多组分混杂接枝共聚物的设计及应用探索分析研究高分子材料学专业.docx

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1、目录中文摘要1Abstract2第1章前言4第1.1节研究背景4第L2节研究目的及意义4第2章实验准备5第2.1节实验仪器5第2.2节实验原料5第2.3节表征方法6第3章实验内容6第3.1节单体合成63.1.1 映喃保护.马来酸好(PMAH)的合成63.1.2 吠喃保护-N-(I-羟甲基)羟乙基马来酰亚胺(P-Ml(OH%)的合成73.1.3 N-(I-羟甲基)羟乙基马来酰亚胺(MI(OHb)的合成.73.1.4 吠喃保护-N-(I-澳代异丁酰氧基甲基2漠代异丁酰氧基)乙基马来酰亚胺(P-MI(Br券)的合成83.1.5 N-(I-澳代异丁酰氧基甲基-2-澳代异丁酰氧基)乙基马来酰亚胺(Ml(

2、Br历的合成83.1.6 苯乙烯化聚乙二醇单甲醛(St-PEG)的合成8第3.2节聚合物的合成93.2.1 P(MI(Br)2-C-St-PEG-W-MI(OH)2)(PMSM)的合成93.2.2 P(MI(Br)2-c。-St-PEG-Co-MI(PCL)2)(Pl)的合成93.2.3 P(MI(PrBA)2-Ca-St-PEG-W-MI(PCL)2)(P2)的合成93.2.4 P(Ml(PAA)2co-St-PEG-Co-MI(PCL)2)(P3)的合成11第3.3节水相自组装和刺激响应性11第3.4节载药聚集体的制备及药物释放行为研究11第4章结果与讨论12第4.1节PMAH的表征12第

3、4.2节单体引发剂MI(OH)2的表征13第4.3节单体引发剂Ml(Br)2的表征13第4.4节大单体St-PEG的表征15第4.5节多组分混杂接枝共聚物的合成与表征15第4.6节聚合物的自组装及刺激响应性20第4.7节体外药物释放行为研究20第5章总结与展望21参考文献22致谢24附录25多组分混杂接枝共聚物的设计及应用探索中文摘要近年来，随着高分子科学的迅速发展，接枝聚合物因其独特的结构与性能,不断进入大家的视野。研究者们通过控制合成具有精密拓扑结构的接枝聚合物及其衍生物，可望获得一些具有特殊物理化学性能的高分子，具体表现在聚集体自组装和刺激响应性上。可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合、

4、开环聚合(ROP)和原子转移自由基聚合(ATRP)的发展为聚合物的合成带来了巨大的推进。因此,设计合成一种多组分混杂接枝共聚物，并探索其在生物医用领域的潜在应用，具有重要的意义。本文以苯乙烯-马来酰亚胺这组典型的交替共聚结构为基础，运用RAFT聚合、RoP、ATRP和水解反应，引入一些响应性基团，成功合成了目标接枝共聚物P(Ml(PAA)2coSt-PEG-coMI(PCL)2)(P3),并初步探究其水相自组装行为、刺激响应性和药物负载及释放的能力。具体实验如下：以含双硫键的对称型RAFT试剂S-CPDB作为链转移剂,进行苯乙烯化聚乙二醇单甲醛(St-PEG)双羟基马来酰亚胺(MI(OH)2)

5、和双溟化马来酰亚胺(MI(Br)2)的RAFT共聚，得到无规接枝共聚物PMSM。然后，依次进行己内酯(CL)的R0P、丙烯酸叔丁酯(/BA)的ATRP和选择性水解反应，合成混杂刷形共聚物P3。根据IHNMR和GPC结果分析，各种聚合物的分子量可控性较好,分子量分布指数(D)在1.40-1.63之间。接着，进行了水相自组装，发现在改变PH和加入DTT(IomM)时，聚合物的尺寸不断改变，形貌呈球形胶束，具有较好的稳定性。最后，进行了体外药物释放实验，发现负载阿霉素的聚集体具有较高的药物包封率(83.6%)和药物负载率(16.7%),在37。(2、48h时药物累积释放量分别为：58.7%(pH5.

