本申請(qǐng)要求于2014年3月17日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/954,262的優(yōu)先權(quán)，其整體通過(guò)引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用開(kāi)環(huán)聚合的方法。

背景技術(shù)：

鏈生長(zhǎng)(growth)聚合的一種形式即開(kāi)環(huán)聚合方法使用聚合物的部分作為反應(yīng)性中心，并將單體接合起來(lái)以通過(guò)增長(zhǎng)(propagation)來(lái)形成更大的聚合鏈。引發(fā)劑與單體反應(yīng)以形成中間體化合物，其能夠接連地與大量的其它單體連接成聚合物型化合物。引發(fā)劑可影響聚合過(guò)程，如引發(fā)速率和多分散性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

NCA的快速活性開(kāi)環(huán)聚合可使用通過(guò)一個(gè)或多個(gè)碳原子將伯胺與仲胺連接的引發(fā)劑。

在一個(gè)方面中，用于活性開(kāi)環(huán)聚合的方法可包括將N-羧基酸酐單體暴露于包含通過(guò)第一連接基團(tuán)共價(jià)連接至第一電子給體的第一伯胺的引發(fā)劑以形成聚酰胺聚合物。

在另一方面中，用于形成聚酰胺聚合物的聚合體系可包括包含通過(guò)第一連接基團(tuán)共價(jià)連接至第一電子給體的第一伯胺的引發(fā)劑。

在另一方面中，用于形成聚酰胺聚合物的聚合引發(fā)劑可包含通過(guò)第一連接基團(tuán)共價(jià)連接至第一電子給體的第一伯胺。

所述引發(fā)劑可具有特定的結(jié)構(gòu)特征。第一電子給體可通過(guò)第二連接基團(tuán)共價(jià)連接至第二伯胺。第一電子給體可包含仲胺。所述第一連接基團(tuán)可包含具有1至4個(gè)碳原子且將第一伯胺共價(jià)連接至第一電子給體的骨架。例如，所述第一連接基團(tuán)可包含C_nH_2n基團(tuán)，其中n為值為1、2、3或4的整數(shù)。所述第二連接基團(tuán)可包含具有1至4個(gè)碳原子且將第一伯胺共價(jià)連接至第二電子給體的骨架。例如，所述第二連接基團(tuán)可包含C_nH_2n基團(tuán)，其中n為值為1、2、3或4的整數(shù)。在某些實(shí)施方案中，所述仲胺可包含二亞乙基三胺、三亞乙基四胺或四亞乙基五胺。

在某些實(shí)施方案中，所述第一電子給體可通過(guò)第三連接基團(tuán)共價(jià)連接至第二電子給體。所述第二電子給體可包含仲胺。

在某些實(shí)施方案中，所述第二電子給體可通過(guò)第四連接基團(tuán)共價(jià)連接至第三電子給體。所述第三電子給體可包含仲胺。

在某些情況中，所述引發(fā)劑可不含金屬。

在某些情況中，所述方法或聚合體系可包括在室溫下進(jìn)行活性開(kāi)環(huán)聚合。通過(guò)所述聚合體系產(chǎn)生的聚合物的分子量分布可在1.00和1.50之間，例如，在1.05和1.15之間。所述聚合體系可具有超過(guò)99％的催化效率和超過(guò)0.35(例如超過(guò)0.4)的反應(yīng)速率常數(shù)。

其它方面、實(shí)施方案和特征將從以下說(shuō)明、附圖和權(quán)利要求明晰。

附圖說(shuō)明

圖1顯示了由胺引發(fā)的α-氨基酸N-羧基酸酐(“NCA”)聚合的“胺”機(jī)理和“活化單體”機(jī)理。

圖2A-2C顯示了在ROP體系中引發(fā)劑作用的所提出的機(jī)理。圖2A和2B顯示了引發(fā)劑的兩種可能的功能。圖2C顯示了由三亞乙基四胺(“TETA”)引發(fā)的NCA聚合的開(kāi)環(huán)聚合(“ROP”)的所提出的機(jī)理。

