聚肽－聚丙烯酸類共聚物及其製備方法

2023-07-09 20:44:36 2

專利名稱：聚肽－聚丙烯酸類共聚物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種可生物降解聚肽-聚丙烯酸類共聚物及其製備方法。
背景技術：
兩親性聚肽共聚物，其自組裝所形成的納米膠束粒徑分布窄、主鏈上眾多的肽鍵在體內蛋白酶作用下易斷裂降解生成無毒的小分子，是一類被廣泛應用於製備納米藥物載體的共聚物。
現有用於製備納米藥物載體(載藥膠束)的聚肽共聚物，主要為兩親性聚醚/聚肽嵌段共聚物(中國藥學雜誌.2002，37(7)509-512)和以親水鏈段聚丙烯酸為主鏈、疏水性聚肽為側鏈的聚肽接枝共聚物(如CN 1900144A報導的聚丙烯酸/聚肽接枝共聚物)。前者存在著對所處應用環境的pH值的變化不敏感缺陷，而後者又有聚丙烯酸的分子量難以有效調控的問題。
因此本領域需要研發一種新型的用於製備納米藥物載體的聚肽共聚物-既含pH響應性鏈段，又可精確調控分子量的聚肽共聚物。

發明內容
本發明目的在於，提供一種可降解、含pH響應性鏈段且分子量可精確調控的聚肽-聚丙烯酸類嵌段共聚物，以此克服現有技術的缺陷；本發明目的之二在於，公開一種製備上述嵌段共聚物的方法。
本發明所說的聚肽-聚丙烯酸類嵌段共聚物，其具有式(1)所示結構 式(1)中，R1為甲基、乙基或苄基(CH2C6H5)；R2，R3分別選自H或C1～C6烷基中一種；R4為H或甲基；m＝10～20,000，n＝10～20,000。
在本發明的一個優選技術方案中，R2，R3分別選自C1～C3烷基中一種。
製備本發明所說嵌段共聚物的方法，其主要步驟是以聚肽均聚物[式(2)所示化合物]為起始原料，首先對式(2)所示化合物中的氨基進行醯化[醯化試劑為α-滷代醯滷(式(3)所示化合物)]，然後將所得的醯化產物[式(4)所示化合物]與丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸叔丁酯[式(5)所示化合物]進行原子轉移自由基聚合(ATRP)，最後將所得聚合物經水解後得目標物。
合成路線如下所示 其中R1，R2，R3，R4，m和n的含義與前敘相同；X為滷素(F、Cl、Br或I)。


圖1實施例1製備的嵌段共聚物及其水解產物的1H-NMR譜圖。
其中(1)為實施例1製備的聚肽-聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物(PBLG-b-PtBA，結構如式(6-1)所示)的1H-NMR譜圖；a，b，b1，b11，c，d，e，f和g為不同種H在1H-NMR-(1)譜圖中識別標記(2)為實施例1製備的PBLG-b-PtBA的水解產物(PBLG/PAA，結構如式(6-2)所示)的1H-NMR譜圖；A，b，b1，b11，c，d，e，f和g為不同種H在1H-NMR-(2)譜圖中識別標記具體實施方式
在本發明中，所說的聚肽均聚物為聚γ-苯甲基-L-穀氨酸酯(PBLG)、聚γ-乙基-L-穀氨酸酯(PELG)或聚γ-甲基-L-穀氨酸酯(PMLG)，它們的製備參見Synthetic polypeptides.PartII.Polyglutamic Acid.，J.chem.soc.，3239，1950。
所說聚肽均聚物的醯化反應是這樣進行的將式(2)所示化合物與式(3)所示化合物置於無水四氫呋喃(THF)中下，加入三乙胺、4-二甲氨基吡啶(DMAP)或吡啶等(作為催化劑)進行反應，反應溫度為-15℃～100℃(優選反應溫度0℃～80℃)、反應時間為0.1小時～48小時(優選反應時間為0.5小時～24小時)，得式(4)所示化合物，純化所得式(4)所示化合物(主要除去未反應的原料)備用。
將上述經純化的式(4)所示化合物，在惰性氣氛(如氮氣或氬氣等化學性質穩定的氣體)中，有催化劑及配位劑存在的條件下，與式(5)所示化合物進行ATRP聚合，ATRP聚合溫度為-70℃～160℃(優選20℃～160℃)、ATRP聚合時間為幾分鐘至約65小時(優選10分鐘～約48小時)，所得聚合產物經三氟乙酸在常溫(15℃～30℃)下水解後得目標物。
其中，所說的催化劑為過渡金屬或過渡金屬低價離子的滷化物，如Cu、Fe、CuCl、CuBr、FeCl2或FeBr2中的一種，或二種或二種以上混合物；所說的配位劑為現有用於ATRP聚合的配位劑-含氮的化合物，如2，2』-聯二吡啶、五甲基二乙烯三胺(PMDETA)、鄰菲咯啉或其衍生物、四甲基乙二胺或其多甲基多胺、雙-二甲基胺基乙基醚或四甲基氨基聚氧乙烯醚中的一種，或二種或二種以上混合物。
催化劑與配位劑的摩爾比為1∶(1.5～5.0)、優選的摩爾比為1∶(2.0～4.0)。
式(4)所示化合物中的滷素與催化劑的摩爾比為1∶(0.1～3.0)、優選的摩爾比為1∶(0.5～2.0)。
