本發(fā)明涉及聚乙醛酸酯、其合成和應(yīng)用。

發(fā)明背景

隨著對化學(xué)和聚合物工業(yè)導(dǎo)致的環(huán)境影響的日益關(guān)注，人們對將可生物降解的聚合物材料引入各種應(yīng)用領(lǐng)域，從農(nóng)業(yè)中肥料和種子的包衣，到可生物降解的醫(yī)用縫合線和支架，再到用于消費市場的可生物降解的塑料袋，一直保持著穩(wěn)定增長的興趣。^1，2此外，由于石油原料日益增加的成本和公眾對石油原料的擔(dān)心，替代性化學(xué)來源特別是植物來源的材料因工業(yè)成本、資源安全和公共關(guān)系目的而受到巨大關(guān)注。^3，4考慮到這些因素，聚乙醛酸酯(一類新型可降解聚合物)具有重大意義。此類材料的性質(zhì)不僅可以通過控制所得聚合物的分子量來改變，而且可以通過改變酯側(cè)鏈的特性或者通過將其摻入嵌段共聚物中而改變。⁵在微量水存在的條件下，可以通過酸或堿催化其母體乙醛酸酯進(jìn)行聚合而輕松地形成其短的低聚物。這也往往使得它們難以作為底物用于合成方法中，⁶并且所得聚合物的可逆性和不穩(wěn)定性也限制了它們在材料科學(xué)中的應(yīng)用。然而，因為它們最終能降解為相應(yīng)的醇和乙醛酸水合物(乙醛酸循環(huán)的中間體)，此類聚合物特別有吸引力，使它們成為生物醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)應(yīng)用中優(yōu)異的生物相容性候選材料。

聚(乙醛酸甲酯)(PMG)首先由Monsanto公司于1979年制備，并將其用作可生物降解的洗滌助劑和絡(luò)合劑.^{8，9，10}然而，由于該聚合物具有低的上限溫度，其在室溫下的降解半衰期很短，大大限制了其潛在應(yīng)用。然而，當(dāng)PMG被適當(dāng)進(jìn)行封端時，其穩(wěn)定性可以被大大改善，而且在20年前就充分完成了對PMG的熱穩(wěn)定性和降解動力學(xué)研究。^12，13Burel研究組在2003年通過陰離子聚合成功合成了聚(乙醛酸乙酯)(PEtG)。¹⁴類似于PMG，PEtG易于降解，但乙醇相對于甲醇毒性降低，表明了PEtG在醫(yī)療、制藥和環(huán)境應(yīng)用中具有相當(dāng)大的潛力。^{15，16，17}

由于乙醛酸甲酯和乙醛酸乙酯都可以輕松地進(jìn)行聚合，并且兩種聚合物顯示出不同的物理性質(zhì)(在低于25℃溫度下前者是玻璃狀固體，而后者在室溫下是白色粘性橡膠狀固體)，因此此類聚合物其他成員的潛在物理性質(zhì)需要進(jìn)行研究。但是，由于制備和分離純度足以用于合成方法的高階乙醛酸酯非常困難，更不用說用于聚合所需的非常高的純度，這限制了對它們的研究興趣及其應(yīng)用。然而，通用的高轉(zhuǎn)化率和高純度合成方法應(yīng)當(dāng)能夠讓我們獲得多種不同的乙醛酸酯，以及潛在的更廣泛的物理性質(zhì)。

發(fā)明概要

發(fā)明人制備了一系列乙醛酸酯，發(fā)明了制備聚乙醛酸酯的方法，包括可用作制備聚乙醛酸酯的前體的一系列乙醛酸酯。各種實施方案包括適用于各種應(yīng)用的相應(yīng)均聚物、混合聚合物，包括嵌段共聚物。本發(fā)明的優(yōu)越性體現(xiàn)在，聚乙醛酸酯鏈被封端，或者如在嵌段共聚物中用連接體封端。下面進(jìn)一步描述各個實施方案和每個細(xì)節(jié)。本文的術(shù)語聚乙醛酸酯用于表示一種或多種乙醛酸酯的聚合物。

在具體的實施方案中，所述封端使聚合物得以穩(wěn)定化并防止降解，但是當(dāng)觸發(fā)即暴露于特定刺激時，其可以進(jìn)行自解聚。這種可觸發(fā)的自解聚聚合物是一種利用該機(jī)理進(jìn)行降解的重要新型材料。^{18，19，20}不同于在環(huán)境中長期保持穩(wěn)定的傳統(tǒng)聚合物材料或更新一些的以相對不受控方式分解的(生物)可降解聚合材料，只要自解聚聚合物的封端保持原狀就具有高度穩(wěn)定性，但是一旦去除保護(hù)后此類聚合物就可以通過一個個單體脫落的形式迅速解聚成小分子。與需要多個裂解事件來降解和/或改變該材料特性的其他刺激響應(yīng)性材料相比，自解聚聚合物僅需要裂解封端來分解整個聚合物鏈。因此，它們提供了對刺激的放大響應(yīng)。^21，22，²³而且，可獲得大量潛在的觸發(fā)條件如pH、水、酶裂解、生理還原或氧化、熱和光。¹⁸其中光作為模型和實際系統(tǒng)中的刺激尤其具有吸引力，因為可制備封端基團(tuán)使得聚合物在特定波長的光下降解，并且不需要用于化學(xué)反應(yīng)的特定外部介質(zhì)。

本發(fā)明的一個方面是從富馬酸或馬來酸(RO-(O)CCH＝CHC(O)-OR)的相應(yīng)二酯合成乙醛酸酯(HC(O)C(O)-OR)的通用方法。此方法可以獲得高純的乙醛酸酯，這對于通過其合成聚合物尤其可取。這些乙醛酸酯的通用陰離子均聚反應(yīng)通過一些特定實例進(jìn)行說明，包括甲基、乙基、正丁基和芐基衍生物。

同時還證明了乙醛酸酯單體的共聚物合成。

本文同時提供了封端的乙醛酸酯聚合物的說明性實例，顯示這些聚合物的確可以被觸發(fā)(通過例如UV光)而降解，或者根據(jù)對封端的選擇來保持在這些條件下的穩(wěn)定。

進(jìn)一步，本文描述了在兩個嵌段之間設(shè)置多官能可觸發(fā)基團(tuán)從而制備聚乙醛酸酯與其它聚合物的嵌段共聚物。在一個具體實例中，含有自解聚PEtG的嵌段共聚物被用于制備刺激響應(yīng)性納米顆粒。聚乙二醇(PEG)是眾所周知的親水性聚合物，而PEtG是相對疏水的，因此根據(jù)嵌段比率這些共聚物可以自組裝成膠束、蠕蟲狀膠束、囊泡和納米聚集體。這樣的自組裝體可以用于包載眾多不同的疏水性物質(zhì)如藥物、顯像劑和農(nóng)用產(chǎn)品，并且通過使PEtG降解的刺激來觸發(fā)釋放包載的物質(zhì)。在另一個實例中，合成了聚[(N,N’-二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯](PDMAEMA)和PEtG的三嵌段共聚物。PDMAEMA是一類對熱敏感和pH敏感的親水性聚合物。因此，基于PEtG和PDMAEMA的兩親性三嵌段共聚物，作為可響應(yīng)例如光照射以及溫度和pH的變化的智能嵌段聚合物極具吸引力。由其形成的納米顆粒還會以不同方式對不同的刺激響應(yīng)，包括溫度和pH介導(dǎo)的納米顆粒聚集和光觸發(fā)的降解。嵌段共聚物還可以包納可降解聚合物如聚(乳酸)、聚(乙醇酸)和聚(己內(nèi)酯)。

本文還合成了發(fā)明人至今未知的具有功能側(cè)鏈的乙醛酸酯。這些功能部分的實例包括交聯(lián)部分如乙烯基，功能柄如溴、疊氮基和炔基，以及化學(xué)活性基團(tuán)如藥物活性側(cè)鏈。還制備了甲硅烷基保護(hù)的羥乙基乙醛酸酯，其可以用交聯(lián)劑如(甲基)丙烯酸酯或其它基團(tuán)進(jìn)一步官能化。聚乙醛酸酯的代謝副產(chǎn)物的生物相容性，使其成為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的理想的自解聚化聚合物。結(jié)合形成囊泡和納米顆粒的能力并整合適當(dāng)?shù)挠H水性嵌段，以及整合適當(dāng)?shù)目捎|發(fā)封端或連接體以便在合適的生理位置和時間刺激自解聚，將藥效官能團(tuán)引入乙醛酸酯側(cè)鏈，提供了制備用于緩釋應(yīng)用的新型前體藥物的機(jī)會。

另一方面，本發(fā)明提供了兩親性嵌段共聚物，其中相對疏水的嵌段是聚(乙醛酸酯)，相對親水的嵌段是聚(乙醛酸)。優(yōu)選的共聚物包括這樣的封端，當(dāng)其斷裂時可導(dǎo)致聚合物材料的疏水和親水嵌段同時降解，并進(jìn)而產(chǎn)生乙醛酸衍生物。因此，該材料將是生物相容的并且在環(huán)境上是相對無害的。聚乙醛酸酯嵌段可以通過如下所述合成，而聚(乙醛酸)嵌段可以通過例如聚(乙醛酸甲酯)⁸_,⁹的水解或如Kimura描述的“從頭(de novo)合成法”²⁴來制備。這兩個部分可以被封端，并使用例如實施例中描述的銅輔助疊氮炔環(huán)加成反應(yīng)進(jìn)行連接。

除了它們在水溶液中作為納米組裝體如納米顆粒和囊泡的用途之外，聚乙醛酸酯在水中的不溶性還使得它們可用作刺激響應(yīng)性涂層。聚乙醛酸酯的涂層可以被沉積于物體表面上。一旦刺激介導(dǎo)封端裂解時，涂層就會降解。這樣的涂層可以用于諸如藥物、肥料產(chǎn)品或用于其他商品包裝中，并且將能夠響應(yīng)于刺激而選擇性地釋放有效載荷。

因此，本發(fā)明的一個實施方案是封端聚合物，其包含具有與其末端共價連接的封端的聚乙醛酸酯聚合物，其中所述封端經(jīng)選擇使得其在暴露于預(yù)選刺激時，所述封端與聚合物的共價連接將會優(yōu)先于聚合物的聚縮醛主鏈的鍵的斷裂而裂解。

在某些公開的實施方案中，聚合物鏈的兩端都具有封端。特定類型的封端是“連接體”，可用于將另一聚合物鏈共價連接到聚乙醛酸酯聚合物上。用作聚乙醛酸酯聚合物的末端的封端稱為“封端或端帽”。

將封端聚合物暴露于預(yù)選的刺激或觸發(fā)物，以使封端從聚縮醛主鏈裂解，以允許聚乙醛酸酯聚合物的化學(xué)反應(yīng)特性，例如聚合物的自解聚特性變得明顯。封端與聚合物的共價連接的斷裂優(yōu)先于構(gòu)成聚合物的聚縮醛骨架的鍵的斷裂，使得在封端切割后未封端的聚合物鏈如果不完整的話則大部分得以保留。因此，聚合物的封端的觸發(fā)釋放導(dǎo)致暴露于適當(dāng)?shù)慕到鈼l件時聚合物自解聚的觸發(fā)?！白越饩坌途垡胰┧狨ァ笔且坏┚酆衔锬┒税l(fā)生封端的裂解，通過級聯(lián)反應(yīng)而從一端到另一端解聚的聚乙醛酸酯。當(dāng)封端是連接體時，如果其與第一聚合物鏈的鍵斷裂了，則優(yōu)選該連接體能夠自發(fā)地與第二聚合物鏈分離。在優(yōu)選的實施方案中，第一聚合物鏈?zhǔn)菑倪B接體完全釋放的聚乙醛酸羥基末端。在一些情況下，剩余的封端連接體將保持連接于第二聚合物鏈(嵌段)，而在其它情況下，該連接體和第二嵌段將另外從彼此被分離。術(shù)語“自裂解型連接體”是指在這種情況下的連接體。

預(yù)選的刺激可以是以下一種或多種：水溶液、酶(例如、催化抗體、酯酶和肽酶)、還原劑(例如硫醇、特別是谷胱甘肽)、氧化劑(例如過氧化氫)、熱、光和pH的變化。

在一個方面，基于聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物，聚乙醛酸酯聚合物具有的平均分子量范圍為1000Da至10⁶Da、2000至500,000Da、或3000至100,000Da。

聚乙醛酸酯聚合物可具有1.0至3.0、或1.3至2.6的多分散指數(shù)(PDI)。

根據(jù)一個方面，所述聚合物具有式(A)的結(jié)構(gòu)：

其中n為10至2,000，或10至1500，或10至1000，或20至1000，或30至1000，或40至1000，或50至1000，或100至1000，或100至2,000，或100至900，或100至800，或200至1000，或200至800，或200至700，或300至1500，或300至1000，或300至800，或300至700，或400至600。R可以為任何：

(i)H，

(ii)任選取代的C_1-20直鏈或支鏈烷基，

(iii)任選取代的C_1-20環(huán)烷基，

(iv)任選取代的C_2-20直鏈或支鏈烯基，

(v)任選取代的C_5-20環(huán)烯基

(vi)任選取代的C_2-20直鏈或支鏈炔基，

(vii)任選取代的C_6-20芳基，

(viii)任選取代的C_4-20雜芳基，

(ix)任選取代的C_7-20芳烷基，

(x)任選取代的C_2-20環(huán)雜烷基，

(xi)肉桂?；?，

(xii)丙烯酰基，

(xiii)甲基丙烯?；?/p>

(xiv)-CH₂CH₂OSi(Rⁱ)(Rⁱⁱ)(Rⁱⁱⁱ)其中：

Rⁱ、Rⁱⁱ和Rⁱⁱⁱ中的每一個彼此獨立地選自前述基團(tuán)(i)至(x)，并且Rⁱ、Rⁱⁱ和Rⁱⁱⁱ中的至少一個選自前述基團(tuán)(ii)至(x)，