圖3顯示了代表性樣品(表1中的條目1、2、5、7、9和12)的凝膠滲透色譜法(“GPC”)曲線。

圖4顯示了在二甲基甲酰胺(“DMF”)中在25℃下使用TETA作為引發(fā)劑在不同的單體對(duì)引發(fā)劑比率[M]₀/[I]₀下制備的PBLG樣品的分子量(M_{n,計(jì)算}：計(jì)算的分子量；M_n,GPC：通過(guò)使用聚苯乙烯校正的在60℃在DMF中的0.1M LiBr中的GPC測(cè)定；M_n,NMR：通過(guò)¹H NMR測(cè)定)。

圖5顯示了聚合恢復(fù)實(shí)驗(yàn)的GPC曲線：峰A(條目2)，在Glu-NCA的預(yù)聚合(相對(duì)于TETA為25當(dāng)量，40min)后，M_n＝1.90×10⁴，PDI＝1.08；峰B(條目3)，在另外25當(dāng)量的Glu-NCA的聚合(40min)之后，M_n＝2.79×10⁴，PDI＝1.13。

圖6顯示了Glu-NCA和Lys-NCA的共聚的GPC曲線：峰A(條目2)，在Glu-NCA的預(yù)聚合(相對(duì)于TETA為25當(dāng)量,40min)之后，M_n＝1.90×10⁴，PDI＝1.08；峰C(條目4)，在Glu-NCA和Lys-NCA的嵌段共聚([Glu-NCA]₀/[Lys-NCA]₀/[I]₀＝25/25/1,120min)之后，Mn＝3.43×10⁴，PDI＝1.10。

圖7顯示了由TETA引發(fā)的NCA的ROP的ln([NCA]₀/([NCA]_t)對(duì)時(shí)間。條件：[NCA]₀＝0.19mM，DMF，25℃，[NCA]/[TETA]＝50([TETA]₀＝3.80mM,■)，75([TETA]₀＝2.53mM,●)，100([TETA]₀＝1.90mM,▲)，120([TETA]₀＝1.58mM，▼)。

圖8顯示了由TETA引發(fā)的NCA的ROP的lnk_app對(duì)ln[TETA]₀。條件：[NCA]₀＝0.19mM，DMF，25℃。

圖9顯示了在25℃下在DMSO-d₆中三亞乙基四胺(TETA)和Glu-NCA(TETA/Glu-NCA＝1:2)的混合物的¹³C分析，(a)三亞乙基四胺(TETA)引發(fā)劑；(b)Glu-NCA單體；和(c)Glu-NCA/TETA(2:1)混合物。

圖10顯示了由TETA、DETA、HMDA或PEA引發(fā)的NCA的ROP的ln([NCA]₀/([NCA]_t)對(duì)時(shí)間；條件：[NCA]₀＝0.19M，DMF，25℃。

圖11顯示了由HMDA/DMEDA(1/1)引發(fā)的NCA的ROP的ln([NCA]₀/([NCA]_t)對(duì)時(shí)間；條件：[NCA]₀＝0.19M，DMF，25℃。

圖12顯示了由通過(guò)DMEDA、HMDA和HMDA/DMEDA(1/1)引發(fā)的聚合獲得的多肽的GPC曲線，[M]/[I]＝75，DMF，單體轉(zhuǎn)化率>99％。

圖13顯示了數(shù)均分子量(Mn)隨著單體轉(zhuǎn)化率線性增加。

圖14顯示了來(lái)自TETA引發(fā)的NCA的ROP的多肽具有線性結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方案

活性開(kāi)環(huán)聚合的方法可包括將N-羧基酸酐單體暴露于包含通過(guò)第一連接基團(tuán)共價(jià)連接至第一電子給體的第一伯胺的引發(fā)劑。所述引發(fā)劑可任選地包含第二電子給體和/或第二伯胺。所述引發(fā)劑還可進(jìn)一步包含第三電子給體，和任選地包含更多的電子給體部分。所述電子給體可包括胺，如仲胺。所述伯胺和相鄰的電子給體可通過(guò)可任選被取代的1-4個(gè)原子的連接基團(tuán)例如，C₁-C₄亞烷基、C₁-C₄亞烯基、C₃-C₈碳環(huán)部分連接。