6、3+DTT)49.7%(PH7.4+DTT)、43.1%(pH5.3)和29.3%(pH7.4)o这些结果表明，含线型和两种V型侧链的混杂接枝共聚物可望能作为一类有一定应用前景的纳米载体。关键词：多组分混杂接枝共聚物；水相自组装；刺激响应性；药物控释作者：顾浩亮指导老师：赵优良教授DesignandApplicationofMulticomponentHeterograftedCopolymerAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofpolymerscience,graftedpolymershaveenteredthefieldofvis

7、ionbecauseoftheiruniquestructureandproperties.Bycontrollingthesynthesisofgraftpolymersandtheirderivativeswithprecisearchitecture,theresearchersexpecttoobtainseveralpolymerswithspecialphysicochemicalproperties,whicharemanifestedinself-assemblyandstimuli-responsiveness.Thedevelopmentsofreversibleaddit

8、ion-fragmentationchaintransfer(RAFT)polymerization,ring-openingpolymerization(ROP)andatomtransferradicalpolymerization(ATRP)havebroughtatremendousadvancementtothesynthesisofpolymers.Therefore,itisofgreatsignificancetodesignamulticomponentheterograftedcopolymerandexploreitspotentialapplicationsintheb

9、iomedicalfield.Basedonthetypicalalternatingcomonomerofstyreneandmaleimide,thetargetgraftcopolymerP(MI(PAA)2-co-St-PEG-co-MI(PCL)2)(P3)wassynthesizedsuccessfullybyusingRAFTpolymerization,ROP,ATRPandhydrolysisreaction.Meanwhile,somepropertiessuchasaqueousself-assemblybehavior,stimuliresponsiveness,and

10、drugloadingandreleasepropertieswereinvestigated.Themainexperimentsarelistedbelow:RAFTcopolymerizationofStyrenenicpolyethyleneglycolmonomethylether(St-PEG),2V-(1-hydroxymethyl)hydroxyethylmaleimide(MI(OH)2)andN-(1-bromoisobutyryloxymethyl-2-bromoisobutyryloxy)ethylmaleimide(MI(Br)2)mediatedbyadisulfi

11、de-containingRAFTreagentS-CPDBwasinitiallyperformedtosynthesizetherandomgraftcopolymerP(MI(Br)2-co-St-PEG-co-MI(OH)2)(PMSM).Then,successiveROPof-caprolactone(CL),ATRPof/et-butylacrylate(rBA)andselectivehydrolysisofPrBAgraftswereperformedtoobtainheterograftedbrushlikecopolymerP3.Asrevealedby1HNMRandG

12、PCanalysis,allsynthesizedpolymerswerecontrollableinmolecularweightandthedispersityrangedbetween1.40and1.63.Thepolymercouldselassembleintomorphologyofsphericalmicellesinaqueoussolution,andthesizesofcopolymeraggregatesconstantlychangeduponpHadjustmentandadditionof10mMDTT.Inaddition,invitrodrugreleasee

13、xperimentswereconducted,wheretheDOX-Ioadedcopolymeraggregateshadrelativelyhighdrugencapsulationefficiency(DLE=83.6%)anddrugloadingcontent(DLC=16.7%),andthecumulativereleasesat37for48hwere58.7%(pH5.3+DTT),49.7%(pH7.4+DTT),43.1%(pH5.3),and29.3%(pH7.4),respectively.Ourpreliminaryresultsrevealedthatther

14、esultantheterograftedcopolymerwithlinearandtwotypesofV-shapedgraftsmayhavegreatpotentialasnanocarriersforsmartdrugdeliverysystem.Keywords:multicomponentheterograftedcopolymer;aqueousself-assemblybehavior;stimuliresponsiveness;drugloadingandreleaseWrittenby:HaoliangGuSupervisedby:Prof.YouliangZhao第Ll