和

本發(fā)明包括任何前述的鹽。

術(shù)語“任選取代的”是指使用指定的基團(tuán)、自由基、或部分，通過替換相應(yīng)的氫原子數(shù)目，進(jìn)行1、2、3、4或5個獨立的取代。本文中的文本、方案、實施例等中具有不飽和化合價的任何原子，被假定具有滿足化合價的氫原子。術(shù)語“任選取代的”，當(dāng)沒有特別提及的基團(tuán)、自由基、或部分時，是指最多五個取代基，其獨立地選自以下：

C_1-20烷氧基，

C_2-20烯氧基，

C_7-20芳氧基，

C_7-20環(huán)烷氧基，

鹵素(F、Cl、Br、I)，

-OH，

-OC(O)CH＝CH₂(丙烯?；?、-OC(O)CCH₃＝CH₂(甲基丙烯?；?，

-NH₂，

-N₃(疊氮基)，

-C(O)R¹、-C(O)OR¹、-OC(O)R¹、NHR¹、NR¹R²，其中每個R¹和R²獨立地選自：

C_1-20直鏈或支鏈烷基、C_1-20環(huán)烷基、C_2-20直鏈烯基、C_4-20支鏈烯基、C_5-20環(huán)烯基、C_2-20直鏈炔基、C_5-20支鏈炔基、C_6-20芳基、C_7-20烷基取代的芳基、C_7-20芳基取代的烷基、環(huán)氧基、巰基(-SH)、NHR³、NR³R⁴，其中每個R³和R⁴獨立地選自：C_1-20直鏈烷基、C_1-20支鏈烷基、C_1-20環(huán)烷基、C_2-20直鏈烯基、C_4-20支鏈烯基、C_5-20環(huán)烯基、C_2-20直鏈炔基、C_5-20支鏈炔基、C_6-20芳基、C_7-20烷基取代的芳基、C_7-20芳基取代的烷基；

-C(O)OR⁵，其中每個R⁵獨立地選自：

C_1-20直鏈烷基，C_1-20支鏈烷基，C_2-20直鏈烯基，C_5-20環(huán)烯基，C_2-20直鏈炔基，C_5-20支鏈炔基，C_6-20芳基，C_7-20烷基取代的芳基，C_7-20芳基取代的烷基和環(huán)氧基。

術(shù)語“烷基”表示當(dāng)從烴中除去一個氫原子時獲得的自由基。烷基可以含有1至20個碳原子(C_1-20)，并且除非指定為直鏈的，可以是直鏈或支鏈的。烷基還可以含有1至20、1至18、1至16、1至14、1至12、1至10、1至8、1至6、1至4、1至3、或1、或2個碳原子。實例是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、異戊基、己基和異己基。

術(shù)語“環(huán)烷基”表示具有3至20個碳、3至10、3至8、或3至6個碳原子的飽和環(huán)烷基，并且包括稠合雙環(huán)。實例是環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)庚基。

術(shù)語“烯基”是指具有2-30個碳原子的單-、二-、三-、四-、或五-不飽和的烴自由基，其可以是支鏈或非支鏈的。烯基還可以含有2至20、2至18、2至16、2至14、2至12、2至10、2至8、2至6、2至5、2至4、或2至3個碳原子。實例包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基或己烯基。環(huán)烯基是含有1、2、3、4或5個碳-碳雙鍵(C＝C)的環(huán)烷基。

術(shù)語“炔基”表示包含1至5個碳-碳三鍵(C≡C)和2至30個碳原子的烴自由基，并且該基團(tuán)可以是支鏈或非支鏈(線性)。炔基還可以含有2至20、2至18、2至16、2至14、2至12、2至10、2至8、2至6、2至5、2至4、或2至3個碳原子。實例包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基或己炔基。

術(shù)語“芳基(aromatic/aryl)”是指具有6至20個碳原子、或6至14、6至12、6至10個碳原子的芳族碳環(huán)自由基。包括具有至少一個芳環(huán)的稠合碳環(huán)，例如苯基、萘基、茚基和茚滿基。

術(shù)語“雜芳基”表示含有1至6個雜原子(O、S和/或N)和1至20個碳原子的雜環(huán)芳環(huán)的基團(tuán)。可以有1至12、1至10、1至8、1至6、或1至5個碳原子和1至5、或1至4、或1至3個雜原子。包括具有1至4個雜原子，并具有至少一個芳族環(huán)的稠合雙環(huán)。實例是吡啶基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、四唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、惡唑基、異惡唑基、噻吩基、吡嗪基、異噻唑基、苯并咪唑基和苯并呋喃基。

“烷氧基”基團(tuán)是式-OR的基團(tuán)，其中R是C_1-10烷基。實例是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、異丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、異戊氧基、己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基和正癸氧基?！跋┭趸被鶊F(tuán)是式OR的基團(tuán)，其中R是C_2-10烯基。“芳氧基”是式-OR的自由基，其中R是C_5-10芳基。實例是苯氧基(C₆H₅O-)。

“環(huán)雜烷基”是環(huán)烷基自由基，其中1-5個碳原子和根據(jù)需要的任何相關(guān)氫原子獨立地被相同或不同的雜原子替代。一個環(huán)包含3至14個原子。實例是環(huán)氧化物(環(huán)氧基)和通過從咪唑烷、嗎啉、哌嗪、哌啶、吡唑烷、吡咯烷和奎寧環(huán)移除氫原子形成的基團(tuán)。

“鹽”是指本文所述的化合物的鹽，例如式(A)的化合物，特別是含有易于離子化的基團(tuán)如羧酸酯基或氨基的那些。可以衍生自多種有機(jī)和無機(jī)抗衡離子的鹽是本領(lǐng)域公知的，并且包括例如鈉、鉀、鈣、鎂、銨、四烷基銨、鹽酸鹽、氫溴酸鹽、酒石酸鹽、甲磺酸鹽、乙酸鹽、馬來酸鹽、草酸鹽等。示例性鹽包括但不限于：硫酸鹽、檸檬酸鹽、乙酸鹽、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸鹽、硫酸氫鹽、磷酸鹽、酸式磷酸鹽、乳酸鹽、水楊酸鹽、酸式檸檬酸鹽、酒石酸鹽、油酸鹽、鞣酸鹽、泛酸鹽、酒石酸氫鹽、抗壞血酸鹽、琥珀酸鹽、馬來酸鹽、苯磺酸鹽、富馬酸鹽、葡萄糖酸鹽、葡糖醛酸鹽、糖二酸鹽、甲酸鹽、苯甲酸鹽、谷氨酸鹽、甲磺酸鹽、乙磺酸鹽、苯磺酸鹽和對甲苯磺酸鹽。合適的堿包括但不限于：堿金屬如鈉、鉀和鋰的氫氧化物；堿土金屬如鈣和鎂的氫氧化物；其它金屬如鋁和鋅的氫氧化物；氨和有機(jī)胺，如未取代的或羥基取代的單-、二-或三-烷基胺；二環(huán)己胺等。

優(yōu)選的封端-聚縮醛連接是碳酸酯連接：-OC(O)O-R^C，其中R的特性在確定所述連接對各種刺激的敏感性中起作用。聚乙醛酸酯的封端，通常可以如本文所示通過使新產(chǎn)生的聚合物與相應(yīng)的氯甲酸酯(-XC(O)O-R^C)反應(yīng)而方便地實現(xiàn)，式(A)的“封端(cap)”在此表示為：

-封端代表“封端/端帽”，其中R^C是響應(yīng)于刺激如光、酶、熱、pH或氧化還原電位的變化而斷裂的基團(tuán)。

-封端的實例是：

(對溫和氧化條件如H₂O₂敏感)；

(對還原條件或酶偶氮還原酶敏感)；和

(對還原條件敏感)，

其中R⁶是任選取代的C_1-20直鏈或支鏈烷基，任選取代的C_6-20芳基，

(對弱酸敏感，即pH 4至6.5)，

其中環(huán)A、B和C中的每一個獨立于另一個環(huán)，在一個或多個(包括所有的)對位和鄰位上任選被取代為供電子基團(tuán)。優(yōu)選的給電子基團(tuán)是C1-C20烷氧基，包括甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基，以及二烷基氨基，其中兩個氨基是相同或不同的并且是直鏈或支鏈的C1-C20烷基，

(對肽酶如亮氨酸氨基肽酶敏感)，

(對青霉素-G酰胺酶敏感)

(對氟離子敏感)。

在實施方案中，聚乙醛酸酯聚合物是第一聚乙醛酸酯聚合物，而封端是共價連接到第二聚乙醛酸酯聚合物的連接體。

在一些方面，連接體具有下式：

并且L是響應(yīng)于諸如光、酶、熱、pH或氧化還原電位的變化的刺激而裂解的基團(tuán)。

此類連接體的實例是：

(對非常弱的酸性pH(例如，pH 6)敏感；

本發(fā)明包括嵌段共聚物，如具有第一和第二嵌段的嵌段共聚物，第一嵌段是聚乙醛酸酯聚合物，其中：所述嵌段通過共價連接到第一和第二嵌段的連接體彼此連接，并且當(dāng)暴露于預(yù)選的刺激時，連接體與第一嵌段的共價連接優(yōu)先于第一嵌段的聚合物的聚縮醛主鏈的鍵的斷裂而裂解。

兩個嵌段的連接體的實例是：

其中L是響應(yīng)于刺激如光、酶、熱、pH或氧化還原電位的變化而裂解的基團(tuán)。

連接體的更具體的實例是：

(對還原條件敏感)；

(對還原條件敏感)；

其中R⁶是任選取代的C_1-20直鏈或支鏈烷基、任選取代的C_6-20芳基；和

(對光敏感)。

(對氧化劑如H₂O₂敏感)

(對還原劑如硫醇敏感)

(對氟離子敏感)

其中環(huán)D、E和F中的每一個獨立于另一個環(huán)，任選地在一個或多個，包括所有的對位和鄰位被取代為供電子基團(tuán)。優(yōu)選的給電子基團(tuán)是C1-C20烷氧基，包括甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基，以及二烷基氨基，其中兩個氨基相同或不同，為直鏈或支鏈的C1-C20烷基。

嵌段共聚物可以具有多于兩個嵌段，例如三個嵌段。

嵌段可以通過三價基團(tuán)連接，例如：

連接體的具體實例是：

(對非常溫和的酸敏感)。

嵌段不限于聚乙醛酸酯，并且可以是例如PEG、PDMAEMA、聚(乳酸)、聚(乙醇酸)、聚(乳酸-乙醇酸共聚物)、聚己內(nèi)酯和/或聚(乙醛酸)。

在另一方面，本發(fā)明是制備聚合物的方法，所述方法包括：

(1)氧化富馬酸、馬來酸或其組合的酯的2,3-雙鍵，以形成相應(yīng)的氧代乙酸酯；和

(2)使氧代乙酸酯聚合，以形成具有聚縮醛主鏈的聚合物。

步驟(1)可以包括使酯進(jìn)行臭氧分解，并且還可以包括在用二甲基硫醚淬滅臭氧分解期間形成的臭氧化物。步驟(2)可以包括聚合第一和第二氧代乙酸酯，以形成具有混合亞單元的聚合物。

在優(yōu)選的實施方案中，該方法包括將封端共價連接到步驟(2)中形成的聚合物的末端的步驟。

所述酯優(yōu)選為二酯，其實例具有式RO-(O)CH＝CH(O)-OR。

本發(fā)明還包括制備下式的氧代乙酸酯的方法：

其中R如權(quán)利要求10中所定義，所述方法包括：

(i)使富馬酸、馬來酸或其組合的二酯經(jīng)臭氧分解；和

(ii)用二甲基硫醚淬滅臭氧分解期間形成的臭氧化物。

本發(fā)明包括下式的氧代乙酸酯：

其中R是任選取代的C_3-20直鏈或支鏈烷基，或如上文所述的段落(iii)至(xiii)中任一段落所定義。

附圖說明

圖1顯示了(a)不同封端的PEtG 1-4的TGA結(jié)果。這表明封端的聚乙醛酸酯比未封端的聚合物更加具有熱穩(wěn)定性；(b)由NVOC-Cl封端的不同聚乙醛酸酯的TGA結(jié)果，顯示它們是熱穩(wěn)定的，因此其被良好地封端；和(c)嵌段聚合物的TGA結(jié)果，其顯示由兩個嵌段組成的所述聚合物的兩階段分解特征；

圖2顯示在用UV光照射不同時期后聚合物4的UV-可見光譜，證明在341nm處的峰的吸光度降低。這說明用紫外光成功地除去封端；

圖3顯示以下的¹H NMR譜：(a)UV照射后的聚合物4；(b)沒有UV照射的聚合物4，隨后在9:1乙腈-d₃:D₂O中孵育不同時間段。這表明在照射時選擇性地發(fā)生降解；

圖4顯示了UV照射并在9:1乙腈-d₃:D₂O中孵育不同時間段后，聚合物3的¹H NMR譜。沒有觀察到變化，表明所述聚合物在這些條件下是穩(wěn)定的；

圖5顯示以下的¹H NMR譜：(a)UV照射后的聚合物14；(b)沒有UV照射的聚合物14，隨后在9:1乙腈-d 3:D 2O中孵育不同時間段。這表明對無規(guī)共聚物在照射時也選擇性地發(fā)生降解；