作為一類重要的生物聚合物的多肽在許多領(lǐng)域如藥物遞送、組織工程學(xué)、傳感和催化中具有廣泛應(yīng)用。參見(jiàn)，例如，T.J.Deming,Adv.Drug Delivery Rev.2002,54,1145-1155；X.Y.Wang,H.J.Kim,C.Wong,C.Vepari,A.Matsumoto,D.L.Kaplan,Mater.Today 2006,9,44-53；S.Dos Santos,A.Chandravarkar,B.Mandal,R.Mimna,K.Murat,L.Saucede,P.Tella,G.Tuchscherer,M.Mutter,J.Am.Chem.Soc.2005,127,11888-11889；R.J.Mart,R.D.Osborne,M.M.Stevens,R.V.Ulijn,Soft Matter2006,2,822-835，其各自整體都通過(guò)引用合并于此。多肽的一種制備方法為通過(guò)不同親核試劑(典型地胺)或堿(典型地金屬醇鹽)介導(dǎo)的α-氨基酸N-羧基酸酐(NCA)的開(kāi)環(huán)聚合(“ROP”)。參見(jiàn)，例如，T.J.Deming,Adv.Polym.Sci.2006,202,1-18，其整體通過(guò)引用合并于此。NCA單體具有超過(guò)100年的歷史，且貫穿二十世紀(jì)五十年代至七十年代，它們的聚合被廣泛使用，但直至二十世紀(jì)九十年代后期才建立了受控聚合體系。參見(jiàn)，例如，H.R.Kricheldorf,Angew.Chem.Int.Edit.2006,45,5752，其整體通過(guò)引用合并于此。1997年后，通過(guò)使用伯胺鹽酸鹽、過(guò)渡金屬絡(luò)合物或有機(jī)硅試劑衍生物作為引發(fā)劑，或在高真空和/或低溫下使用常規(guī)的胺引發(fā)劑，報(bào)道了幾個(gè)受控的NCA聚合。參見(jiàn)，例如，I.Dimitrov,H.Schlaad,Chem.Commun.2003,2944-2945；T.J.Deming,Nature1997,390,386-389；T.J.Deming,J.Am.Chem.Soc.1998,120,4240-4241；H.Lu,J.Cheng,J.Am.Chem.Soc.2007,129,14114；T.Aliferis,H.Iatrou,N.Hadjichristidis,Biomacromolecules 2004,5,1653-1656，其各自整體都通過(guò)引用合并于此。

作為易得且不含金屬的引發(fā)劑的有機(jī)胺可以大的規(guī)模和以高的分子量產(chǎn)生純凈的多肽，但由于兩種不一致的聚合模式(所謂的“標(biāo)準(zhǔn)胺(normal amine)”(NA)和“活化單體”(AM)機(jī)理)，所得的多肽通常具有不可控的分子量和寬的分子量分布。主要地，前者歸因于使用伯胺(親核試劑強(qiáng)過(guò)堿性引發(fā)劑)的聚合，而后者歸因于金屬醇鹽或叔胺(堿性強(qiáng)過(guò)親核試劑引發(fā)劑)。當(dāng)仲胺(弱的親核試劑/堿性引發(fā)劑)為活性物種時(shí)，提出了兩種機(jī)理共存(圖1)。然而，實(shí)際上，在聚合期間伯胺和叔胺均未采取單一機(jī)理。聚合通常在兩種不同的機(jī)理間來(lái)回切換許多次，并且賦予差的對(duì)所獲得的多肽的分子量和分布的控制。參見(jiàn)，例如，N.Hadjichristidis,H.Iatrou,M.Pitsikalis,G.Sakellariou,Chem.Rev.2009,109,5528–5578，其整體通過(guò)引用合并于此。對(duì)于仲胺的情況，關(guān)于環(huán)化的作用以及聚合機(jī)理，情況將更復(fù)雜。

盡管在NCA聚合中廣泛使用伯胺、仲胺和叔胺，但此前沒(méi)有研究過(guò)它們的組合，主要可能是因?yàn)椋捎诰酆蠙C(jī)理的復(fù)雜性，這樣的“結(jié)合(marriage)”可能使NCA聚合復(fù)雜化。

