[發明專利]一種大量制備多種聚合物單鏈納米顆粒的可擴展的通用方法

有效

• 申請號: 201711461139.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108250353B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 邊黎明;陳霄宇;韋孔昌
• 申請（專利權）人: 香港中文大學
• 主分類號: C08F220/54
• 分類號: C08F220/54;C08F222/38;C08F2/38
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本申請提供了在相對高的濃度下，利用RAFT聚合反應產生單鏈納米顆粒(SCNPS)的改善方法。采用大分子鏈轉移劑實施所述聚合，所述大分子鏈轉移劑為具有兩個圍繞三硫代碳酸酯基團的翼狀嵌段的聚合物。所述翼狀嵌段在所述RAFT聚合期間保護新的聚合物鏈增長，最小化或降低鏈間接觸或交聯。實現了在較高濃度下，產生具有較低的多分散指數的SCNPS。

技術領域

本申請涉及聚合物單鏈納米顆粒領域，具體而言，涉及一種廣泛適用的、可大量制備聚合物單鏈納米顆粒的可擴展的通用方法。

背景

聚合物單鏈納米顆粒(SCNPS)是各自由單個聚合物鏈構建的聚合物材料，該單個聚合物鏈已被折疊以產生緊密的單分子物體。這些分子結構近來已被公認為在催化、生物傳感器、納米反應器、納米藥物及眾多其它領域中具有極大的潛力與前景(Gonzalez-Borges et al.(2015)Chem.Soc.Rev.44:6122；Lyon et al.(2015)Polym.Chem.6:181；Schmidt et al.(2011).Nat.Chem.3:234；and Ouchi et al.(2011)Nat.Chem.3:917)。目前，單鏈納米顆粒通常是通過設計精巧的結構來實現功能性聚合物的精妙的鏈內交聯來制備的，這也是模擬諸如蛋白和酶的天然生物大分子的折疊的過程(Liu et al.(2015)J.Am.Chem.Soc.137:13096；Sanchez-Sanchez et al.(2014)Chem.Commun.50:1871；Pomposo et al.(2014)ACS Macro Lett.3:767；Perez-Baena et al.(2013)ACS MacroLett.2:775；Mes et al.(2011)Angew.Chem.Int.Ed.50:5085；Zhou et al.(2014)Macromolecules 47:365；and Cheng et al.(2008)Macromolecules 41:8159)。

這些鏈內交聯的策略通常涉及復雜的合成設計以及困難的聚合后修飾(Whitakeret al.(2013)Angew.Chem.Int.Ed.52:956and Romulus and Weck(2013)Macromol.Rapid.Commun.34:1521)。此外，為了避免在鏈內折疊和交聯期間發生鏈間反應，通常需要在極稀的條件下(通常濃度為約0.01-0.5w/v％)來制備聚合物單鏈納米顆粒(Meset al.(2011)；Appel et al.(2012)Angew.Chem.Int.Ed.51:4185；Huerta Martinez etal.(2013)Angew.Chem.Int.Ed.52:2906；and Mavila et al.(2013)Angew.Chem.Int.Ed.52:5767)。在這種稀釋條件下制備聚合物單鏈納米顆粒導致了其無法大規模地制備，這嚴重阻礙了聚合物單鏈納米顆粒(SCNPS)的大規模的工業化生產與應用。因此，亟需可以廣泛適用且容易操作的大量制備聚合物單鏈納米顆粒的通用方法(Hanlonet al.(2016)Macromolecules 49:2 and Danilov et al.(2015)Chem.Commun.51:6002)。在解決此需求中，本發明提供了一種可以簡單、有效且可廣泛應用的制備SCNPS的方法。

簡要概述

一方面，本發明提供了一種制備單鏈納米顆粒的方法。該方法包括形成包含納米顆粒單體、交聯劑、引發劑、有機溶劑或無機溶劑和大分子鏈轉移劑的反應混合物。大分子鏈轉移劑是具有下式的化合物：

其中，M是鏈轉移劑單體。R¹是其中R¹-M作為自由基能夠引發納米顆粒單體聚合的部分。下標m和n各自可以是大于20的整數。在反應混合物中大分子鏈轉移劑、納米顆粒單體和引發劑的組合濃度大于1％重量/體積。該方法還包括將反應混合物加熱至適于聚合納米顆粒單體的溫度，由此產生具有下式的單鏈聚合物：