15、节研究背景众所周知，接枝聚合物是由线型主链和与其相连的接枝侧链所组成的一类聚合物,具有与众不同的结构。它们同线型类似物相比，具有不同的物理化学性能，因而受到了广泛关注。其中，多组分混杂接枝共聚物含有两种及以上的接枝侧链，具有更加复杂的结构。本文主要结合本文主要结合可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合、开环聚合(ROP)原子转移自由基聚合(ATRP)和水解反应控制合成同时含有线型和两种V型侧链的混杂接枝共聚物,研究了水相自组装行为、刺激响应性和药物包载与释放性能，并初步探索了聚合物在生物医用纳米载体上的应用潜力。RAFT聚合可用于合成接枝聚合物。Chiefari等利用链转移剂成功实现了多种单体的

16、RAFT聚合，此方法适用于各种单体和反应条件，并具有分子量可控和分子量分布指数较低等特点。最近，FoSter等在使用RAFT聚合进行接枝时，发现一种新方法，并称之为“Transferto”。他们讨论了用RAFT试剂法制备接枝聚合物时的几个影响因素，包括CTA选择、单体结构以及反应条件如溶剂、温度和压力。最后得到结论，使用这种方法制备高纯度的接枝聚合物，应该选择能使终止最小化和降低空间屏蔽的条件。ATRP是合成聚合物的另一种重要手段。MatyjaSZeWSki等首先介绍了ATRP的基本机理和合成特征,其重点为包括超低浓度CU催化剂的各种催化引发体系；随后介绍了ATRP的主要成分，如单体、引发剂、

17、催化剂和各种添加剂以及它们的作用，并说明它们的反应活性与结构相关；最后讨论了不同介质和外部刺激对聚合速率和控制有不同的影响。综上所述，ATRP也是用来合成接枝聚合物的有效方法。刺激响应聚合物是一类可以通过物理或化学变化自组装以响应外部环境中细小变化的聚合物，也被称为环境敏感型聚合物。这类聚合物可以响应温度、PH值、二氧化碳、氧化还原性物质、光、电磁场等因素叫第L2节研究目的及意义在合成接枝聚合物的过程中引入一些响应性的基团，当外界向其施加刺激时,聚合物的结构和性能会发生相应的改变。苯乙烯马来酰亚胺为典型的交替共聚单体体系，本研究在此基础上设计合成多组分混杂接枝共聚物，以含双硫键的对称型化合物S

18、-CPDB为链转移剂,采用RAFT聚合合成侧挂两类反应性基团的接枝聚合物，再通过ROP、ATRP以及水解反应引入两种V型侧链，制备了具有PH和还原双重响应的混杂接枝共聚物。同时，进行水相自组装，施加不同的刺激，利用DLS和TEM等手段对聚合物的粒径及形貌进行表征。模拟不同条件下的体外药物释放实验，探究其在药物载体方面的前景和价值。第2章实验准备第2.1节实验仪器三口烧瓶、圆底烧瓶、恒压滴液漏斗、磁力搅拌器、恒温油浴锅、直型冷凝管、磨口塞、滴管、砂芯漏斗、抽滤瓶、色谱柱、层析缸、锥形瓶、旋蒸仪、真空干燥箱、烘箱、烧杯、量筒、核磁管、干燥器等。第2.2节实验原料试剂名称生产厂商及规格吠喃麦克林，A

19、.R.,99%马来酸SfAlfaAesar,98%,重结晶丝氨醇上海屹昶化学有限公司，98%甲醇上海凌峰化学试剂有限公司，A.R.二氯甲烷(DCM)国药集团化学试剂有限公司，CaH2干燥后蒸馀NN-二环己基碳二亚胺(DCC)国药集团化学试剂有限公司，95%4二甲氨基毗噬(DMAP)国药集团化学试剂有限公司，98%2-澳代异丁酰漠TCl(上海)化成工业发展有限公司，98%三乙胺国药集团化学试剂有限公司，A.R.四氢吠喃(THF)国药集团化学试剂有限公司，CaE干燥后蒸储MN-二甲基甲酰胺(DMF)国药集团化学试剂有限公司，MgSO4干燥后减压蒸馀聚乙二醇单甲醛(PEG)Sigma-Aldiric