開(kāi)環(huán)聚合的方法可包括將單體暴露于通過(guò)第一連接基團(tuán)共價(jià)連接至第一電子給體的引發(fā)劑。所述單體可包括N-羧基酸酐。所述開(kāi)環(huán)聚合可為活性過(guò)程。第一電子給體可通過(guò)第二連接基團(tuán)共價(jià)連接至第二伯胺。所述引發(fā)劑可包含通過(guò)第三連接基團(tuán)共價(jià)連接至第一電子給體的第二電子給體，和任選地包含通過(guò)第四連接基團(tuán)共價(jià)連接至第二電子給體的第三電子給體。電子給體可為胺，如仲胺。

連接基團(tuán)(第一連接基團(tuán)或第二連接基團(tuán)或第三連接基團(tuán)或第四連接基團(tuán))可在基團(tuán)之間具有至多4個(gè)碳原子，其可任選被取代。各連接基團(tuán)可包含具有1至4個(gè)碳原子且將第一伯胺共價(jià)連接至第一電子給體的骨架。各連接基團(tuán)可包含具有1至4個(gè)碳原子且將第一伯胺共價(jià)連接至第二電子給體的骨架。各連接基團(tuán)可包含具有1至4個(gè)碳原子且將第一氫受體共價(jià)連接至第二電子給體的骨架。連接基團(tuán)可包含具有1至4個(gè)碳原子且將第二氫受體共價(jià)連接至第三電子給體的骨架。所述任選的取代基可為鹵素、烷基、氨基、羥基、氰基或硝基。烷基取代基可形成環(huán)。

連接基團(tuán)可為脂族基團(tuán)如直鏈、支鏈、或環(huán)的一部分。連接基團(tuán)可包括C_nH_2n基團(tuán)，其中n為整數(shù)。連接基團(tuán)可包含碳-碳單鍵、碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵。連接基團(tuán)可為芳族化合物的一部分。

電子給體(第一電子給體或第二電子給體或第三電子給體)可包含電負(fù)性原子如氮、氟或氧。電子給體可包括胺，如伯胺、仲胺或叔胺。

在一個(gè)實(shí)例中，在NCA的ROP期間，伯胺，如果與仲胺結(jié)合(marry)，則可以介導(dǎo)NCA的活性ROP，并且在室溫下以高的產(chǎn)率提供明確定義的多肽。對(duì)于NCA活性聚合，可使用不含金屬的引發(fā)劑。

三亞乙基四胺(TETA)是其中伯胺和仲胺組合在一起的“結(jié)合的”胺的實(shí)例。單獨(dú)的TETA可顯示對(duì)NCA聚合的活性。與通常需要多天時(shí)間來(lái)達(dá)到高的單體轉(zhuǎn)化率且需要低溫來(lái)減少副反應(yīng)從而使得聚合可控的傳統(tǒng)的胺引發(fā)劑形成對(duì)照，TETA可提供非常高的活性并且可在室溫下控制聚合。

組合的胺或結(jié)合的胺，如具有式NH₂CH₂[CH₂NHCH₂]_nCH₂NH₂(其中n為值為至少1的整數(shù)，如1、2、3或4)的化合物，可用于聚合方法中。該化合物的實(shí)例包括三亞乙基四胺(TETA)、二亞乙基三胺(DETA)、四亞乙基五胺(TEPA)以及類似的化合物。