圖6顯示不同NVOC封端的聚合物和共聚物的降解特性。這表明所有聚合物在用UV光照射時解聚；

圖7顯示了在有和沒有UV照射下，PEtG 3和PEtG 4的膜的質(zhì)量損失速率。這表明聚合物膜在用UV光照射后降解，比對照快得多；

圖8顯示在有和沒有UV照射之后，在水性緩沖液(pH＝7.4)中孵育的膜中聚合物4的M_n變化；

圖9顯示了在用UV光照射并在具有不同pH的緩沖液中孵育后，聚合物4的膜的質(zhì)量損失速率；

圖10顯示在用UV光照射并于pH 7在不同溫度下孵育后，聚合物4的膜的質(zhì)量損失速率；

圖11顯示a)由聚合物21a形成的膠束懸浮液的動態(tài)光散射(DLS)跡線，和b)相同膠束的透射電子顯微鏡(TEM)圖像；

圖12顯示a)由聚合物21b形成的膠束懸浮液的DLS跡線，和b)相同膠束的TEM圖像；

圖13顯示a)由聚合物21c形成的膠束懸浮液的DLS跡線和b)相同膠束的TEM圖像；

圖14顯示a)由聚合物21a形成的囊泡懸浮液的DLS跡線，和b)相同囊泡的TEM圖像；

圖15顯示作為由聚合物21c形成的膠束的時間和pH函數(shù)的DLS計數(shù)率(CR)的降低。降低的CR與膠束的破壞一致；

圖16顯示在用UV光照射后，由聚合物21b形成的膠束的¹H NMR譜。在UV照射之前，對應(yīng)于形成核心的聚乙醛酸酯嵌段的峰的缺失與膠束的形成一致。在照射后出現(xiàn)尖銳的峰與聚乙醛酸酯嵌段降解成單體一致；

圖17顯示由未用UV光照射的聚合物21b形成的膠束的¹H NMR譜。在UV照射之前，對應(yīng)于形成核心的聚乙醛酸酯嵌段的峰的缺乏與膠束的形成一致。沒有出現(xiàn)對應(yīng)于單體的尖銳峰，支持在沒有刺激的情況下膠束在24小時內(nèi)的穩(wěn)定性；

圖18顯示了在有或沒有UV照射下，在不同時間點的％聚乙醛酸酯剩余的比較；

圖19顯示于pH7.4或pH5.0在有或沒有UV照射下，在不同時間點的％聚乙醛酸酯剩余的比較。這表明在中性pH下降解更快；

圖20顯示由a)聚合物21b和b)聚合物21c形成的膠束的熒光強(qiáng)度，隨不同UV照射時間的變化；c)在乙醇中的尼羅紅顯示其光穩(wěn)定性；d)這些系統(tǒng)隨時間的初始熒光百分比的比較；

圖21顯示了在a)pH 7.4和b)pH 5.0下，膠束經(jīng)不同照射時間后包載的尼羅紅熒光強(qiáng)度的變化；

圖22顯示了在有或沒有UV照射下，由聚合物21b形成的膠束的多柔比星釋放速率的差異。這表明可以使用光作為刺激來選擇性地觸發(fā)藥物釋放；

圖23顯示了聚合物48-50的熱降解；

圖24顯示溶解在a)加入或b)不加入H₂O₂的情況下，溶于9:1CD₃CN:D₂O中的聚合物48的¹H NMR光譜。這表明在H₂O₂存在下聚合物選擇性降解；

圖25顯示添加H₂O₂的情況下，聚合物3溶解在9:1CD₃CN:D₂O中的¹H NMR譜。沒有觀察到變化，表明聚合物在這些條件下是穩(wěn)定的，且H₂O₂不裂解聚合物主鏈；

圖26顯示溶解在a)加入或b)沒加入二硫蘇糖醇(DTT)的情況下，溶于9:1CD₃CN:D₂O中的聚合物49的¹H NMR譜。這表明在DTT存在下聚合物選擇性降解；

圖27顯示加入DTT時，溶于9:1CD₃CN:D₂O的聚合物3的¹H NMR譜。僅觀察到非常緩慢的變化，表明聚合物在這些條件下相當(dāng)穩(wěn)定，并且DTT不顯著切割聚合物主鏈；和

圖28顯示在a)加入和b)沒有加入DTT的情況下，溶解在9:1CD₃CN:D₂O中的聚合物50的¹H NMR譜。這表明在DTT存在下聚合物選擇性降解。在不存在DTT的情況下發(fā)生的小程度(～20％)解聚，可以歸因于圖23中的TGA結(jié)果所揭示的一部分未封端的聚合物。

發(fā)明詳述

一般程序和材料

乙醛酸乙酯在甲苯溶液(50％w/w)、異氰酸苯酯、二月桂酸二丁基錫(DBTL)、氯甲酸芐酯、4-二甲基氨基吡啶(DMAP)、4-溴甲基-3-硝基苯甲酸、甲磺酰氯和芐基溴來自于Alfa Aesar公司(加拿大)。富馬酸和馬來酸購自Acros Organics(USA)。氯甲酸6-硝基藜蘆酯(NVOC-Cl)買自Chem-Impex International公司(USA)。炔丙胺購自AK Scientific公司(USA)。4-(羥甲基)苯基硼酸頻哪醇酯和過氧化氫(50wt％)水溶液、水合肼、二甲硫醚、疊氮化鈉(NaN 3)、脫水氯化錫(II)、光氣溶液(15wt％的甲苯溶液)、尼羅紅和聚(乙二醇)甲基醚(MW＝5000g/mol，2000g/mol和750g/mol)，購自Sigma-Aldrich(USA)。1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC·HCl)購自Creo Salus(USA)。使用前在氬氣下蒸餾亞硫酰氯(Alfa Aesar)。使用前用氫化鈣蒸餾三乙胺(Et₃N)、吡啶和二氯甲烷。使用氧化鋁柱從溶劑純化系統(tǒng)獲得無水四氫呋喃(THF)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。所有其他化學(xué)品均為試劑級，無需進(jìn)一步純化即可使用。在Varian Inova儀器上，獲得在CDCl₃中于400MHz或600MHz的¹H NMR譜圖。NMR化學(xué)位移(δ)以ppm報告，并且相對于CDCl₃(δ7.27)、乙腈-d₃(δ1.94)、DMSO-d₆(δ2.50)或氧化氘(δ4.75)的殘留溶劑信號進(jìn)行校準(zhǔn)。使用CH₂Cl₂滴落成膜法于KBr板上，利用Bruker tensor 27儀器獲得傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)。使用Finnigan MAT 8400電子轟擊(EI)質(zhì)譜儀，進(jìn)行高分辨率質(zhì)譜(HRMS)。SEC儀器配備有Viscotek GPC Max VE2001溶劑模塊。使用在30℃下操作的Viscotek VE3580RI檢測器分析樣品。分離技術(shù)使用了兩個串聯(lián)連接的Agilent Polypore(300x7.5mm)柱并連接至Polypore保護(hù)柱(50x7.5mm)。將樣品以約5mg/mL濃度溶解于THF(玻璃蒸餾級)中，并通過0.22μm注射器過濾器過濾。使用100μL環(huán)注射樣品。過濾THF洗脫液，并以1mL/min洗脫總共30分鐘。從分子量范圍為1,540-1,126,000/mol的聚苯乙烯樣品獲得校準(zhǔn)曲線。在Mettler Toledo DSC 822e上進(jìn)行差示掃描量熱法(DSC)和熱重量分析(TGA)。對于TGA，在氮氣下于50-400℃之間的加熱速率為10℃/分鐘。對于DSC，從-100℃至+170℃，加熱/冷卻速率為10℃/min。從第二加熱周期獲得玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。超純水獲自Barnstead EASYpure II系統(tǒng)。使用具有3500g/mol MWCO的Spectra/Por再生纖維素膜進(jìn)行透析。

單體的合成

馬來酸二甲酯(5)的合成

將馬來酸(25.0g，216mmol)溶于甲醇(250mL)中。然后滴加濃硫酸(2.5mL)。在75℃回流16小時后，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去甲醇。然后將乙酸乙酯(100mL)加入到殘余物中，并將溶液用飽和碳酸氫鈉(20mL)洗滌兩次，然后用去離子水(20mL)洗滌。然后將有機(jī)層用MgSO₄干燥，過濾并在減壓下濃縮，在140℃(190毫巴)下蒸餾后得到透明的無色油狀液體(30.0g，97％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ6.26(s，2H)，3.79(s，6H)。譜圖數(shù)據(jù)與公布的值一致。²⁵

富馬酸二丁酯(6)的合成

將富馬酸(20.0g，172mmol)溶于正丁醇(250mL)中。然后滴加濃硫酸(2.5mL)。在120℃下攪拌16小時后，真空除去殘余的正丁醇。然后向殘余物中加入乙酸乙酯(100mL)，溶液用飽和碳酸氫鈉(20mL)溶液洗滌兩次，用去離子水(20mL)洗滌一次。然后將有機(jī)層用MgSO₄干燥，過濾并在減壓下濃縮，在100℃(40毫巴)下蒸餾后得到透明無色的油狀液體(36.8g，94％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ6.85(s，2H)，4.20(t，J＝6.6Hz，4H)，1.63-1.70(m，4H)，1.36-1.46(m,4H)，0.95(t,J＝7.4Hz，6H)。譜圖數(shù)據(jù)與公布的數(shù)據(jù)一致。²⁶

富馬酸二芐酯(7)的合成

將富馬酸(10.0g，86mmol，1.0當(dāng)量)溶于無水DMF(200mL)中，然后將三乙胺(24.0mL，172mmol，2.0當(dāng)量)滴加到攪拌的溶液中。然后將芐基溴(19.5mL，164mmol，1.9當(dāng)量)注入反應(yīng)混合物中。在100℃攪拌16小時后，將溶液沉淀到去離子水(800mL)中，過濾和干燥后得到淡黃色固體(18.8g，78％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.31-7.41(m，10H)，6.94(s，2H)，5.24(s，4H)。譜圖數(shù)據(jù)與公布的值一致。²⁷

乙醛酸甲酯(8)的合成

將二酯5(20.0g，139mmol，1.0當(dāng)量)溶于二氯甲烷(200mL)中，并將溶液在干冰/丙酮浴中冷卻至-78℃。在攪拌下將臭氧鼓泡入溶液中，直到溶液變成藍(lán)色。然后用氧氣吹掃溶液。滴加二甲硫醚(12.2mL，167mmol，1.2當(dāng)量)以淬滅系統(tǒng)。攪拌5小時后，升溫至室溫，通過于70℃在氬氣下蒸餾除去溶劑和殘留的二甲基硫醚。通過在100℃和稍微減壓下蒸餾獲得淡黃色液體(18.3g，75％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ9.33(s，1H)，3.86(s，3H)。譜圖數(shù)據(jù)與公布的值一致。28

正丁基乙醛酸酯(9)的合成

將二酯6(26.0g，114mmol，1.0當(dāng)量)溶于二氯甲烷(300mL)中，并將溶液在干冰/丙酮浴中冷卻至-78℃。在攪拌下將臭氧鼓泡入溶液中，直到溶液變成藍(lán)色，然后用氧氣吹掃溶液。然后滴加二甲硫醚(10.0mL，137mmol，1.2當(dāng)量)以淬滅系統(tǒng)。攪拌5小時后，升溫至室溫，通過于70℃在氬氣下蒸餾除去溶劑和殘留的二甲基硫醚。于150℃(200mbar)用P₂O₅蒸餾后獲得淡黃色液體(15.3g，52％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ9.39(s，1H)，4.31(t，J＝6.6Hz，3H)，1.68-1.76(m，2H)，1.37-1.47(m，2H)，0.94(t，J＝7.4Hz，3H)。¹³C NMR(150MHz，DMSO-d₆)：δ184.2,159.7,65.3,30.0,18.6,13.4。C₆H₁₀O₃的MS計算值，130.06299；[M+H]⁺的計算值，131.07082；實測值，131.07088。

芐基乙醛酸酯(10)的合成

將二酯7(10.0g，34mmol，1.0當(dāng)量)和蘇丹紅III(20.0mg)溶于二氯甲烷(100mL)中，并將溶液用干冰/丙酮浴冷卻至-78℃。然后將臭氧鼓泡到攪拌的溶液中，直到紅色溶液變得澄清和無色，然后立即用氧氣吹掃溶液。然后將二甲硫醚(3.0mL，41mmol，1.2當(dāng)量)滴加到溶液中以淬滅臭氧化物。將混合物再攪拌5小時，并使其溫?zé)嶂镰h(huán)境溫度。然后通過于70℃在氬氣下蒸餾除去溶劑和殘余的二甲基硫醚，在150℃(40毫巴)下從P₂O₅蒸餾后得到淺黃色液體(6.0g，55％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ9.43(s，1H)，7.21-7.51(m，5H)，5.35(s，2H)。譜圖數(shù)據(jù)與公布的值一致。²⁹

雙(2-羥乙基)富馬酸酯(35)的合成

將富馬酸(63g，540mmol)溶于含有乙二醇(220mL，3.9mol)的圓底燒瓶中。加入催化量的對甲苯磺酸(2.5g，13mmol)。然后將反應(yīng)混合物在油浴中加熱至125℃，同時攪拌8小時。然后將反應(yīng)冷卻至環(huán)境溫度，加入三乙胺(10g，99mmol)。然后將混合物在75-80℃油浴中于減壓(0.1mbar)下蒸餾以減少溶劑體積。一旦滴注速率顯著減慢，就移走熱量，并將該燒瓶冷卻，得到純度>95％的產(chǎn)物，為白色粉末。分離產(chǎn)物：白色粉末；R_f＝0.38(17:3乙酸乙酯：己烷)；¹H NMR(600MHz，CDCl₃)：δ6.88(s，2H)，4.34-4.31(m，4H)，3.88-3.85(m，4H)，3.03(br s，2H)；¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ165.1,133.6,66.8,60.6；HRMS(CI)：C₈H₁₃O₆(M+H)+的計算值：205.0712。實測值：205.0717。