本發明設計並製備的聚肽—丙烯酸類嵌段共聚物可用於疏水類藥物的納米級控釋載體。與現有用於納米級控釋載體的聚肽共聚物相比，具有(a)能精確控制親、疏水鏈段的分子量和相對含量；(b)具有製備簡單及成本低廉等優點。
以下通過實施例對本發明作進一步說明，其目的僅在於更好理解本發明的內容，而非限制本發明的保護範圍實施例1將20克γ-苯甲基-L-穀氨酸酯(PBLG)和11g 4-二甲氨基吡啶(DMAP)用50ml無水四氫呋喃(THF)加入三口燒瓶中，攪拌直到完全溶解，冰鹽浴下通過恆壓漏鬥緩慢向上述溶液中滴加5mlα-溴異丁醯溴，並不斷攪拌，此時會有白色沉澱生成，然後在室溫下攪拌反應20小時。將沉澱過濾，濾液用截留分子量為3,500的透析袋去離子水透析三天，每隔三小時換一次去離子水，最後冷凍乾燥得到白色粉狀固體，即大分子引發劑PBLG-Br。
取合成乾燥好的大分子引發劑PBLG-Br，作為合成二嵌段共聚物的大分子引發劑，以溴化亞銅/五甲基二乙烯三胺(CuBr/PMDETA)為催化體系，在80℃下進行丙烯酸叔丁酯的本體ATRP聚合，製備了PBLG-b-PtBA嵌段共聚物(結構如式(6-1)所示)。具體配方是大分子引發劑PBLG-Br為0.23g(含溴0.2mmol)，丙烯酸叔丁酯5.1g，CuBr為0.03g，PMDETA為0.03g。也就是說丙烯酸叔丁酯∶PBLG-Br∶CuBr∶PMDETA的摩爾比為200∶1∶1∶2，得到聚肽-聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物(PBLG-b-PtBA)。
式(6-2)中m＝685，n＝15；a，b，b1，b11，c，d，e，f和g為不同種H在1H-NMR-(1)譜圖中識別標記。
取精製過的PBLG-b-PtBA嵌段共聚物，用一定量的二氯甲烷(CH2Cl2)溶解，冰鹽浴下邊攪拌邊緩慢滴加相當於叔丁酯5倍當量的三氟乙酸(TFA)，室溫下攪拌20小時。二氯甲烷和過量的三氟乙酸通過旋轉蒸發器除掉，得到的灰色固體室溫下真空乾燥2天，然後用二甲基甲醯胺(DMF)溶解，用截留分子量為3,500的透析袋去離子水透析三天，每隔三小時換一次去離子水，最後冷凍乾燥得到灰色固體，即PBLG/PAA嵌段共聚物，結構如式(6)所示。
式(6-2)中m＝685，n＝15；A，b，b1，b11，c，d，e，f和g為不同種H在1H-NMR-(2)譜圖中識別標記。
所製得的聚肽-聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物(PBLG-b-PtBA，式(6-1)所示化合物)和水解產物(PBLG/PAA，式(6-2)所示化合物)的1H-NMR譜圖見圖1。
圖1中，8.34ppm吸收峰為螺旋鏈分子結構中的-NH基團中的質子峰，7.25ppm為側鏈苯環的特徵質子吸收峰，5.07ppm為側鏈苯甲基的質子峰，3.98ppm為主鏈上α位上的-CH-基團的質子吸收峰，1.45ppm為丙烯酸叔丁酯中叔丁基的強質子吸收峰。共聚物中兼有PBLG和PtBA的特徵峰，說明所合成的PBLG-b-PtBA的分子結構正確。同時，從圖1中可以看出，嵌段共聚物支鏈上的丙烯酸叔丁酯嵌段在一定條件下叔丁基能被水解得到丙烯酸嵌段(水解過程中不發生其他酯鍵的斷裂)，從而得到兩親性PBLG-b-PAA嵌段共聚物。從核磁譜圖中我們發現叔丁基上甲基峰基本消失了，從而確定叔丁基基本上水解完全了。
採用與實施例1類似的方法可製得下列嵌段共聚物(實施例2～實施例5所示)，分別簡述如下實施例2將20克γ-甲基-L-穀氨酸酯(PMLG)和10g吡啶用50ml無水四氫呋喃(THF)溶解，待完全溶解後，加入5ml溴丁醯溴進行醯胺化反應合成大分子引發劑PMLG-Br，加入丙烯酸叔丁酯，採用本體方法通過原子轉移自由基聚合(配位劑為2，2』-聯二吡啶，催化劑為CuCl)得到聚肽—聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物，然後用三氟乙酸水解脫除叔丁酯得到PBLG-PAA嵌段共聚物，結構如式(7)所示。
式(7)中m＝50，n＝126。
實施例3將20克γ-乙基-L-穀氨酸酯(PELG)和8g三乙胺用50ml無水四氫呋喃(THF)溶解，待完全溶解後，加入5ml溴丙醯溴進行醯胺化反應合成大分子引發劑PELG-Br，加入丙烯酸叔丁酯，採用本體方法通過原子轉移自由基聚合(配位劑為五甲基二乙烯三胺(PMDETA)，催化劑為CuCl)得到聚肽-聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物，然後用三氟乙酸水解脫除叔丁酯得到PBLG-PAA嵌段共聚物，結構如式(8)所示。
式(8)中m＝645，n＝68。