通過(guò)氫鍵在寡肽和NCA單體之間以及在不同的生長(zhǎng)著的寡肽之間形成締合可以提供一種在分子水平上的相分離，并且在聚合期間賦予多肽鏈以不同的反應(yīng)性，其造成最終聚合物的寬分布。參見(jiàn)，例如，D.G.H.Ballard,C.H.Bamford,J.Chem.Soc.1959,1039，其整體通過(guò)引用合并于此?？赡艿氖牵蛩乜稍谛纬蓺滏I方面與NCA以及肽鏈競(jìng)爭(zhēng)，擾亂在聚合期間不同聚合物鏈的締合，并幫助胺引發(fā)劑去在低溫下產(chǎn)生具有窄且單峰的分子分布的多肽。參見(jiàn)，例如，W.Vayaboury,O.Giani,H.Cottet,S.Bonaric,F.Schué,Macromol.Chem.Phys.2008,209,1628-1637，其整體通過(guò)引用合并于此。不受任何具體理論制約，圖2A–2C中示出一些可能的機(jī)理。存在至少兩種可能的機(jī)理。在一個(gè)可能的機(jī)理(圖2A)中，仲胺部分可起到氫鍵給體的功能。在另一個(gè)可能的機(jī)理(圖2B)中，仲胺部分可起到氫鍵受體的功能?？赡艿氖?，對(duì)于使用組合的胺的聚合體系，催化通過(guò)如下進(jìn)行：將伯胺經(jīng)由仲胺的氮通過(guò)形成氫鍵而活化。被活化的伯胺可進(jìn)攻NCA單體的羰基碳(C-5)，導(dǎo)致引發(fā)，由此被開(kāi)環(huán)的NCA可脫羧基并形成新的增長(zhǎng)用伯胺用于單體的后續(xù)加成(圖2)。在聚合過(guò)程中，錨定在聚合物鏈中的仲胺可繼續(xù)不斷地活化在鏈末端處的增長(zhǎng)用伯胺，增強(qiáng)其親核性。同時(shí)，仲胺可抑制生長(zhǎng)著的多肽鏈的締合，并使得所有的伯胺基團(tuán)具有相似的反應(yīng)性。前述動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持了，對(duì)引發(fā)劑濃度的相關(guān)性接近于1，且聚合物鏈在一種類型的給定反應(yīng)性的活性中心上增長(zhǎng)。仲胺可以是聚合以高活性進(jìn)行并且對(duì)于所獲得的聚合物的實(shí)驗(yàn)觀察到的和化學(xué)計(jì)量的分子量之間的一致性以及低的PDI方面給出了最佳結(jié)果的原因。

當(dāng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)碳原子連接至仲胺時(shí)，伯胺可起到用于α-氨基酸N-羧基酸酐的活性ROP的優(yōu)異的引發(fā)劑的功能。與傳統(tǒng)的胺介導(dǎo)的NCA聚合形成對(duì)照，通過(guò)“結(jié)合的”胺介導(dǎo)的聚合不需要低溫來(lái)避免副反應(yīng)，并可在室溫下操作以給出明確定義的多肽，這對(duì)于多數(shù)活性聚合是合乎需要的。這表明有效的不含金屬的引發(fā)劑可用于NCA聚合。

實(shí)施例

一般方法

所有反應(yīng)均通過(guò)使用Schlenk技術(shù)在干燥且無(wú)氧的氬氣氣氛下，或在MBraun手套箱中在氬氣氣氛下進(jìn)行。溶劑通過(guò)MBraun SPS系統(tǒng)純化。將無(wú)水二甲基甲酰胺(DMF)通過(guò)鋁柱干燥。將無(wú)水DMSO-d₆在Ar下使用氫化鈣在70℃干燥過(guò)夜，隨后在減壓下蒸餾。所有液體在活化的分子篩上面干燥一周，并且在使用前蒸餾，和將固體材料如收到那樣使用。所有純化的無(wú)水試劑在分子篩的存在下被儲(chǔ)存在手套箱中。H-Glu(OBn)-OH和H-Lys(Z)-OH購(gòu)自Sigma-Aldrich且如收到那樣使用。Glu-NCA和Lys-NCA通過(guò)根據(jù)公布的程序制備且重結(jié)晶四次。參見(jiàn)，例如，Lu,H.；Cheng,J.J.Am.Chem.S℃.2007,129,14114-14115，其整體通過(guò)引用合并于此。