雙(2-叔丁基-二甲基甲硅烷氧基乙基)富馬酸酯(36)的合成

將雙(2-羥乙基)富馬酸酯(20g，120mmol)和咪唑(28g，410mmol)溶于無水CH₂Cl₂(200mL)中。然后分批加入TBDMSCl(50g，330mmol)溶液，然后將溶液攪拌16小時。然后將反應(yīng)混合物用CH₂Cl₂(200mL)稀釋，并依次用飽和氯化銨(100mL×2)、飽和碳酸氫鈉(100mL×2)和鹽水(1×50mL)洗滌，然后干燥，過濾并以常規(guī)方式濃縮。然后將殘余物于45℃在高真空(0.06mbar)下進(jìn)一步濃縮。然后過濾所得白色晶體，用冰冷的異丙醇洗滌，真空干燥。將母液第二次結(jié)晶，得到總質(zhì)量為41g的產(chǎn)物，為白色晶體，兩步收率為82％。透明無色晶體；¹H NMR(600MHz，CDCl₃)：δ6.89(s，2H)，4.29-4.25(m，4H)，3.88-3.84(m，4H)，0.89(s，18H),0.07(s,12H)；¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.9,133.6,66.6,61.0,25.8,18.3，-5.3。HRMS(CI)C₂₀H₄₁O₆Si₂的計算值：432.2363。C₂₀H₄₁O₆Si₂(M+H)⁺的計算值：433.2442。實測值：433.2461。

雙(炔丙基)富馬酸酯(38)的合成

在裝備有攪拌棒和100mL滴液漏斗的雙頸圓底燒瓶中，將炔丙醇(Sigma-Aldrich，16.9mL，292.3mmol)溶解于無水二氯甲烷(600mL)中。加入DIPEA(61mL，348mmol)，將混合物冷卻至0℃。在45分鐘內(nèi)滴加富馬酰氯³⁰(15.0mL，139.2mmol)在CH₂Cl₂(30mL)中的溶液。將反應(yīng)混合物溫?zé)嶂潦覝夭嚢?6小時，然后溫?zé)嶂?5℃，再攪拌24小時。然后將反應(yīng)混合物冷卻至環(huán)境溫度，依次用飽和氯化銨(3×250mL)、飽和碳酸氫鈉(2×240mL)和鹽水(1×80mL)洗滌，然后干燥，過濾并用常規(guī)方法濃縮。這提供30g粗制物質(zhì)，為深棕色油狀物，通過快速柱色譜法(4:1，己烷-乙酸乙酯)純化得到19.2g產(chǎn)物，為灰白色無定形固體，收率72％。

灰白色無定形固體，R_f＝0.78(7:3己烷-乙酸乙酯)；¹H NMR(600MHz，CDCl₃)：δ6.91(s，2H)，4.79(d，J＝2.5Hz，4H)，2.52(t，J＝2.5Hz，2H)。HRMS(EI)C₁₀H₈O₄的計算值：192.0423。C₁₀H₈O₄(M+H)⁺的計算值：193.0501。實測值：193.0492。譜圖數(shù)據(jù)與公布的數(shù)據(jù)一致。³¹

雙-(2-(乙氧基羰基)苯基)富馬酸酯(40)的合成

在氮氣下將水楊酸乙酯39a(6.5g，39.0mmol，5.7mL)溶于無水CH₂Cl₂(100mL)中并冷卻至0℃。然后一批次加入二異丙基乙胺(DIPEA，4.8g，6.5mL，37.2mmol)，然后滴加富馬酰氯(2.0mL，18.6mmol)。完全加入后，將反應(yīng)物溫?zé)嶂镰h(huán)境溫度攪拌24小時，然后溫?zé)嶂?0℃再攪拌24小時。通過TLC(4:1己烷：乙酸乙酯)監(jiān)測反應(yīng)，一旦反應(yīng)停止進(jìn)一步進(jìn)行，通過加入水(30mL)和飽和氯化銨(30mL)來猝滅反應(yīng)混合物。然后將反應(yīng)混合物進(jìn)一步用CH₂Cl₂稀釋，分離各相，并將合并的有機(jī)相依次用飽和碳酸氫鈉和鹽水洗滌，然后用硫酸鎂干燥，通過棉塞過濾，并在減壓下濃縮。所得紫色固體的柱色譜法提供了標(biāo)題化合物，為白色晶體(7.6g)，產(chǎn)率為98％。無色結(jié)晶；R_f＝0.4(4:1己烷：乙酸乙酯)；¹H NMR(600MHz，CDCl₃)：δ_ppm8.08(dd，J＝7.84,1.65Hz，2H)，7.61(ddd，J＝7.92,7.81,1.71Hz，2H)，7.37(ddd，J＝7.73,7.72,1.09Hz)，7.31(s，2H)，7.18(dd，J＝8.08,0.91Hz，2H),4.33(q,J＝7.15Hz,4H)，1.36(t，J＝7.14Hz，6H)；¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ_ppm 164.3,163.3,149.9,134.3,133.9,131.9,126.5,123.5,61.3,14.2。

雙-(4-N-乙酰基苯基)富馬酸酯(41)的合成

在氮氣和磁力攪拌下將對乙酰氨基酚(39b)(5.9g，39.0mmol)溶于無水DMF(50mL)中。一旦溶解，加入CH₂Cl₂(50mL)，將混合物冷卻至0℃。然后立即加入DIPEA(6.5mL，4.8g，37.2mmol)。然后將富馬酰氯(2mL，2.84g，18.6mmol)滴加到溶液中，然后將反應(yīng)物溫?zé)嶂镰h(huán)境溫度攪拌24小時，然后溫?zé)嶂?0℃再攪拌24小時。通過TLC(8:1乙酸乙酯：己烷)監(jiān)測反應(yīng)，一旦反應(yīng)停止進(jìn)一步進(jìn)行，通過加入水(30mL)和飽和氯化銨(30mL)淬滅反應(yīng)混合物。然后將反應(yīng)用乙酸乙酯稀釋，分離兩相。然后將有機(jī)相用1M HCl洗滌，然后部分濃縮，并過濾。將固體用水和乙酸乙酯洗滌。類似地，合并的水相同樣過濾，固體用水洗滌。然后將合并的固體真空干燥得到標(biāo)題化合物，為灰白色無定形固體，73％產(chǎn)率，無需進(jìn)一步純化(5.2g)?；野咨珶o定形固體；R_f＝0.24(8:1乙酸乙酯：己烷)；¹H NMR(600MHz，DMSO-d6)：δ_ppm10.10(s，2H)，7.65(d，J＝8.96Hz，4H)，7.17(d，J＝8.94Hz，4H)2.05(s，6H)；¹³C NMR(150MHz，DMSO-d6)：δ_ppm 168.8,163.6,145.6,137.8,134.3,122.1,120.3。

炔丙基乙醛酸酯(28)的合成

將富馬酸丙炔酯(35f，7.3g，38mmol)溶于400mL(4:1，丙酮-乙腈)中并冷卻至-60℃。將臭氧鼓泡通過溶液，同時反應(yīng)繼續(xù)冷卻至-78℃。使臭氧總共鼓泡通過35分鐘(反應(yīng)顏色從黃色變?yōu)榛疑?。然后將氧氣鼓泡通過反應(yīng)混合物15分鐘。然后加入二甲硫醚(4.0mL，54.5mmol)，將反應(yīng)混合物溫?zé)嶂镰h(huán)境溫度，同時攪拌12小時。然后將反應(yīng)濃縮至干。將混合物再懸浮于乙酸乙酯中，用冰冷的水萃取三次。將合并的有機(jī)物用硫酸鎂干燥，過濾并濃縮。然后將該混合物在真空下連續(xù)蒸餾三次，后者在五氧化二磷(bp＝78-84℃，60毫巴)的存在下蒸餾兩次，得到2.8g淺黃色油狀的標(biāo)題化合物。¹H NMR(600MHz，CDCl₃)：δ_ppm 9.75(s，1H)，4.85(d，J＝2.6Hz，2H)，2.55(t，J＝2.5Hz，1H)。

乙醛酸2-(叔丁基二甲基甲硅烷氧基)乙酯(30)的合成

將TBS-保護(hù)的富馬酸酯(36,11.0g，25.5mmol)溶于二氯甲烷(280mL)中并冷卻至-78℃。將臭氧鼓泡通過溶液12分鐘，此時深藍(lán)色持續(xù)。然后將氧氣鼓泡通過溶液10分鐘，加入二甲硫醚(1.9g，2.3mL，30.5mmol)，將反應(yīng)混合物在攪拌下溫?zé)嶂镰h(huán)境溫度，歷時12小時。然后在減壓下除去溶劑，通過在高真空下蒸餾除去DMSO。然后加入五氧化二磷，并使用可變加熱套連續(xù)蒸餾材料三次。產(chǎn)物在75-79℃下沸騰，并在最終蒸餾中將其收集在于干冰浴中冷卻至-78℃的燒瓶中，得到約5mL產(chǎn)物(約50％產(chǎn)率)，為透明油狀物。將產(chǎn)物在干冰浴中保持冷凍，直到用于聚合。¹H NMR(600MHz，CDCl₃)：δ_ppm 9.38(s，1H)，4.36-4.33(m，2H)，3.88-3.85(m，2H)，0.84(s，9H)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)：δ_ppm 183.5,159.3,67.5,60.6,25.7,18.2，-5.4。HRMS(EI)C₁₀H₂₀O₄Si的計算值：232.1131。C₁₀H₂₁O₄Si計算值：233.1209。實測值：233.1206。

2-(乙氧基羰基)苯基)乙醛酸酯(31)的合成

將雙-(2-(乙氧基羰基)苯基)富馬酸酯(40)(3.7g，9.0mmol)溶于CH₂Cl₂中并冷卻至-78℃。加入蘇丹III(2mg)。將臭氧鼓泡通過反應(yīng)混合物，直到深紅色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，表明指示劑消耗(約10分鐘)。然后將氧氣鼓泡通過所述反應(yīng)5分鐘，然后加入二甲硫醚(1.0mL，14.4mmol)，將反應(yīng)物在真空下脫氣，然后使其緩慢升溫至環(huán)境溫度，并在氮氣下攪拌16小時。然后除去溶劑。粗NMR顯示低聚乙醛酸酯的形成(參見上文)。將混合物重新溶解在氯仿中，加入五氧化二磷(500mg)，將混合物在4℃下攪拌96小時。除去氯仿，將固體材料加熱至160℃以裂解低聚物，然后在真空下蒸餾(b.p.＝120-123℃，0.5mbar)得到2.3g產(chǎn)物，為粘稠的黃色油狀產(chǎn)物，產(chǎn)率為60％。反應(yīng)未優(yōu)化。黃色油狀產(chǎn)物；¹H NMR(600MHz，CDCl₃)：δ_ppm9.61(s，1H)，8.10(dd，J＝7.9,1.7Hz，1H)，7.62(ddd，J＝8.1,7.6,1.7Hz，1H)，7.39(dt，J＝7.6,7.6,1.2Hz，1H)，7.19(dd，J＝8.1,1.2Hz，1H)，4.29(q，J＝7.1Hz，2H)，1.32(t，J＝7.15Hz，3H)；¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ_ppm 182.6,136.9,157.6,149.6,134.1,132.1,126.9,123.0,122.4,61.4,14.1。HRMS(ESI)C₁₁H₁₀O₅的計算值：222.0528。C₁₁H₁₀NaO₅(M+Na)⁺的計算值：245.0426。實測值：245.0451。

4-N-乙?；交胰┧狨?32)的合成

將雙-(4-N-乙?；交?富馬酸酯(6.6g，17.3mmol)溶于DMF(60mL)中并加入20mL CH₂Cl₂。將混合物冷卻至-78℃，并將臭氧鼓泡通過反應(yīng)混合物直到溶液變藍(lán)(蘇丹III證明是不準(zhǔn)確的指示劑，在反應(yīng)完成之前消耗)，約30分鐘。然后將反應(yīng)用氧氣脫氣15分鐘，然后加入二甲硫醚(1.7mL，22.5mmol)，將反應(yīng)混合物在氮氣下攪拌加熱16小時。然后除去溶劑，將該物質(zhì)在真空下(b.p.＝180℃，0.5毫巴)蒸餾得到產(chǎn)物，為粘稠的棕色油狀物。棕色油；¹H NMR(600MHz，DMSO-d₆)：δ_ppm11.18(bs，1H)，10.06(s，1H)，7.62(d，J＝9.04Hz，2H)，7.14(d，J＝9.01Hz，2.03(s，3H)；¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ_ppm 185.5,168.8,158.1,145.4,138.0,121.9,120.4,24.4。HRMS(ESI)C₁₀H₉NO₄的計算值：207.0532。C₁₁H₁₀NaNO₅(M+Na)+的計算值：230.0429。實測值：230.0418。