實施例4將20克γ-甲基-L-穀氨酸酯(PMLG)和11g 4-二甲氨基吡啶(DMAP)用50ml無水四氫呋喃(THF)溶解，待完全溶解後，加入5ml溴丙醯溴進行醯胺化反應合成大分子引發劑PMLG-Br，加入丙烯酸叔丁酯，採用THF為溶劑的溶液聚合方法通過原子轉移自由基聚合(配位劑為五甲基二乙烯三胺(PMDETA)，催化劑為CuCl)得到聚肽—聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物，然後用三氟乙酸水解脫除叔丁酯得到PBLG-PAA嵌段共聚物，結構如式(9)所示。
式(9)中m＝105，n＝669。
實施例5將23克γ-苯甲基-L-穀氨酸酯(PBLG)和9g三乙胺用50ml無水四氫呋喃(THF)溶解，待完全溶解後，加入5ml溴丙醯溴進行醯胺化反應合成大分子引發劑PBLG-Br，加入丙烯酸叔丁酯，採用本體方法通過原子轉移自由基聚合(配位劑為五甲基二乙烯三胺(PMDETA)，催化劑為CuCl)得到聚肽-聚丙烯酸叔丁酯嵌段共聚物，然後用三氟乙酸水解脫除叔丁酯得到PBLG-PAA嵌段共聚物，結構如式(10)所示。
式(10)中m＝43，n＝824。
權利要求
1.一種聚肽-聚丙烯酸類嵌段共聚物，其具有式(1)所示結構 式(1)中，R1為甲基、乙基或苄基；R2，R3分別選自H或C1～C6烷基中一種；R4為H或甲基；m＝10～20,000，n＝10～20,000。
2.如權利要求1所說的聚肽-聚丙烯酸類嵌段共聚物，其特徵在於，其中R2，R3分別選自C1～C3烷基中一種。
3.一種製備如權利要求1或2所說的聚肽-聚丙烯酸類嵌段共聚物的方法，其特徵在於，所說的製備方法的主要步驟是首先以式(3)所示化合物為醯化試劑對式(2)所示化合物中的氨基進行醯化，然後將所得的式(4)所示化合物與式(5)所示化合物進行原子轉移自由基聚合，最後將所得聚合物經水解後得目標物；
4.如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，其中式(2)所示化合物與式(3)所示化合物進行醯化反應的溫度-15℃～100℃。
5.如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，其中式(4)所示化合物與式(5)所示化合物進行原子轉移自由基聚合的聚合溫度為-70℃～160℃。
6.如權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，其中式(4)所示化合物與式(5)所示化合物進行原子轉移自由基聚合中，式(4)所示化合物中的滷素與催化劑的摩爾比為1∶(0.1～3.0)。
7.如權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，其中所說的催化劑為Cu、Fe、CuCl、CuBr、FeCl2或/和FeBr2。
8.如權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，式(4)所示化合物與式(5)所示化合物進行原子轉移自由基聚合中，所用催化劑與所用配位劑的摩爾比為1∶(1.5～5.0)。
9.如權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，其中所說的催化劑為Cu、Fe、CuCl、CuBr、FeCl2或/和FeBr2。
10.如權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，其中所說的配位劑為2，2』-聯二吡啶、五甲基二乙烯三胺、鄰菲咯啉或其衍生物、四甲基乙二胺或其多甲基多胺、雙一二甲基胺基乙基醚或四甲基氨基聚氧乙烯醚中的一種，或二種或二種以上混合物。
全文摘要
本發明涉及一種可生物降解聚肽－聚丙烯酸類共聚物及其製備方法。所說的聚肽－聚丙烯酸類嵌段共聚物，其具有式(1)所示結構。製備所說嵌段共聚物方法的主要步驟是以聚肽均聚物為起始原料，首先對其進行醯化，然後將所得的醯化產物與丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸叔丁酯進行原子轉移自由基聚合(ATRP)，最後將所得聚合物經水解後得目標物。本發明設計並製備的聚肽－丙烯酸類嵌段共聚物可用於疏水類藥物的納米級控釋載體。與現有用於納米級控釋載體的聚肽共聚物相比，具有(a)能精確控制親、疏水鏈段的分子量和相對含量；(b)具有製備簡單及成本低廉等優點。式(1)中，R
文檔編號C08G69/48GK101067015SQ20071004159
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月1日 優先權日2007年6月1日
發明者劉峰, 杜海兵, 賁進, 肖建華, 嚴誠, 林嘉平 申請人:華東理工大學