20、h,98%对氯甲基苯乙烯(VBC)TCI,97%22-偶氮二异丁懵(AIBN)国药集团化学试剂有限公司，99%甲苯国药集团化学试剂有限公司，钠丝干燥后蒸锵己内酯(CL)Sigma-Aldirich,99%,CaHz干燥后减压蒸储异辛酸亚锡(Sn(Oct)2)Sigma-Aldirich,99%丙烯酸叔丁酯BA)Sigma-Aldirich,98%,过碱性氧化铝澳化亚铜(CuBr)国药集团化学试剂有限公司，醋酸和乙醇洗涤五甲基二乙烯三胺(PMDETA)Sigma-Aldirich,99%三氟乙酸国药集团化学试剂有限公司，C.P.二硫代苏糖薛(DTT)Merck,99%1,4-二氧六环(dioxa

21、ne)国药集团化学试剂有限公司,CaH2干燥后蒸储含双硫键RAFT试剂(S-CPDB)根据文献方法合成第2.3节表征方法以CDCb为溶剂，使用美国Varian公司核磁共振测试仪测定,HNMR(400MHZ)谱图。在37。C下，采用WaterS150-C凝胶渗透色谱仪(GPC)测试聚合物的表观分子量(MnQPC)和分子量分布指数(D)o利用德国布鲁克公司生产的VERTEX70号红外光谱仪测试红外光谱(Fr-IR)。使用具有波长为633nm的He-Ne光反散射检测器的ZetasizerNano-ZS(MalvemInstruments)测定胶束溶液的动态光散射(DLS)。通过HitaChiH-60

22、0电子显微镜进行透射电镜测试(TEM)0第3章实验内容第3.1节单体合成3.1.1 唉喃保护马来酸好(PMAH)的合成在氮气氛围中，向装有磁性搅拌子的三口烧瓶中加入马来酸好(30.0g,0.306mol),用新蒸甲苯溶解，油浴锅加热至80,然后向其中缓慢滴加吠喃(31.2g,0.459mol),在滴加吠喃的过程中，有白色固体析出。滴加完毕，换上冷凝管，回流反应过夜。反应完毕，抽滤，用正己烷反复洗45次，真空干燥，得32.7g土黄色产物，产率为64.4%。1HNMR(CDCh):6.58(s,2H,CH=CH),5.46(s,2H,CHoCH),3.19(s,2H,C7C(=0)0).OHSch

23、eme3.1SyntheticroutestoMI(Br)2(a),MI(OH)2(b)andSt-PEG(c)3.1.2 吠喃保护N(1.羟甲基)羟乙基马来酰亚胺(P-MI(OH)2)的合成根据文献网，向三口烧瓶中加入PMAH(14.2g,85.7mmol),用甲醇作溶剂溶解，加热至55匕然后向其中缓慢滴加稍过量的丝氨醵(7.80g,85.7mmol)滴加完毕，反应4天。在反应过程中，有清油状物质出现。反应完毕，用DCM溶解，水洗3次，每次20mL,然后萃取分液，取有机相，旋蒸溶剂并风干，得14.5g黄色产物，产率为71.1%。1HNMR(CDCh):6.54(s,2H,CH=CH),5.2

24、9(s,2H,CHOCH),3.88-4.29(m,5H,C7NandCOH),2.92(s,2H,CHCO).3.L3N(1.羟甲基)羟乙基马来酰亚胺(MI(OH)2)的合成根据文献网，(1.0gP-MI(OH)2,用DMF溶解于25mL圆底烧瓶中，放置110。C油浴锅内搅拌加热4h。反应完毕，减压蒸储除去溶剂，重复操作3次，过色谱柱提纯，淋洗剂选用体积比为8:1的石油酸/乙酸乙酯混合液，得产物0.74g,产率为74.0%。1HNMR(DMSO):6.98(s,2H,CH=CH),4.00(s,H,CHN),3.57-3.64(m,4H,COH).3.1.4 吠喃保护N(1溟代异丁酰氧基甲基