封端/連接體的合成

炔丙基酰胺17的合成

將化合物16³²(580mg，2.9mmol，1當(dāng)量)溶于溶劑(12mL的5:1二氯甲烷：吡啶)中，然后在氬氣下依次加入EDC·HCl(690mg，3.5mmol，1.2當(dāng)量)、炔丙基胺(1.1mL,17.7mmol，6當(dāng)量)和DMAP(430mg，3.5mmol，1.2當(dāng)量)到攪拌的混合物中。在室溫下攪拌6小時后，反應(yīng)用乙酸乙酯(60mL)稀釋，依次用飽和NaHCO₃溶液(1×30mL)、1M HCl(3×30mL)和去離子水(1×30mL)洗滌。將有機(jī)相用MgSO₄干燥，過濾并在減壓下除去溶劑得到化合物17(395mg，57％)，為棕色固體。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)：δ9.26(t，J＝5.3Hz，1H)，8.53(d，J＝1.2Hz，1H)，8.22(dd，J＝7.6Hz，1.2Hz，1H，7.94(d，J＝7.6Hz，1H)，5.67(t，J＝5.3Hz，1H)，4.87(d，J＝5.3Hz，2H)，4.09(dd，J＝5.3Hz，2.4Hz,2H)3.16(t，J＝2.4Hz，1H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ163.7,146.4,141.6,133.0,132.0,128.4,123.1,80.7,73.0,59.8,28.6。C₁₁H₁₀O₄N₂的MS計算值，234.0641；實測值，234.0642。

氯甲酸酯18的合成

將化合物17(390mg，1.6mmol，1.0當(dāng)量)溶于THF(7mL)中。然后在氬氣氛下于室溫將所得溶液滴加到光氣溶液(15wt％的甲苯溶液，3.5mL，4.8mmol，3.0當(dāng)量)中，并攪拌40小時。然后通過高真空除去殘余的光氣和溶劑，得到化合物18(482mg，98％)，為棕色固體。然后用甲醇(10mL)和飽和氫氧化鈉溶液(10mL)淬滅在液氮冷卻阱中收集的光氣。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.59(d，J＝2.0Hz，1H)，8.17(dd，J＝8.2Hz，2.0Hz，1H)，7.79(d，J＝8.2Hz，1H),6.36(s，1H)，5.81(s，2H)，4.31(dd，J＝5.1Hz，2.3Hz，2H)2.35(t，J＝2.3Hz，1H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.1,150.6,135.49,133.4,132.8,132.3,129.5,124.1,78.8,72.8,69.1,30.4。C₁₂H₉O₅N₂Cl的MS計算值，296.0200；實測值，296.0201。

氯甲酸酯45的合成

將4-(羥甲基)苯基硼酸頻哪醇酯、化合物42(800mg，3.4mmol，1.0當(dāng)量)溶于THF(7mL)中。然后在氬氣和室溫下將所得溶液滴加到光氣溶液(15wt％的甲苯溶液(7.5mL，10.3mmol，3.0當(dāng)量)中，并攪拌24小時。然后通過高真空除去殘余的光氣和溶劑，得到氯甲酸酯45(920mg，91％)，為淺棕色液體。然后用甲醇(20mL)和飽和氫氧化鈉溶液(20mL)淬滅在液氮冷卻阱中收集的光氣。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.86(d，J＝8.2Hz，2H)，7.39(d，J＝8.2Hz，2H)，5.32(s，2H)，1.36(s，12H)。光譜數(shù)據(jù)與公布值一致。³³

氯甲酸酯46的合成

將化合物43³⁴(500mg，2.7mmol，1.0當(dāng)量)溶于THF(10mL)中。然后在氬氣氛和室溫下將所得溶液滴加到光氣溶液(15wt％的甲苯溶液，5.8mL，8.1mmol，3.0當(dāng)量)中，并攪拌24小時。然后通過高真空除去殘余的光氣和溶劑，得到氯甲酸酯46(750mg，98％)，為淺棕色液體。然后用甲醇(20mL)和飽和氫氧化鈉溶液(20mL)淬滅在液氮冷卻阱中收集的光氣。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.81(s，1H)，8.26(t，J＝7.0Hz，1H)，8.17(d，J＝8.2Hz，1H)7.69(t，J＝7.0Hz，1H)，4.61(t，J＝5.9Hz，2H)，3.34(t，J＝5.9Hz，2H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ156.9,150.5,145.2,142.9,125.0,123.9,68.8,37.8。[M]+C₈H₈ClNO₂S₂的MS計算值：248.9685；實測值：248.9689。

氯甲酸酯47的合成

將化合物44³⁵(200mg，0.84mmol，1.0當(dāng)量)溶于THF(8mL)中。然后在氬氣氛和室溫下將所得溶液滴加到光氣溶液(15wt％的甲苯溶液，1.8mL，2.5mmol，3.0當(dāng)量)中，并攪拌24小時。然后通過高真空除去殘余的光氣和溶劑，得到氯甲酸酯47(230mg，91％)，為淺棕色液體。然后用甲醇(20mL)和飽和氫氧化鈉溶液(20mL)淬滅在液氮冷卻阱中收集的光氣。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.02(d，J＝8.2Hz，1H)，8.00(d，J＝8.8Hz，1H),7.85(d,J＝8.2Hz，1H)，7.59(d,J＝8.2Hz,1H),5.40(s，2H)。

化合物51的合成

將化合物17(630mg，2.86mmol，1當(dāng)量)和脫水氯化錫(II)(4.24g，14.36mmol，5當(dāng)量)溶解在39mL溶劑混合物(THF:水＝10:3)中，于70℃攪拌并用氬氣保護(hù)30分鐘。冷卻至室溫后，將溶液倒入50mL冷水中，并通過1M碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)至pH 8.0。然后將混合物用乙酸乙酯(3×60mL)萃取。將所得有機(jī)相用鹽水洗滌一次，并用無水MgSO 4干燥，過濾并在減壓下除去溶劑，得到化合物51(450mg，83％)，為黃色固體。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)：δ8.61(t，J＝5.3Hz，1H)，7.12(d，J＝7.6Hz，1H)，7.08(d，J＝1.8Hz，1H),6.98(dd，J＝7.6Hz，1.8Hz，1H)，5.08(t，J＝5.3Hz，1H)，5.04(s，2H)，4.37(d，J＝5.3Hz，1H),3.98(dd,J＝5.3Hz，2.4Hz，2H)，3.05(t，J＝2.4Hz，1H)。

化合物52的合成

將化合物51(430mg，2.26mmol，1當(dāng)量)溶解于12mL THF中，然后加入8mL飽和碳酸鈉溶液。將混合物冷卻至0℃后，同時向體系中滴加在4mL THF和4mL飽和碳酸鈉溶液中的氯甲酸酯45(738mg，2.49mmol，1.1當(dāng)量)。在室溫下攪拌1小時后，將混合物用50mL乙酸乙酯稀釋，收集有機(jī)相，用鹽水洗滌一次，用無水MgSO₄干燥，過濾并在減壓下除去溶劑，產(chǎn)物進(jìn)一步通過柱以1:1的乙酸乙酯和己烷作為流動相進(jìn)行純化，得到化合物52(450mg，43％)，為黃色固體。¹H NMR(400MHz，DMSO-d₆)：δ9.08(s，1H)，8.68(t，J＝5.1Hz，1H)，7.96(s，1H)，7.69(d，J＝8.2Hz，1H),7.60(dd，J＝1.6Hz，8.2Hz，1H)，7.46(d，J＝7.8Hz，2H)，7.42(d，J＝7.8Hz，2H)，5.44(t，J＝5.5Hz，1H)，5.17(s，2H)，4.54(d，J＝5.5Hz，2H)，4.00(dd，J＝5.5Hz，2.3Hz，2H)，3.10(t，J＝2.3Hz,1H)1.28(s,12H)。

氯甲酸酯53的合成

將化合物52(400mg，0.862mmol，1.0當(dāng)量)溶于THF(4mL)中。然后在氬氣氛和室溫下將所得溶液滴加到光氣溶液(15wt％的甲苯溶液，1.8mL，2.59mmol，3.0當(dāng)量)中，并攪拌16小時。然后通過高真空除去殘余的光氣和溶劑，得到化合物53(432mg，95％)，為黃色固體。然后用甲醇(10mL)和飽和氫氧化鈉溶液(10mL)淬滅在液氮冷卻阱中收集的光氣。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.06(s，1H)，7.75(d，J＝8.21Hz，2H)，7.64(s，1H)，7.61(dd，J＝7.6Hz，1.8Hz，1H)，7.52(d，J＝8.2Hz，1H)，7.45(d，J＝8.2Hz，2H)，7.35(s，1H)，5.38(s，2H)，5.23(s，2H),4.12(dd,J＝5.3Hz，2.4Hz，2H)，2.48(t，J＝2.4Hz，1H)，1.33(s，12H)。

聚合物的合成

由于這些單體的高反應(yīng)性，即使痕量的水可導(dǎo)致低聚或聚合。因此，在緊鄰聚合之前，用P₂O₅進(jìn)行第二次真空蒸餾，以裂解任何低聚物并除去任何殘留的痕量水。

沒有封端的乙醛酸乙酯的聚合(聚合物1)

將乙醛酸乙酯的甲苯溶液(20mL)于真空下(55℃，125毫巴)用P₂O₅分級分餾，以除去在第一廢棄級分中的甲苯和痕量水。然后于130℃將殘余物在大氣壓和氬氣保護(hù)下用P₂O₅連續(xù)蒸餾兩次，以獲得高純度單體。將該淺黃色單體(5.0mL，50mmol，1.0當(dāng)量)溶于二氯甲烷(5.0mL)和Et₃N(3.5μL，25μmol，0.0005當(dāng)量)。將溶液在-20℃下攪拌1小時，所得聚合物通過沉淀于甲醇中純化。在真空中干燥48小時后，得到白色粘性聚合物(1.8g，35％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ5.48-5.75(m，100H)，4.12-4.38(m，204H)，1.24-1.44(m，298H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.7-167.1,90.6-93.8,61.7,13.5。SEC：M_n＝103kg/mol，M_w＝266kg/mol，PDI＝2.6。T_g＝-32℃。

乙醛酸乙酯與異氰酸苯酯作為封端的聚合(聚合物2)

進(jìn)行相同的蒸餾和聚合程序以獲得如聚合物1所述的聚(乙醛酸乙酯)；但在沉淀之前，加入異氰酸苯酯(100μL，920μmol，0.018當(dāng)量)和3滴DBTL來封端聚合物。然后將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。倒掉過量甲醇后，將殘余物真空干燥48小時，得到2.3g白色粘性聚合物，產(chǎn)率45％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.26-7.43(m，5H)，5.48-5.73(m，43H)，4.10-4.30(m，90H)，1.17-1.36(m，133H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.7-166.9,90.3-94.8,61.7,13.5。FT-IR(KBr，薄膜)：2982,1762,1447,1376,1020cm^-1。SEC：M_n＝27kg/mol，M_w＝66kg/mol，PDI＝2.5。T_g＝-1℃。

乙醛酸乙酯與氯甲酸芐酯作為封端的聚合(聚合物3)

如聚合物1所述制備聚(乙醛酸乙酯)。聚合后，在沉淀之前，在0℃下加入氯甲酸芐酯(100μL，710μmol，0.014當(dāng)量)以及Et₃N(99.0μL，710μmol，0.014當(dāng)量)。將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。傾析溶劑后，將殘余物真空干燥48小時，得到2.6g白色粘性聚合物，產(chǎn)率為50％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.26-7.41(m，5H)，5.48-5.82(m，214H)，5.20(s，2H)，4.05-4.32(m，442H)，1.19-1.49(m，642H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ165.0-167.5,127.2-128.9,90.6-94.0,62.0,13.8。FT-IR(KBr，薄膜)：2982,1762,1448,1379,1020cm^-1。SEC：M_n＝31kg/mol，M_w＝59kg/mol，PDI＝1.9。T_g＝-3℃。

用NVOC-Cl作為封端進(jìn)行乙醛酸乙酯的聚合(聚合物4)

如聚合物1所述制備聚(乙醛酸乙酯)。聚合后，但在沉淀之前，在0℃下加入NVOC-Cl(0.2g，730μmol，0.014當(dāng)量)和Et₃N(100μL，730μmol，0.014當(dāng)量)，以封端聚合物。將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。傾析過量甲醇后，將殘余物真空干燥48小時，得到3.2g白色粘性聚合物，產(chǎn)率62％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.75(s，1H)，7.01(s，1H)，5.48-5.75(m，120H)，4.06-4.34(m，265H)，4.05(s，3H),3.97(s，3H)，1.17-1.45(m，390H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.8-166.4,148.1,107.9,90.1-94.0,86.9,66.7,61.9,56.5,55.1,13.7。FT-IR(KBr，薄膜)：2985,1757,1448,1377,1022cm^-1。SEC：M_n＝62kg/mol，M_w＝132kg/mol，PDI＝2.1。T_g＝-9℃。

用NVOC-Cl作為封端進(jìn)行乙醛酸甲酯的聚合(聚合物11)

將新鮮蒸餾的乙醛酸甲酯(5.0mL，63mmol，1.0當(dāng)量)溶于二氯甲烷(5.0mL)和Et₃N(4.4μL，32μmol，0.0005當(dāng)量)。在將溶液在-20℃下攪拌1小時后，Et₃N(0.2mL，1.5mmol，0.023當(dāng)量)和NVOC-Cl(0.4g，1.5mmol，0.023當(dāng)量)加入到混合物中以封端聚合物。然后將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。傾析過量甲醇后，將殘余物真空干燥48小時，得到3.3g白色半結(jié)晶聚合物，產(chǎn)率59％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.75(s，1H)，7.14(s，1H)，5.55-5.78(m，37H)，4.06(s，3H)，3.97(s，3H)，3.73-3.86(m，111H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.7-166.5,153.8,148.1,109.2,107.6,90.0-93.9,86.7,66.8,56.4,56.2,52.6。FT-IR(KBr，薄膜)：2960,1760,1440,1019cm^-1。SEC：M_n＝3800g/mol，M_w＝4800g/mol，PDI＝1.3。T_g＝24℃。