儀器和測(cè)量

在Bruker AV400(FT,對(duì)于¹H為400MHz；對(duì)于¹³C為100MHz)光譜儀上記錄¹H、¹³C NMR光譜。在必要時(shí)，通過(guò)¹H-¹H(COSY)、¹H-¹³C(HMQC)和¹³C NMR(DEPT)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)NMR峰的歸屬。在Thermo Scientific Nicolet iS10分光光度計(jì)上記錄紅外光譜。通過(guò)經(jīng)由FT-IR測(cè)量NCA在1790cm^-1處的酸酐峰的強(qiáng)度來(lái)定量NCA的實(shí)時(shí)濃度。通過(guò)比較在聚合溶液中的NCA濃度與在t＝0處的NCA濃度來(lái)測(cè)定NCA轉(zhuǎn)化率。通過(guò)將Waters 515GPC儀器與多角度激光散射(MALLS)設(shè)備組合在25℃下進(jìn)行聚合物的表征。該系統(tǒng)包括三個(gè)柱，一個(gè)515HPLC泵，一個(gè)OPTILAB DSP RI檢測(cè)器和一個(gè)在690nm的激光波長(zhǎng)處的DAWN EOS多角度激光散射(MALLS)檢測(cè)器(來(lái)自Wyatt Technology)。將一個(gè)保護(hù)柱和三個(gè)7.8×300mm柱(HT 2DMF、HT 3DMF和HT 4DMF)用于聚合物分級(jí)分離。將HPLC-級(jí)DMF(含有0.1M LiBr)以0.8mL/min的流速用作流動(dòng)相。將包括柱和檢測(cè)器的整個(gè)系統(tǒng)保持在60℃。將濃度在8.0和10.0mg/mL之間的聚合物溶液以200μL的注入體積注入到柱子內(nèi)。使用來(lái)自Wyatt Technology的Astra軟件采集并分析來(lái)自檢測(cè)器的數(shù)據(jù)。

典型的聚合程序

在Braun Labmaster手套箱中在10mL安瓿瓶中進(jìn)行用于NCA聚合的典型程序。向被劇烈攪拌的TETA在2mL DMF中的溶液加入在2mL DMF中的0.2g NCA單體。在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)混合物達(dá)具體的時(shí)間。在測(cè)量的時(shí)間間隔后，通過(guò)注射器從反應(yīng)混合物取出少量的等分試樣(幾滴)，以通過(guò)FT-IR測(cè)定單體轉(zhuǎn)化率。同時(shí)，從體系中取出0.2ml反應(yīng)混合物，并使用DMF(包含0.1M LiBr)稀釋至10mg(PBLG)/mL，然后通過(guò)GPC分析該溶液以測(cè)量PBLG的分子量。用甲醇使剩余的反應(yīng)混合物沉淀，超聲處理并離心以除去溶劑。在重復(fù)另外兩次超聲-離心程序后，收集所得PBLG并在真空下干燥過(guò)夜。

使用TETA的聚合

如表1中所示，TETA顯示出對(duì)NCA-ROP的高活性，并發(fā)揮對(duì)所獲得的多肽的分子量(“MW”)和多分散指數(shù)(“PDI”)的控制。所有聚合可在室溫下在3小時(shí)內(nèi)以>99％的單體轉(zhuǎn)化率完成。在寬范圍的NCA對(duì)引發(fā)劑的摩爾比下，聚合順利進(jìn)行以給出具有不同分子量(M_n＝1.00×10⁴-5.86×10⁴)和窄分子量分布(PDI＝1.08-1.29，對(duì)于GPC曲線，參見(jiàn)圖3)的多肽。所得多肽的分子量能夠非常接近于理論值，表明該體系的100％的催化效率。

表1顯示通過(guò)不同胺引發(fā)的Glu-NCA的聚合。

在表1中，[a]聚合在DMF中在25℃以[Glu-NCA]₀＝0.19M進(jìn)行；[b]使用FT-IR通過(guò)分析在1787cm^-1處的NCA酸酐吸收帶的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定NCA的轉(zhuǎn)化率；[c]通過(guò)[Glu-NCA]/[I]×219.24×X(X＝轉(zhuǎn)化率)進(jìn)行計(jì)算；[d]通過(guò)¹H NMR光譜法測(cè)定；[e]通過(guò)在60℃在DMF中0.1M LiBr中的GPC測(cè)定；[f]使用TETA使Glu-NCA預(yù)聚合40min，接著加入另一部分的Glu-NCA；[g]通過(guò)Glu-NCA和Lys-NCA的序列ROP合成PBLG-b-PZLL；[h]GPC曲線為雙峰。