25、2漠代异丁酰氧基)乙基马来酰亚胺(P-MI(BG)的合成在氮气氛围中，向装有磁力搅拌子的三口烧瓶中加入P-Ml(OH)2(10.0g,41.8mmol)和三乙胺(4.64g,45.8mmol),以新蒸的THF作为溶剂，在冰水浴及剧烈搅拌下，缓慢滴加2-澳代异丁酰滨(14.4g,62.9mmol)o然后，在室温下反应过夜,第二天点板判断反应进程。反应完毕，先抽滤除盐，随后旋蒸除去溶剂THF,加入硅胶粉旋干，用色谱柱提纯产物，淋洗剂为7:1(体积比)的石油酸/乙酸乙酯的混合液，得金黄色产物12.7g,产率为56.5%。1HNMR(CDCl3):6.51(s,2H,CH=CH),5.26(s,2H,

26、CHOCH),4.45-4.71(m,CHNandCftOCO),2.86(s,2H,CHCON),1.89(d,12H,OOC(Cft)2Br).3.1.5 N(l溟代异丁酰氧基甲基2澳代异丁酰氧基)乙基马来酰亚胺(MI(Br”)的合成(LOgP-MI(Br)2,用DMF溶解于25mL圆底烧瓶中，放置110。C油浴锅内搅拌加热4h。反应完毕，减压蒸馈除去溶剂，重复操作3次。选用体积比为10:1的石油酸/乙酸乙酯混合液作为淋洗剂,过色谱柱提纯产物,最终得产物0.643g,产率为64.3%。1HNMR(CDCl3):6.73(s,2H,CH=CH),4.49-4.63(m,5H,CNandC2O

27、CO),1.89(m,12H,OOC(Cft)2Br).3.1.6 苯乙烯化聚乙二醇单甲醛(St-PEG)的合成根据文献，取聚乙二醇单甲醛(10.0g,13.3mmol),溶于甲苯中共沸除水，随后在氮气氛围下，分批次将Na(0.63g)加入反应器中，以THF作溶剂，在35OC条件下搅拌30h。搅拌完毕，在氮气氛围及将冰水浴条件下，用THF作溶剂溶解对氯甲基苯乙烯(8.1g,53.0mmol),缓慢滴加至反应器中，30。C下反应24ho反应完毕，加入约10mL水，搅拌1h以除掉未反应的Nao旋蒸除去THF,用DCM萃取水中的产物St-PEG3次，随后用无水硫酸钠干燥过夜。过滤，旋蒸除去DCM,用

28、正己烷沉淀，最终得产物10.0g,产率为85%。1HNMR(CDCl3):7.28-7.40(m,4H,PhH),6.67-7.05(m,1H,PhCHCH2),5.65-5.79(m,1H,PhCHC),5.22-5.33(m,1H,PhCHC%),4.55-4.66(m,2H,PhC2O),3.65(s,4H,OCCOCH3),3.38(s,3H,CH2OC)第3.2节聚合物的合成3.2.1 P(MI(Br)2-CO-St-PEG-CO-MI(OH)2)(PMSM)的合成取反应瓶,贴上标签,加入搅拌子。取上述合成的St-PEG(1.37g,1.58mmol)、MI(OH)2(108mg,0

29、.630mmol)MI(Br)2(296mg,0.630mmol)、RAFT试剂S-CPDB(28.5mg,0.042mmol)偶氮类引发剂AIBN(2.77mg,0.017mmol)依次加入反应瓶中，然后加入2.75mLDMF作溶剂，最后总体积为3.75mL。盖上翻口塞，通氮气20min排除空气，封蜡密闭。在70。C油浴锅内反应30h。反应完毕，先减压蒸储除溶剂DMF,接着用THF溶解稀释，逐滴加入剧烈搅拌的乙酸中沉淀三次，静置后倒去上层清液，先放吹风口吹干，随后放真空烘箱烘干，得822mg橘黄色粘稠状产物,St-PEG转化率为76.7%,MI(OH)2转化率为80%,MI(Br)2转化率为

30、73.3%。3.2.2 P(MI(Br)2-CO-St-PEG-CO-MI(PCL)2)(Pl)的合成在氮气氛围下，向带有磁力搅拌子的反应管中加入PMSM(100mg,0.066mmol)、CL(226mg,1.98mmol)和Sn(OCt)2(15mg,0.037mmol),再加入甲苯至总体积为ImL。经三次液氮冷冻抽真空后，在真空条件下密封，110油浴锅内反应20h。反应完毕，冷冻骤冷，再打开反应管顶部让空气进入，用正己烷沉淀三次，风干，放真空烘箱烘干，得300mg浅绿色产物，单体转化率为83.3%3.2.3 P(Ml(PfBA)2coStPEGcoMI(PCL)2)(P2)的合成在氮气氛