使用NVOC-Cl作為封端進(jìn)行聚乙二醇酸正丁酯的聚合(聚合物12)

將新鮮蒸餾的乙醛酸正丁酯(5.0mL，38mmol，1.0當(dāng)量)溶于二氯甲烷(5.0mL)和Et₃N(2.7μL，19μmol，0.0005當(dāng)量)。在-10℃下攪拌溶液1小時后，將Et₃N(0.2mL，1.5mmol，0.038當(dāng)量)和NVOC-Cl(0.4g，1.5mmol，0.038當(dāng)量)加入到混合物中以封端聚合物。然后將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。通過高真空除去溶劑，將粗聚合物重新溶解在四氫呋喃(5.0mL)中，并使用再生纖維素膜(6000-8000g/mol MWCO)對水透析24小時(200mL，2次更換溶劑)。然后將殘留的內(nèi)容物冷凍干燥，得到2.2g淺黃色凝膠狀聚合物，產(chǎn)率44％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.75(s，1H)，7.09(s，1H)5.46-5.77(m，23H)，4.06-4.24(m，44H)，4.05(s，3H)，3.96(s，3H)，1.55-1.73(m，44H)，1.25-1.45(m,43H),0.81-1.04(m，62H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.1-166.4,153.9,147.5,109.2,107.6,90.2-94.3,65.7,56.6,56.3,30.2,18.8,13.6。FT-IR(KBr，薄膜)：2963,2936,2876,1759,1464,1379,1219,1016cm^-1。SEC：M_n＝5000g/mol，M_w＝9800g/mol，PDI＝1.9。T_g＝-30℃。

用NVOC-Cl作為封端進(jìn)行乙醛酸芐酯的聚合(聚合物13)

將新鮮蒸餾的乙醛酸芐酯(5.0mL，36mmol，1.0當(dāng)量)溶于二氯甲烷(5.0mL)和Et₃N(2.5μL，18μmol，0.0005當(dāng)量)。在0℃下攪拌溶液1小時后，將Et₃N(0.2mL，1.5mmol，0.042當(dāng)量)和NVOC-Cl(0.40g，1.5mmol，0.042當(dāng)量)加入到混合物中以封端聚合物。然后將溶液在室溫下攪拌24小時，在40℃下再攪拌16小時。在高真空下除去溶劑，將粗聚合物重新溶解于DMF(5.0mL)中，并用再生纖維素膜(6000-8000g/mol MWCO)對DMF透析24小時(200mL，2次更換溶劑)以及對水透析24小時(200mL，2次更換溶劑)。然后將殘留的內(nèi)容物凍干，得到1.9g淺黃色固體聚合物，產(chǎn)率36％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.69(s，1H)，6.89-7.36(m，88H)，5.46-5.83(m，23H)，4.74-5.20(m，41H)，3.93(s，3H)，3.73(s，3H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.6-166.6,153.9,147.4,134.8,128.2,109.1,107.7,91.1-94.2,67.4,56.5,56.3。FT-IR(KBr，薄膜)：3034,2968,1763,1583,1522,1500,1456,1217,974,746,696cm^-1。SEC：M_n＝2100g/mol，M_w＝3500g/mol，PDI＝1.6。T_g＝12℃。

用NVOC-Cl作為封端進(jìn)行乙醛酸乙酯和乙醛酸甲酯的共聚(聚合物14)

將新蒸餾的乙醛酸甲酯(4.0mL，50mmol，1.0當(dāng)量)和乙醛酸乙酯(4.0mL，40mmol，0.8當(dāng)量)溶于二氯甲烷(8.0mL)和Et₃N(12.6μL，90μmol，0.001當(dāng)量)中。在-20℃下攪拌溶液1小時后，將Et₃N(0.2mL，1.5mmol，0.03當(dāng)量)和NVOC-Cl(0.4g，1.5mmol，0.03當(dāng)量)加入到混合物中，以封端聚合物。然后將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。傾析過量甲醇后，將殘余物真空干燥48小時，得到4.8g白色橡膠狀聚合物，產(chǎn)率為57％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.75(s，1H)，7.09(s，1H)，5.48-5.78(m，70H)，4.16-4.32(m，70H)，4.05(s，3H)，3.97(s，3H)，3.73-3.86(m，87H)，1.21-1.39(m，104H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.6-166.8,148.1,107.9,90.1-94.4,66.8,61.9,56.2,52.5,13.6。FT-IR(KBr，薄膜)：2960,1759,1445,1377,1016cm^-1。SEC：M_n＝40kg/mol，M_w＝81kg/mol，PDI＝2.0。T_g＝15℃。

用NVOC-Cl作為封端進(jìn)行乙醛酸乙酯和正丁基乙醛酸酯的共聚(聚合物15)

將新蒸餾的乙醛酸正丁酯(3.0mL，25mmol，1.0當(dāng)量)和乙醛酸乙酯(4.0mL，40mmol，1.6當(dāng)量)溶于二氯甲烷(7.0mL)和Et₃N(9.0μL，65μmol，0.001當(dāng)量)中。在-10℃下攪拌溶液1小時后，將Et₃N(0.2mL，1.5mmol，0.023當(dāng)量)和NVOC-Cl(0.40g，1.5mmol，0.023當(dāng)量)加入到混合物中以封端聚合物。然后將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。之后，通過高真空除去溶劑，將粗聚合物重新溶解于DMF(5.0mL)中，并使用再生纖維素膜(6000-8000g/mol MWCO)對DMF透析24小時(200mL，2次更換溶劑)，以及對蒸餾水透析24小時(200mL，2次更換溶劑)。然后將殘留的內(nèi)容物凍干，得到3.4g透明無色的凝膠狀聚合物，產(chǎn)率45％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.75(s，1H)，7.16(s，1H)，5.46-5.75(m，60H)，4.09-4.43(m，124H)，4.05(s，3H)，3.97(s，3H)，1.57-1.73(m，40H)，1.17-1.46(m，164H)，0.84-0.99(m，53H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.7-166.7,153.7,148.2,141.4,126.7,109.9,107.9,90.4-94.5,66.8,65.7,61.9,56.7,56.3,30.2,18.8,13.8,13.6。FT-IR(KBr，薄膜)：2964,2939,2876,1765,1468,1381,1219,1024cm^-1。SEC：M_n＝11kg/mol，M_w＝22kg/mol，PDI＝2.0。T_g＝-10℃。

用化合物18作為封端進(jìn)行乙醛酸乙酯的聚合(聚合物19)

如聚合物1所述制備聚(乙醛酸乙酯)。聚合后，但在沉淀之前，在0℃下加入化合物18(0.22g，730μmol，0.014當(dāng)量)和Et₃N(100μL，730μmol，0.014當(dāng)量)以封端聚合物。將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。傾析過量甲醇后，將殘余物真空干燥48小時，得到2.8g白色粘性聚合物，產(chǎn)率為56％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.65(s，1H)，8.19(s，1H)，7.82(s，1H)，5.46-5.71(m，275H)，4.12-4.30(m，570H),2.29(s，1H)，1.12-1.40(m，855H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ169.4,164.9-166.7,128.3,90.9-94.5,81.7,62.9,62.2,29.9,13.9。FT-IR(KBr，薄膜)：2988,1759,1468,1379,1021,1028cm^-1。SEC：M_n＝42kg/mol，M_w＝89kg/mol，PDI＝2.1。

聚合物19與聚合物20的偶聯(lián)(聚合物21)

聚合物21a的合成

將PEG-N₃(聚合物20a)(750Da，56mg，75μmol，1.5當(dāng)量)和聚合物19(59kDa，1.0g，25μmol，1當(dāng)量)溶解于DMF(5mL)中。在除去空氣并用氬氣再填充后，向溶液中加入CuSO₄(4mg，25μmol，1當(dāng)量)和抗壞血酸鈉(5mg，25μmol，1當(dāng)量)，將混合物在40℃下攪拌16小時。然后將其轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(50kDa MWCO)中，并對去離子水透析48小時(300mL，6次更換溶劑)。然后將透析的材料凍干，得到聚合物3.1(860mg，81％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ5.47-5.75(m，473H)，4.15-4.31(m，854H)，3.65(s，136H)，3.39(s，6H)，1.17-1.40(m,1269H)。SEC：M_n＝68kDa，M_w＝130kDa，

聚合物21b的合成

將PEG-N₃(聚合物20b)(2KDa，150mg，75μmol，3當(dāng)量)和聚合物19(500mg，25μmol，1當(dāng)量)溶解于DMF(5mL)中。在除去空氣并用氬氣再填充后，向溶液中加入CuSO₄(4mg，25μmol，1當(dāng)量)和抗壞血酸鈉(5mg，25μmol，1當(dāng)量)，將混合物在40℃下攪拌16小時。然后將其轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(50kg/mol MWCO)中，并且用去離子水透析48小時(300mL，6次更換溶劑)。然后將透析的物質(zhì)凍干，得到434mg白色橡膠狀聚合物，產(chǎn)率79％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ8.71(s，1H)，8.24(s，1H)，7.83(s，1H)5.47-5.75(m，100H)，4.15-4.31(m，211H),3.65(s，92H)，3.39(s，3H)，1.17-1.40(m，307H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：164.7-166.3,127.5,124.1,90.8-93.9,71.8,70.5,62.0,13.7。FT-IR(KBr，薄膜)：2985,2941,2908,2876,1759,1447,1377,1231,1021cm^-1。SEC：M_n＝40kg/mol，M_w＝85kg/mol，PDI＝2.1。T_g＝-5℃。

聚合物21c的合成

將PEG-N₃(聚合物20c)(5kDa，375mg，75μmol，1.5當(dāng)量)和聚合物19(47kDa，0.5g，25μmol，1當(dāng)量)溶于DMF(5mL)中。在除去空氣并用氬氣再填充后，向溶液中加入CuSO₄(4mg，25μmol，1當(dāng)量)和抗壞血酸鈉(5mg，25μmol，1當(dāng)量)，將混合物在40℃下攪拌16小時。然后將其轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(50kDa MWCO)中，并對去離子水透析48小時(300mL，6次更換溶劑)。然后將透析的材料凍干，得到聚合物3.3(580mg，77％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ5.47-5.75(m，578H)，4.15-4.31(m，1023H)，3.65(s，909H)，3.39(s，6H)，1.17-1.40(m，1502H)。SEC：M_n＝50kDa，M_w＝95kDa，

聚合物19與化合物22的偶聯(lián)(聚合物23)

將聚合物19(1.0g，25μmol，1當(dāng)量)和化合物22(37.5mg，150μmol，6當(dāng)量)溶于DMF(7mL)中。在除去空氣并用氬氣再填充后，向溶液中加入CuSO₄(4mg，25μmol，1當(dāng)量)和抗壞血酸鈉(5mg，25μmol，1當(dāng)量)，將混合物在40℃下攪拌16小時。然后將其轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(50kDa MWCO)中，并對丙酮和甲醇(3:7)的混合物透析48小時(1000mL，6次更換溶劑)。然后將透析的材料干燥，得到856mg大分子引發(fā)劑(聚合物23)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ5.49-5.73(m，96H)，4.13-4.30(m，199H)，1.95(s，0.73H)，1.17-1.40(m，300H)。SEC：M_n＝83kg/mol，M_w＝147kg/mol，PDI＝1.8。

使用大分子引發(fā)劑23進(jìn)行原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(聚合物24)

將聚合物23(0.7g，17μmol，1當(dāng)量)、甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(1.1g，6.8mmol，400當(dāng)量)和N,N,N',N”,N”-五甲基二亞乙基三胺(5.8mg，34μmol，2當(dāng)量)溶解在DMF(7mL)中。在除去空氣并用氬氣再填充后，向溶液中加入CuSO₄(3.7mg，17μmol，1當(dāng)量)和抗壞血酸鈉(15mg，85μmol，5當(dāng)量)，將混合物在40℃下攪拌16小時。然后將其轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(50kg/mol MWCO)中，并對丙酮和甲醇(3:7)的混合物透析24小時(500mL，3次更換溶劑)。然后將透析的材料干燥，得到340mg嵌段聚合物。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ5.48-5.72(m，100H)，4.17-4.31(m，215H)，4.01-4.15(m，111H)，2.51-2.78(m，101H)，2.19-2.48(m，347H)，1.75-2.03(m，87H)，1.16-1.34(m，339H)，0.78-1.11(m，172H)。SEC：M_n＝76kg/mol，M_w＝136kg/mol，PDI＝1.8。

用NVOC-Cl作為封端進(jìn)行乙醛酸炔丙酯(28)和乙醛酸乙酯的共聚

將新蒸餾的乙醛酸炔丙酯(1.0mL，9mmol，1.0當(dāng)量)和乙醛酸乙酯(5.0mL，50mmol，5.5當(dāng)量)溶于二氯甲烷(7.0mL)和Et₃N(2.0μL，16μmol，0.001當(dāng)量)中。在-10℃下攪拌溶液1小時后，將Et₃N(0.2mL，1.5mmol，0.09當(dāng)量)和NVOC-Cl(0.40g，1.5mmol，0.09當(dāng)量)加入到混合物中以封端聚合物。然后將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。之后，通過高真空除去溶劑，將粗聚合物再溶解于DMF(5.0mL)中，并使用再生纖維素膜(3kg/mol MWCO)對DMF透析24小時(200mL，2次更換溶劑)以及對蒸餾水透析24小時(200mL，2次更換溶劑)。然后將殘留的內(nèi)容物凍干，得到2.0g透明、無色凝膠狀聚合物，產(chǎn)率為30％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.72(s，2H)，7.13(s，2H)，5.87-5.40(m，76H)，4.90-4.73(m，14H)，4.32-4.10(m，142H)，4.03(s，6H)，3.93(s，6H)，2.60-2.45(m，6H)，1.32-1.23(m，210H)。SEC：M_n＝4.3kg/mol，M_w＝5.7kg/mol，n＝1.3。