在數(shù)均分子量(M_n)和初始的單體對(duì)引發(fā)劑比率([M]₀/[I]₀)之間存在線性關(guān)系(圖4)，且數(shù)均分子量(M_n)隨著單體轉(zhuǎn)化率線性增加(圖13)，這暗示了該聚合方法的活性特征以及不存在鏈斷裂反應(yīng)。通過(guò)聚合恢復(fù)實(shí)驗(yàn)(條目3)和通過(guò)Glu-NCA和Lys-NCA的序列ROP(條目4)進(jìn)一步證實(shí)了該活性特征。在該恢復(fù)實(shí)驗(yàn)中，在通過(guò)最初加入而實(shí)施的聚合已經(jīng)進(jìn)行到完成之后加入額外的NCA單體。分子量對(duì)于最終聚合物(峰B，M_n＝2.79×10⁴，PDI＝1.13)而言相對(duì)于該最初的(峰A，M_n＝1.90×10⁴，PDI＝1.08)來(lái)說(shuō)增加(圖5)。此外，可通過(guò)Glu-NCA和Lys-NCA單體的序列ROP合成PBLG-b-PZLL嵌段共聚肽(圖6)。由以上討論，該聚合滿足“活性聚合”的所有要求。參見(jiàn)，例如，F(xiàn)etters,L.Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,2nd ed.；Wiley-Interscience：New York,1987；Vol.10,pp 19-25，其整體通過(guò)引用合并于此。

在25℃下在DMF中通過(guò)用FT-IR監(jiān)測(cè)NCA的轉(zhuǎn)化率對(duì)時(shí)間來(lái)研究TETA介導(dǎo)的NCA-ROP的動(dòng)力學(xué)。將[TETA]₀的初始濃度分別固定在3.80、2.53、1.90和1.58mM，將由轉(zhuǎn)化率計(jì)算出的ln([NCA]₀/[NCA]_t)值對(duì)聚合時(shí)間作圖，以相應(yīng)地給出無(wú)截距的直線(圖7)，其表明該聚合以對(duì)NCA濃度的一級(jí)相關(guān)性進(jìn)行且不存在終止。因此，速率方程可被寫為–d[NCA]/dt＝k_app[NCA]，其中k_app＝k_p[TETA]^x。根據(jù)直線的斜率，k_app值分別計(jì)算為0.0578、0.0415、0.0324、0.0292min^-1。分別地，TETA濃度的階數(shù)(冪次，order)x被確定為lnk_app對(duì)ln[TETA]₀線的斜率，為0.80，而速率常數(shù)k_p被確定為截距指數(shù)，為0.0199mM^-1min^-1(圖8)?？偟膭?dòng)力學(xué)定律被描述為–d[NCA]/dt＝k_p[TETA]^0.8[NCA]。對(duì)[NCA]的一級(jí)相關(guān)性表明，該聚合完全遵循“胺機(jī)理”(在25℃下在DMSO-d₆中的TETA和Glu-NCA的混合物(TETA/Glu-NCA＝1:2)的¹³C分析提供了該機(jī)理的進(jìn)一步支持，參見(jiàn)圖9)。參見(jiàn)，例如，H.R.Kricheldorf,“α-amino acid-N-Carboxy-Anhydrides and Related Heterocycles”,Springer Publ.,Berlin 1987，其整體通過(guò)引用合并于此。所觀察到的對(duì)引發(fā)劑濃度的分?jǐn)?shù)相關(guān)性(fractional dependency)0.80(接近于1)表明幾乎所有的活性物種都是單聚的(unimeric)且非聚集的，且聚合物鏈在一種類型的給定反應(yīng)性的活性中心上增長(zhǎng)。參見(jiàn)，例如，S.Penczek,A.Duda,Makromol.Chem.Macromol.Symp.1991,47,127-140；A.Duda,S.Penczek,Macromol.Rapid.Commun 1994,15,559-566，其各自整體通過(guò)引用合并于此。