31、围下，向装有磁力搅拌子的25mL圆底烧瓶中加入Pl(200mg,0.025mmol)、/BA(2.54g,19.8mmol)和CuBr(3.57mg,0.024mmol),力口入5.93mLdioxane作溶剂，总体积为8.47mL。然后在液氮中冷冻并抽真空20min,解冻,重复两次操作。在氮气保护下加入PMDETA(4.29mg,0.024mmol)并重复上述操作两次，封管，放置70。C油浴锅内反应30h。反应完毕，骤冷并让空气进入,随后加入甲苯共沸除未反应的/BA,重复3次。再用150mLTHF溶解，过中性氧化铝柱子除铜盐。纯化后，得380mg产物。单体转化率为3.25%oScheme3.

32、2SyntheticroutestoPMSM,Pl,P2andP33.2.4P(Ml(PAA)2coStPEGcoMI(PCL)2)(P3)的合成取IOomg聚合物P2,加入3mLDCM和0.1mL三氟乙酸，封管，在室温下剧烈搅拌反应40ho反应完毕，先旋蒸除去溶剂以及剩余的三氟乙酸，用THF溶解转移，风干后得78mg产物。第3.3节水相自组装和刺激响应性取20mg聚合物，用2mLDMSO溶解，超声1h。然后缓慢滴加到剧烈搅拌的15mL水中，滴加完毕搅拌4h使其完全分散。将水溶液装入透析袋中，放入去离子水中搅拌透析30h,期间每隔一小时换一次去离子水网。透析完毕，从水溶液中取6等份，分别装进6

33、个干净的小样品瓶中，依次调成原样、pH5.3、pH7.4、DTT(10mM)pH5.3+DTTpH7.4+DTT,进行DLS和TEM测试，观测共聚物聚集体的尺寸和形貌。第3.4节载药聚集体的制备及药物释放行为研究将聚合物(2Omg)和阿霉素盐酸盐(De)XHC1,4mg)溶于4mLDMSO,接着加入15L三乙胺，室温下搅拌5h,使得三乙胺充分中和盐酸盐，并且聚合物和药物充分在有机相中舒展开来。将溶液转移至MWCC)7000透析袋透析24h,每隔l2h换一次去离子水，在水相与有机相交换的过程中实现聚合物自组装形成胶束。透析完毕，取出负载液，并测量其体积。DOX的含量可用荧光光谱仪测得(激发波长4

34、80nm,发射波长56Onm)。通过分析，载药量(DLC)是指实际负载的药物质量与聚合物质量之比，包封率(DLE)是指实际负载的药物质量与投入的药物质量之比。取4份DOX负载的自组装溶液(2.0mL)置于透析袋中(MWCo70Da),在37。C条件下，分别浸没在pH7.4、pH5.3、pH7.4+DTT和PH5.3+DTT的20mLPBS缓冲溶液中，不断搅拌透析。一定的时间间隔内，用4.0mL新鲜的PBS溶液置换出透析袋外的透析液(4.0mL)。取出的透析液用于荧光测试,聚集体释放出的DOX量通过室温条件下荧光光谱测得(激发波长为480nm),每种条件下各做三组平行实验1川。第4章结果与讨论第

35、4.1节吠喃保护.马来酸酊(PMAH)的表征Chemicalshift(ppm)Figure4.11HNMRspectrumofPMAH以马来酸醉和吠喃为原料，甲苯为溶剂，80。C条件下反应得PMAH。从核磁共振氢谱图(Figure4.1)上，可以看到36.58(s,2H,CH=CH),5.46(s,2H,CHOCH)i3.19(s,2H,CHC(=O)N)的特征化学位移，说明产物合成成功，可以进行下一步实验。9876543210-1Chemicalshift(ppm)Figure4.2,HNMRspectrumofP-MI(OH)?9876543210-1Chemicalshift(ppm)

