、葡萄糖、蔗糖、乙烯和乙烯醇共聚物、5-降冰片烯-2-甲醇中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：所述有机碱包括三级胺类、脒类和磷腈碱中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：所述烷基硼包括三异丙基硼烷和其它碳链长度从1至8的三直链烷基硼烷中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：所述羟基化合物、所述有机碱与所述烷基硼的摩尔比为1：（0.01~3）：（0.01~5）。
11.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：所述环氧单体在所述催化引发体系中的浓度为（3~10）mol/L。
12.根据权利要求1所述的合成缩水甘油基线形聚合物的方法，其特征在于：所述聚合反应在本体中或溶剂中进行，所述溶剂选自苯、甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯、γ-丁内酯中的任意一种。
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WO2017135925A1 (en) * 2016-02-02 2017-08-10 Ennis Paint, Inc. Linear polyglycidyl amine additives for controlled crosslinking of latex polymers
JP6786811B2 (ja) * 2016-02-10 2020-11-18 東ソー株式会社 有機塩基化合物、ルイス酸及び活性水素含有化合物を含む組成物
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