由通過(guò)TETA或HMDA引發(fā)的Glu-NCA的ROP所獲得的PBLG的Mark-Houwink-Sakurada曲線證實(shí)，來(lái)自TETA引發(fā)的NCA的ROP的多肽具有線性結(jié)構(gòu)(圖14)。

使用不同胺的聚合

為了進(jìn)一步確定TETA的引發(fā)基團(tuán)，在相同條件下研究通過(guò)不同的多元胺(DETA、TETA和TEPA)引發(fā)的NCA聚合。DETA、TETA和TEPA具有相同數(shù)量的–NH₂但是不同的–NH–。動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)揭示，所有聚合均遵循以下速率定律：對(duì)于k_app＝k_p[I]，-d[NCA]/dt＝k_app[NCA]，其中[I]＝[DETA]、[TETA]或[TEPA]。由通過(guò)不同引發(fā)劑的聚合所實(shí)現(xiàn)的速率常數(shù)之比為k_p,DETA：k_p,TETA：k_p,TEPA＝0.97:1:1.08，其與DETA、TETA和TEPA的–NH₂基團(tuán)的數(shù)量一致，并且與–NH–基團(tuán)的數(shù)量不一致(圖10)。因此，TETA中僅有–NH₂基團(tuán)引發(fā)聚合。

通常，一種試劑的親核性隨其堿性增加，最初將TETA對(duì)聚合的優(yōu)異控制歸因于適當(dāng)?shù)膲A性(pK₄²⁵＝9.92)，其相比于用于NCA聚合的常規(guī)伯胺(六亞甲基二胺，pK₂²⁵＝11.02；正丁胺，pK²⁵＝10.66；正己胺，pK²⁵＝10.64；環(huán)己胺，pK²⁵＝10.63；苯乙胺，pK²⁵＝9.88；芐胺，pK²⁵＝9.33)為中等。中等的堿性可減少?gòu)腘CA單體的3-N奪取質(zhì)子的機(jī)會(huì)，并推動(dòng)聚合以相對(duì)純粹的“胺”機(jī)理進(jìn)行。然而，以苯乙胺(PEA)(pK²⁵＝9.88，非常接近于TETA的pK_a值)引發(fā)的Glu-NCA的聚合給出非常低的活性，且所得PBLG具有相對(duì)高的PDI，這表明TETA的表現(xiàn)不應(yīng)被歸因于其親核性。

將由二亞乙基三胺(DETA)引發(fā)的NCA聚合與四亞乙基五胺(TEPA)和六亞甲基二胺(HMDA)相比。DETA和TEPA具有與TETA類似的結(jié)構(gòu)，而HMDA具有如TETA那樣的直鏈結(jié)構(gòu)，卻不具有仲胺。預(yù)期HMDA與TETA相比由于其更高的pK_a值(pK₂²⁵＝11.02)，而具有更高的活性。然而，動(dòng)力學(xué)顯示，DETA和TEPA對(duì)于NCA聚合具有與TETA相似的活性(k_app值非常接近)，且HMDA具有非常低的活性(k_app值小于TETA的1/3，且在1h內(nèi)僅實(shí)現(xiàn)51％的單體轉(zhuǎn)化率)。特別地，與HMDA相比，DETA和TEPA給出對(duì)PDI和MW好得多的控制。因而，TETA對(duì)NCA聚合的良好控制可與TETA中的仲胺相關(guān)，且可涉及伯胺和仲胺基團(tuán)之間的協(xié)同作用并在聚合期間產(chǎn)生比它們各自的效果好的效果(圖2)。

將與N,N’-二甲基-1,2-乙二胺(DMEDA)(仲胺)組合的HMDA用于NCA聚合。值得注意的是，當(dāng)與HMDA一起將等量的DMEDA(對(duì)HMDA)加入體系中時(shí)，該聚合的k_app值(0.0324min^-1)為由單獨(dú)的HMDA引發(fā)的聚合的2.6倍高，且略低于由TETA介導(dǎo)的聚合獲得的值(0.0415min^-1)(圖11)。特別地，所獲得的聚合物具有非常低的PDI和非常對(duì)稱的GPC曲線，其與由單獨(dú)的DMEDA制備的聚合物顯著不同(圖12)。

其它實(shí)施方案在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。