36、Figure4.3,HNMRspectrumofMI(OH)2第4.2节单体引发剂Ml(OH)2的表征根据文献网，将PMAH和丝氨醇进行反应，得到产物P-Ml(OH)2。分析核磁共振氢谱图(Figure4.2)可知，J6.54(s,2H,CH=CH)的特征化学位移代表的是峡喃保护的双键，说明它是我们所需要的产物。然后，进行脱保护反应，脱除吠喃，得到第一种单体引发剂MI(OH)2。从核磁共振氢谱图(Figure4.3)上，我们可以看出，原本56.54(s,2H,C=CH)的特征化学位移已变成6.98(s,2H,CH=CH),5.46(s,2H,CHOCH)的特征化学位移也已经消失，说明吠喃被成功

37、脱除。第4.3节单体引发剂MI(Br)2的表征本课题组，采用已合成的P-MI(OH)2与2-澳代异丁酰溟发生酰化反应，引入我们需要的渡官能团，得到产物P-MI(Br)2O核磁共振氢谱图(Figure4.4)告诉我们，存在51.89(s,l2H,C)的特征化学位移，说明产物中含有四个同等地位的甲基，即两个2-澳代异丁酰澳，其他特征化学位移基本不变，证明该物质为目标产物。随后，在此基础上脱除吠喃，获得第二种单体引发剂MI(Br)2o根据对核磁共振氢谱图(FigUre4.5)的分析可知，陕喃保护的I6.51(s,2H,CH=C切消失,取而代之的是36.73(s,2H,C=C7),并且原本在35.26

38、(s,2H,CHOC”)的特征化学位移也消失不见，由此可推断反应成功，产物正确。lIIItttkII,I,l9876543210-1Chemicalshift(ppm)Figure4.4lHNMRspectrumofP-MI(Br)2Figure4.5lHNMRspectrumofMI(B1)2*,(9876543210-1Chemicalshift(ppm)Figure4.6,HNMRspectrumofSt-PEG第4.4节大单体St-PEG的表征根据文献1所述方法，用聚乙二醇单甲醛和Na反应生成醇钠中间体，再与对氯甲基苯乙烯反应，合成St-PEGo核磁共振氢谱图(FigIIre4.6)上

39、显示37.28-7.40(m,4H,Ph),6.67-7.05(m,1H,PhC/7CH2),5.22-5.79(m,2H,PhCHCH2),4.55-4.66(m,2H,PhCH2O),3.65(s,4H,OCC2OCH3),3.38(s,3H,CH2OCft)的这些特征化学位移，正好与St-PEG符合，说明产物正确。第4.5节多组分混杂接枝共聚物的合成与表征首先，进行三种单体的RAFT共聚合，成功合成了共聚物PMSMo以S-CPDB为链转移剂，AIBN为引发剂，具体配比为：St-PEGo：MI(OH)2o：MI(Br)2o：S-CPDBo：AIBNo=30:15:15:1:0.4,Mo=4

40、00mgmL,o以新蒸DMF作溶剂，总体积为3.75mL。从核磁共振氢谱图(Figure4.7)中可以看到，特征化学位移7.95,7.53,7.38(Ph7),3.75(COHofMI(OH)2),3.65(CftCH2OofSt-PEG)和2.18(C)2CBrOfMI(Br)2)都存在。以S-CPDB中苯环上的H原子的个数作为基准，对特征化学位移进行积分计算，得出结论：St-PEG的重复单元个数为23,MI(OH)2的重复单元个数为12,MI(Br)2的重复单元个数为11。该结果与投料比相符合，且基本满足交替共聚。计算得核磁分子量Kknmr=27800gmolL根据GPC曲线(Figure

41、4.8)分析,分子量分布指数D=L40。红外谱图(Figure4.9(a)显示，在1720cm1(vc=oofMI(Br)2),1100cm,(vcocofPEG),1050cm,(vohofMI(OH)2)处有典型的吸收峰。f*I,l*I,*T*I*T*l*9876543210-1Chemicalshift(ppm)Figure4.7lHNMRspectrumofPMSMTable4.1ResultsforsynthesisOfP(Ml(Br)2-c、。-St-PEG-CO-Ml(OH)2)(PMSM),P(Ml(Br)2-c0-Sl-PEG-CO-MI(PCL)2)(Pl),P(Ml(P/