乙醛酸2-(叔丁基二甲基甲硅烷氧基)乙酯(30)與乙醛酸乙酯的共聚

將新蒸餾的乙醛酸2-(叔丁基二甲基甲硅烷氧基)乙酯(1.0mL，4.3mmol，1.0當(dāng)量)和乙醛酸乙酯(5mL，50mmol，11當(dāng)量)溶于二氯甲烷(5mL)和Et₃N(0.8μL,5μmol，0.001當(dāng)量)。在-10℃下攪拌溶液1小時后，將Et₃N(0.3mL，2.25mmol，0.53當(dāng)量)和NVOC-Cl(0.3g，1.2mmol，0.28當(dāng)量)加入到混合物中以封端聚合物。然后將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。之后，通過高真空除去溶劑，將粗聚合物再溶解于DMF(5.0mL)中，并使用再生纖維素膜(30kg/mol MWCO)，對DMF透析24小時(200mL，2次更換溶劑)以及對蒸餾水透析24小時(200mL，2次更換溶劑)。然后將殘余內(nèi)容物凍干，得到850mg透明的灰白色凝膠狀聚合物，產(chǎn)率22％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.75(s，2H)，7.09(s，2H)，5.75-5.44(m，184H)，4.30-4.14(m，327H)，4.05(s，6H)，3.97(s，6H)，3.85-3.78(m，32H)，1.35-1.23(m，448H)。0.92-0.85(88H，m)，0.09-0.02(m，56H)。SEC：M_n＝25kg/mol，M_w＝49kg/mol，PDI＝1.9。

聚合物48的合成

將純化的乙醛酸乙酯(5.0mL，50mmol，1.0當(dāng)量)溶于CH₂Cl₂(5.0mL)和Et₃N(3.5μL，25μmol，0.0005當(dāng)量)。將溶液在-20℃下攪拌1小時。在0℃下加入氯甲酸酯45(0.22g，730μmol，0.014當(dāng)量)和Et₃N(100μL，730μmol，0.014當(dāng)量)以封端聚合物。將溶液在室溫下攪拌24小時，在40℃下再攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。傾析過量甲醇后，將殘余物真空干燥48小時，得到3.3g白色粘性聚合物，產(chǎn)率63％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.80(d，J＝8.6Hz，2H)，7.53(d，J＝8.6Hz，2H)，5.46-5.78(m，675H)，4.10-4.33(m，1367H)，1.34(s，12H)，1.21-1.44(m，2000H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ164.6-166.5,90.0-93.9,61.7,13.5。FT-IR(KBr，薄膜)：2986,2943,2908,1759,1469,1446,1377,1302,858,735,702cm^-1。SEC：M_n＝131kg/mol，M_w＝304kg/mol，T_g＝-1℃。

聚合物49的合成

將純化的乙醛酸乙酯(2.5mL，25mmol，1.0當(dāng)量)溶于CH₂Cl₂(2.5mL)和Et₃N(1.8mL，13μmol，0.0005當(dāng)量)。將溶液在-20℃下攪拌1小時。在0℃下加入氯甲酸酯46(0.11g，365μmol，0.014當(dāng)量)和Et₃N(100μL，730μmol，0.028當(dāng)量)以封端聚合物。將溶液在室溫下攪拌24小時，在40℃下再攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。傾析過量甲醇后，將殘余物真空干燥48小時，得到1.5g白色粘性聚合物，產(chǎn)率60％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ5.48-5.75(m，2500H)，4.12-4.33(m，5150H)，1.34(s，12H)，1.20-1.37(m，7645H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ165.4-166.1,91.0-94.43,62.4,14.2。FT-IR(KBr，薄膜)：2986,2939,2367,1765,1468,1385,1302,1229,1146,1020,966,8568cm^-1。SEC：M_n＝250kg/mol，M_w＝425kg/mol，T_g＝-7℃。

聚合物50的合成

將純化的乙醛酸乙酯(2.5mL，25mmol，1.0當(dāng)量)溶于CH₂Cl₂(2.5mL)和Et₃N(1.8mL，13μmol，0.0005當(dāng)量)。將溶液在-20℃下攪拌1小時。在0℃下加入氯甲酸酯47(0.12g，365μmol，0.014當(dāng)量)和Et₃N(50μL，365μmol，0.014當(dāng)量)以封端聚合物。將溶液在室溫下攪拌24小時，在40℃下再攪拌16小時。通過將粗反應(yīng)混合物沉淀在甲醇中來實現(xiàn)純化。傾析過量甲醇后，將殘余物真空干燥48小時，得到1.2g白色粘性聚合物，產(chǎn)率48％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ5.47-5.76(m，2548H)，4.09-4.31(m，5299H)，1.25-1.42(m，7798H)。¹³C NMR(150MHz，CDCl₃)：δ165.9-166.7,91.2-94.3,62.1,13.8。FT-IR(KBr，薄膜)：2986,2947,1767,1468,1379,1300,1229,1144,1026,964,858cm^-1。SEC：M_n＝246kg/mol，M_w＝461kg/mol，T_g＝-7℃。

用化合物53作為封端進(jìn)行乙醛酸乙酯的聚合(聚合物54)

如聚合物1所述制備聚(乙醛酸乙酯)。聚合后，但在沉淀之前，在0℃下加入化合物53(0.38g，730μmol，0.014當(dāng)量)和Et₃N(100μL，730μmol，0.014當(dāng)量)以封端聚合物。將溶液在室溫下攪拌24小時，再在40℃下攪拌16小時。之后，通過高真空除去溶劑，并將粗聚合物重新溶解于丙酮(5.0mL)中，并且使用再生纖維素膜(6000-8000g/mol MWCO)對混合溶劑(1:1＝甲醇：丙酮)透析24小時(500mL，3次更換溶劑)。通過高真空除去溶劑，得到1.2g透明無色聚合物，產(chǎn)率24％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.85(m，4H)，7.63(m，2H)，7.40(m，6H)，6.26(m，2H)，5.47-5.75(m，53H)，5.21(s，4H)，4.09-4.43(m，101H)，2.27(s，2H)，1.33(s，24)，1.17-1.46(m，142H)。SEC：M_n＝9.4kDa，M_w＝17kDa，

共聚物55的合成

將PEG-N₃(聚合物20b)(2kDa，180mg，90μmol，3當(dāng)量)和聚合物54(10kDa，0.3g，30μmol，1當(dāng)量)溶于DMF(5mL)中。除去空氣并再次充入氬氣后，向溶液中加入CuSO₄(4.5mg，30μmol，1當(dāng)量)和抗壞血酸鈉(5.5mg，30μmol，1當(dāng)量)，將混合物在40℃下攪拌16小時。然后將其轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(50kDa MWCO)中，并對去離子水透析48小時(300mL，6次更換溶劑)。然后將透析的材料凍干，得到聚合物51(120mg，33％)。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ5.47-5.75(m，90H)，4.15-4.31(m，185H)，3.65(s，441H)，1.17-1.40(m，273H)。SEC：M_n＝9.8kDa，M_w＝13kDa，

降解研究

溶液中聚合物的NMR降解研究

涉及UV光作為刺激的降解研究的一般方案

將聚合物4(15.0mg)溶于CD₃CN和氧化氘的混合物(1.2mL，9:1，v/v)中。然后將溶液轉(zhuǎn)移到兩個NMR管中，并迅速密封管。將一個管暴露于UV光(波長：300-350nm，1400LUX)以引發(fā)光不穩(wěn)定封端的去除，并且通過UV-vis光譜監(jiān)測341nm處的吸光度，以確保完全去保護(hù)聚合物(約80分鐘)。在該時間內(nèi)將另一個NMR管儲存在不透光的盒中，作為任何背景聚合物降解的對照。然后，以限定的間隔記錄¹HNMR譜圖以監(jiān)測材料的解聚。同時，聚合物3也經(jīng)過所有這些程序，以作為不可觸發(fā)的對照。

該方案也應(yīng)用于研究聚合物11-15和21的降解。

涉及H₂O₂作為刺激的降解研究的一般方案

在環(huán)境溫度(21℃)下將PEtG 48(15mg)溶于CD₃CN:D₂O(1.2mL)的9:1混合物中。然后將溶液轉(zhuǎn)移到兩個NMR管中，并將4μLH₂O₂(50wt％的水溶液)加入到一個管中以開始除去H₂O₂不穩(wěn)定封端，然后立即密封管。以限定的間隔記錄¹H NMR譜圖以監(jiān)測材料的解聚。同時，將氯甲酸芐酯封端的PEtG 3也暴露于相同量的H₂O₂，通過NMR譜圖監(jiān)測其解聚。

涉及DTT作為刺激的降解研究的一般方案

在環(huán)境溫度(21℃)下將PEtG 49或50(15mg)溶于CD₃CN:D₂O(1.2mL)的9:1混合物中。然后將溶液轉(zhuǎn)移到兩個NMR管中，并將10mg DTT加入到一個管中以開始除去封端，然后立即密封管。以限定的間隔記錄¹H NMR譜圖以監(jiān)測材料的解聚。同時，將氯甲酸芐酯封端的PEtG 3也暴露于相同量的DTT，通過NMR譜圖監(jiān)測其解聚。

質(zhì)量損失和SEC降解研究的一般方案

將聚合物4(3.0g)溶解在二氯甲烷(15mL)中，并滴澆在60個單獨的載玻片上以提供60個薄膜。在干燥器中真空蒸發(fā)溶劑48小時后，記錄每個膜樣品的質(zhì)量。30個薄膜放置在如上所述的UV箱中17小時以除去封端。在此期間，剩余的載玻片保存在黑暗中。然后，將所有載玻片置于環(huán)境溫度(21℃)的緩沖溶液(磷酸鹽緩沖液，100mM，pH＝7.4)中。在選定的時間，從緩沖溶液中取出每個處理的三塊板，沖洗并在室內(nèi)真空下干燥48小時，然后稱重。在這些過程中的任何重量損失歸因于聚合物的降解。由聚合物3組成的對照組，也進(jìn)行相同的處理作為背景聚合物降解。在每組樣品稱重后，通過SEC分析每個處理的載玻片上5.0mg的殘余樣品，通過沒有導(dǎo)致質(zhì)量損失的分子量變化來評估任何聚合物降解。質(zhì)量損失研究也在不同條件下進(jìn)行，包括：pH 5.0(100mM檸檬酸鹽緩沖液)，20℃；pH 6.0(100mM檸檬酸鹽緩沖液)，20℃；pH 7.0(100mM磷酸鹽緩沖液)，20℃，pH 8.0(100mM磷酸鹽緩沖液)，20℃；pH 7.0(100mM磷酸鹽緩沖液)，10℃；pH 7.0(100mM磷酸鹽緩沖液)，30℃。

動態(tài)光散射(DLS)

通過動態(tài)光散射(Zetasizer Nano Series，Malvern Instruments，UK)，于室溫(25℃)在玻璃比色皿中測量如上所述制備的納米顆粒的尺寸和尺寸分布。聚合物的濃度為約1mg/mL。

代表性膠束制備

將8mg聚合物21b(PEG-PEtG-PEG(2k))完全溶解在1mL DMSO中。然后，將0.1mL所得溶液快速注入0.9mL攪拌的去離子水中。攪拌0.5小時后，將膠束懸浮液轉(zhuǎn)移至再生纖維素膜(3kDa MWCO)中，并對去離子水透析12小時(300mL，2次更換溶劑)以除去DMSO。

代表性囊泡制備

將8mg聚合物21a(PEG-PEtG-PEG(750))完全溶解在1mL的THF中。然后，將0.9mL去離子水逐滴注入0.1mL上述攪拌溶液中。攪拌0.5小時后，將懸浮液轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(3kDa MWCO)中，并用去離子水透析12小時(300mL，2次更換溶劑)以除去THF。

膠束降解的代表性DLS研究

通過上述程序形成膠束，除了將DMSO溶液沉淀到100mM pH 7.4磷酸鹽緩沖溶液或100mM pH 5.0檸檬酸鹽緩沖溶液中并對相同緩沖液透析之外。然后將形成的膠束轉(zhuǎn)移到石英比色皿中，并且通過DLS測量計數(shù)率，同時將DLS的衰減器值固定在7。然后將樣品在UV箱(波長：300-350nm，23mW cm^-2)中照射20分鐘，將樣品在37℃孵育，并在選定的時間點測量計數(shù)率。

膠束NMR降解研究

將16mg嵌段共聚物21b完全溶解在0.8mL的DMSO-d6中。將0.2mL所得溶液快速注入1.0mL的100mM，pH 7.4磷酸鹽或100mM，pH 5.0檸檬酸鹽緩沖的D₂O中。攪拌0.5小時后，將膠束懸浮液轉(zhuǎn)移到兩個NMR管中。然后用UV光(波長：300-350nm，23mW cm^-2)照射一個管10分鐘，而另一個管保持在黑暗中。在照射(圖中10分鐘的時間點)后立即獲得¹H NMR譜圖，然后將樣品在37℃孵育，并在24小時內(nèi)以規(guī)律的間隔獲得譜圖。確認(rèn)了照射的樣品完全解聚，因為當(dāng)設(shè)定PEG峰積分為364時，對應(yīng)于穩(wěn)態(tài)EtGH和乙醇(1.0-1.2ppm)的甲基峰積分之和的值(1198)，非常類似于溶解于CDCl₃的嵌段共聚物21b處于1.17-1.45ppm的甲基峰積分(積分1152)。剩余的％聚合物＝100-(1.0-1.2ppm積分和/1198)*100。