42、BA)2voSt-PEG-co-MI(PCL)2)(P2)andP(MI(PAA)2-c-St-PEG-Co-Ml(PCL)2)(P3)runsampleaC%cMUhdDeMi.NmDPpn/1PMSMS-CPDB76.7289001.4027800232PlPMSM83.31080001.4396200253P2Pl3.251860001.6316900026uReactionconditions:St-PEGo：MI(OH)2o：MI(Br)2o：S-CPDBo：AIBNo=30:15:15:1:0.4,(Mo=4OOmgmLl,inDMFat70for30h(run1);CLo：PMS

43、Mo：Sn(Oct)2Jo=30:1:0.5,intolueneatHOfor20h(run2);Plo：zBAo：CuBro：PMDETAo=1:800:1:1,Mo=300mgmLl,indioxaneat70for30h(run3).bFunctionalRAFTagent(run1)andmacroinitiator(run2-3).cMonomorconversiondeterminedbygravimetry,jTheoreticalmolecularweight(gmo,).Dispersity(D)estimatedbyGPC.zMolecuIarweight(gmol,)an

44、dpolymerizationdegreeofPMsegment(DPpm)determinedby1HNMRanalysis.2022242628303234Retentiontime(min)Figure4.8GPCtracesofPMSM,PlandP2接着，由上述合成的大分子引发剂引发CL的ROP,合成了共聚物P(MI(Br)2-CO-St-PEG-CO-MI(PCL)2)o按照配比(CL0:PMSM|o：Sn(Oct)20=30:1:0.5)进行反应。分析核磁共振氢谱图(Figure4.10)发现,34.05(terminalCHzOH),2.31(CH2CO),1.65(CH2CH

45、2CH2Ch2OCO)和1.38(CW2CH2CH2OCO)处为PCL的特征化学位移，其他化学位移依然存在且变化不大。我们以St-PEG上的H原子数作为基数，对新出现的特征化学位移进行积分分析，计算出PCL的重复单元数为25,由此可以计算出核磁分子量Mknmr=962(X)gmol。GPC曲线(FigUre4.8)显示，该聚合物的分子量分布指数D=L43。红外谱图(Figure4.9(b)中出现PCL的典型吸收峰1720Cm-I(vc=o),1420cm1(Jch)和732cm1(Jch)oFigure4.9FT-IRspectraofPMSM(a),Pl(b)andP2(c)Chemical

46、shift(ppm)Figure4.10,HNMRspectrumofPl然后，利用大分子引发剂P2引发fBA进行ATRP,制备了接枝共聚物P(Ml(PfBA)St-PEGMI(PCL)2)。具体配比为：Plo：rBAo：CuBro：PMDETAo=1:800:1:1,Mo=300mgmLl,反应尽可能在无水无氧的条件下进行。从核磁共振氢谱图(Figure4.11)中可以看到，1.44(COOC(C)3ofPrBA)正是/BA的特征化学位移，通过积分计算，得ZBA重复单元个数为26个，核磁分子量MKNMR=I6900OgmOrIGPC曲线(FigUre4.8)反应出该聚合物的分子量分布指数D=

47、L63。红外图谱(FigUre4.9(C)中出现典型的1722cm(gOOfPfBA)的信号峰。Figure4.111HNMRspectrumofP2最后,加入三氟乙酸对P/BA链段进行水解反应,使其转变为含有亲水性PAA链段的混杂接枝共聚物P3。对核磁共振氢谱图(Figure4.12)进行分析，我们发现31.44(Ce)C)C(C”3)3OfPfBA)处的特征化学位移消失，表明PfBA链段已被完全水解，而以及PCL所对应的特征化学位移依旧存在，且积分面积基本相同，这也证明水解过程中PeL没有发生降解。876543210Chemicalshift(ppm)Figure4.121HNMRspectrumofP3第4.6节聚合物的自组装及刺激响应性用三氟乙酸对聚合物中的PfBA链段进行水解，转变为PAA链段，从而具有PH响应性，而链转移剂S-CPDB中的二硫键具有还原响应性，因