尼羅紅包載和觸發(fā)釋放的代表性過程

將8mg嵌段共聚物21b和0.16mg(相對于聚合物的2wt％)尼羅紅完全溶解于1mL DMSO中以形成均勻溶液。然后，將0.1mL所得溶液快速注入0.9mL攪拌的去離子水或不同緩沖溶液中。攪拌2分鐘后，將膠束懸浮液轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(3500g/mol MWCO)中，并對去離子水或不同緩沖溶液透析12小時(300mL，2次更換溶劑)以除去DMSO。在測量膠束懸浮液的初始熒光發(fā)射后，將膠束懸浮液放入UV箱中并照射不同時間(波長：300-350nm，23mW cm^-2)。在不同的照射時間后，測量605nm處的熒光發(fā)射。

多柔比星(DOX)包載和釋放

將10mg DOX(0.0172mmol)和1.74mg(0.0172)三乙胺溶解在2mL DMSO中并攪拌10分鐘，然后將16mg聚合物21b加入溶液中，并攪拌5小時。然后將混合溶液快速注入18mL攪拌的去離子水中，并再攪拌15分鐘。將所得懸浮液用再生纖維素膜(3500g/mol MWCO)對100mM pH5.0檸檬酸鹽緩沖溶液透析48小時(4×1000mL)。在通過UV-可見光譜測量在500nm處的初始吸收之后，然后將包載有DOX的納米醫(yī)藥分成兩批。一批用UV光(波長：300-350nm，23mW cm^-2)照射3小時，而另一批保持在黑暗中。然后將兩種樣品轉(zhuǎn)移到再生纖維素膜(3500g/mol MWCO)中，并在37℃下對100mM pH5.0的檸檬酸鹽緩沖溶液進(jìn)行透析。在100小時內(nèi)，在選定的時間測量透析膜內(nèi)樣品的吸收，以定量所釋放的藥物的百分比。

透射電子顯微鏡(TEM)

使用在80kV的加速電壓下操作的Phillips CM10顯微鏡進(jìn)行TEM成像。為了觀察納米顆粒的尺寸和分布，將5μL納米顆粒懸浮液(如上所述制備，然后稀釋至0.08mg/mL)置于TEM專用樣品銅網(wǎng)上。在成像前將所得樣品空氣干燥過夜。

結(jié)果與討論

市售乙醛酸乙酯的純化和聚合在本文進(jìn)行了研究。該單體的純化是獲得高分子量PEtG的必要先決條件，因為任何乙醛酸酯水合物、水或其它雜質(zhì)引發(fā)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)，可能導(dǎo)致過量的引發(fā)點，或者可能過早地終止聚合。通過于130℃用P₂O₅在氬氣和大氣壓下連續(xù)兩次蒸餾粗單體，獲得超純乙醛酸乙酯。通常報道的真空蒸餾法^[9，12]被發(fā)現(xiàn)提供不了高純度的單體。蒸餾時的高溫確保了乙醛酸酯低聚物的裂化，干燥劑除去任何釋放的水。如方案1所示，通過陰離子聚合合成PEtG以提供聚合物1，通過用合適的試劑原位處理獲得了具有不同封端的聚合物(異氰酸苯酯、氯甲酸芐酯和NVOC-Cl)。制備具有氨甲酸苯酯封端的聚合物2，用于與之前的工作進(jìn)行比較。聚合物3被制備為具有碳酸酯封端的模型聚合物。選擇具有NVOC封端的聚合物4作為可以用UV光(λ＝341nm)裂解的NVOC基團(tuán)，預(yù)期其會引發(fā)聚合物的解聚(方案2)。

方案1

PEtG的聚合和封端

方案2

NVOC-Cl封端的聚乙醛酸酯的降解機(jī)理。PEtG的R＝CH₂CH₃

雖然這些PEtG顯示出很吸引人的性質(zhì)，并且聚合物4提供可觸發(fā)的分解(如下所述)，但單體的簡單結(jié)構(gòu)應(yīng)允許通過制備替代性乙醛酸酯來快速產(chǎn)生結(jié)構(gòu)多樣性。幾種乙醛酸酯是可商業(yè)購買的，但除了乙基衍生物之外，目前它們在大(大于10mmol)規(guī)模上獲得都是非常昂貴的。乙醛酸酯的最常見合成方法是氧化裂解酒石酸二烷基酯。³⁶這一方法合成過程比較簡單，但卻在產(chǎn)物中引入氧化性雜質(zhì)，其很難以從該反應(yīng)分子如乙醛酸酯中除去。這一方法獲得的產(chǎn)物的純度對于大多數(shù)合成應(yīng)用是足夠的，但是對于聚合，即使小濃度的雜質(zhì)也可導(dǎo)致鏈長度和產(chǎn)率的顯著降低。因此，我們尋求一種替代方法，以大量地(10-100mmol)獲得這些分子。富馬酸二烷基酯或馬來酸二烷基酯的臭氧分解是一個很有潛力的一個方案，因為起始原料可以容易地通過標(biāo)準(zhǔn)酯化技術(shù)從非常便宜的原料獲得，并且該方法已經(jīng)用于工業(yè)上制備乙醛酸甲酯的半縮醛衍生物。⁶臭氧分解反應(yīng)本身快速且非常干凈，從而實現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化。使用二甲基硫醚作為還原劑僅產(chǎn)生無害的二甲基亞砜作為反應(yīng)副產(chǎn)物。乙醛酸酯的分離可以通過簡單蒸餾實現(xiàn)，以除去溶劑和試劑，以及裂解在水存在下容易形成的任何二聚體和低聚物，從而提供非常高純度的乙醛酸酯。

如方案3所示，首先制備馬來酸甲酯(5)、富馬酸正丁酯(6)和富馬酸芐酯(7)，并將其轉(zhuǎn)化為它們相應(yīng)的乙醛酸酯(8-10)，以及它們的聚合物(11-13)和共聚物(用乙醛酸乙酯)(14-15)。這些聚合物都用光不穩(wěn)定NVOC-Cl進(jìn)行封端，以提供具有各種物理特性的材料，從粘性粘合劑(聚(乙酸正丁酯)12)到玻璃狀固體(聚(乙醛酸甲酯)11)。

方案3

合成不同的聚乙醛酸酯。

嵌段聚合物的制備是用于改性聚合物材料性能的另一常規(guī)策略。聚乙醛酸酯是相對疏水的材料，并且為了將它們組裝成功能性納米顆粒如膠束和囊泡，用于例如藥物應(yīng)用，需要引入親水性嵌段。為了證明制備聚乙醛酸酯的嵌段共聚物的可行性，發(fā)明人選擇聚(乙二醇)(PEG)作為親水嵌段。首先，制備含有可光降解部分的封端/連接體，從而以能夠觸發(fā)降解的方式來連接PEtG和PEG嵌段。如方案4所示，從先前報道的醇16³²開始，通過EDC偶聯(lián)合成炔丙基酰胺(化合物17)。然后通過光氣將醇基團(tuán)轉(zhuǎn)化為氯甲酸酯，得到目標(biāo)連接體(化合物18)。

方案4

光降解性封端/連接體的制備

如方案5所示，用氯甲酸酯18封端PEtG，以提供可光降解的聚合物19。然后讓19和分子量為750,2000或5000g/mol的疊氮封端的PEG(分別為20a-c)之間，進(jìn)行銅輔助的疊氮化物-炔烴環(huán)加成反應(yīng)(CuAAC)³⁷，分別提供PEG-PEtG-PEG三嵌段共聚物21a-c。

方案5

三嵌段共聚物的合成。(a對應(yīng)于PEG 750g/mol；b對應(yīng)于PEG 2000g/mol；c對應(yīng)于PEG 5000g/mol)

聚乙醛酸鹽的表征

通過¹H和¹³C核磁共振(NMR)波譜、紅外(IR)光譜和尺寸排阻色譜(SEC)來表征聚乙醛酸酯。譜圖數(shù)據(jù)與材料的預(yù)期化學(xué)結(jié)構(gòu)一致。如表1所示，SEC結(jié)果表明，具有或不具有各種封端的PEtGs 1-4具有最高的分子量。聚(乙醛酸甲酯)11、聚(乙醛酸正丁酯)12和聚(乙醛酸芐酯)13具有明顯更低的數(shù)均分子量(M_n)和重均分子量(M_w)。這可能歸因于乙醛酸正丁酯和乙醛酸芐酯單體的空間位阻，但乙醛酸甲酯的類似結(jié)果表明，其可能與純化各單體的能力有關(guān)。盡管如此，不同的乙醛酸酯與乙醛酸乙酯的共聚時，例如對于聚合物14和15，，甚至在38-55mol％的共聚單體時，出人意料地其產(chǎn)生的分子量特性與PEtG類似。多分散指數(shù)(PDI)范圍為約1.3-2.6。

表1

1.T_98％表示仍然存在98％質(zhì)量時的溫度。

2.T_o是起始降解溫度。

3.T_p是峰值降解溫度。

4.括號中的值表示該兩階段分解的第二階段的值。

通過熱重分析(TGA)和差示掃描量熱法(DSC)分析聚合物的熱性能。無論使用何種封端，PEtG 2、3、4的T_98％大約為160℃，這遠(yuǎn)高于對未封端的PEtG 1所觀察到的(T_98％＝84℃，圖1(a))。這些TGA結(jié)果強(qiáng)烈地表明，分離的聚合物確實被良好地封端，并且證明¹H NMR譜圖中的封端信號不是由于少量的小分子污染物導(dǎo)致。類似地，由NVOC-Cl封端的不同聚乙醛酸酯的熱穩(wěn)定性結(jié)果提供在圖1(b)中。聚合物12，聚(乙醛酸正丁酯)顯示出最高的熱穩(wěn)定性，因為與聚合物4相比，T_98％、T₀和T_p提高了約20℃。然而，一般情況下，所有聚合物顯示出非常類似的熱穩(wěn)定性，即使它們具有各種不同的側(cè)鏈和不同數(shù)量級的分子量差異。這強(qiáng)烈地表明，聚乙醛酸酯的熱穩(wěn)定性主要由縮醛主鏈的性質(zhì)決定，而與其他結(jié)構(gòu)變化無關(guān)。對于嵌段共聚物21b，顯然有兩個不同階段，分別對應(yīng)于三嵌段聚合物中PEtG嵌段和PEG嵌段的降解(圖1(c))。同時TGA還顯示兩個階段中的質(zhì)量損失比例為9:1，這與基于¹H NMR譜圖的不同嵌段的比率一致。

DSC數(shù)據(jù)顯示，對于所有良好地封端的PEtGs 2-4，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_gs)非常相似，約-5℃。這顯著高于非封端的PEtG 1所具有的-32℃的T_g。然而，對于不同的聚乙醛酸酯，T_g范圍為從聚(乙醛酸正丁酯)12的-30℃至聚(乙醛酸甲酯)11的25℃。聚(乙醛酸芐酯)13的T_g為令人驚訝的12℃，由于體積相對較大的芳基側(cè)鏈會預(yù)期其具有相當(dāng)高的T_g，這可以揭示解釋為相對于其它聚合物，聚(乙醛酸芐酯)13的分子量(2000g/mol)非常的低。這種變化可部分歸因于這些聚合物不同的分子量(都顯著低于PEtG的分子量)和每個側(cè)鏈不同的移動性。三嵌段共聚物21也是半結(jié)晶的，其具有源于PEG嵌段的46℃的T_m。

共聚可以顯著的提高聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因為PEtG-聚(乙醛酸甲酯)共聚物和PEtG-聚(乙醛酸正丁酯)共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_g)，顯示出比簡單的聚(乙醛酸乙酯)或聚(乙醛酸正丁酯)更高幾乎20℃的T_g。相比單獨的每種單體的均聚所獲得的T_g，這可能是由于將丁基和甲基側(cè)鏈的熱性能并入更長的鏈中的能力。因此，可獲得這些聚乙醛酸酯不同范圍的T_g和結(jié)晶度。

受控降解的研究

本文同時對觸發(fā)聚合物降解的動力學(xué)進(jìn)行了研究。使用UV-可見光譜來確定NVOC裂解所需的照射時間，實驗結(jié)果在圖2中提供。在照射之前，在341nm處存在對應(yīng)于封端吸光度的清晰峰；然而，在照射40分鐘后，信號的強(qiáng)度大大降低。在照射80分鐘后，峰消失，表明聚合物封端被完全裂解。

如圖3(a)所示，對于PEtG 4，在80分鐘照射之前和之后的NMR譜圖支持封端的成功裂解，并且可用于定量反應(yīng)進(jìn)行時解聚的程度(圖3(a))。在照射之前，聚合物共振是三個清楚的寬峰，并且在封端上兩個甲氧基的峰(4.06ppm和3.97ppm)也是可觀察到的(黑色跡線)。然而，在照射后，然后在9:1乙腈-d₃/D₂O中孵育3小時，這兩個共振明顯消失，這表明聚合物4的封端確實被UV光(紅色跡線)成功地消除。此外，5.5ppm處的寬峰減少，表明聚合物4的主鏈發(fā)生解聚。同時，出現(xiàn)新的峰(5.09ppm)，乙基的寬峰開始分解為從小分子解聚產(chǎn)物乙醛酸乙酯水合物(EtGH)所預(yù)期的四重峰(4.17ppm)和三重峰(1.23ppm)(方案2)。所有這些變化都表示聚合物4的解聚。八小時后，基于在5.5ppm處的寬峰的積分，一半以上的聚合物已經(jīng)分解成EtGH。24小時后，超過70％的聚合物被解聚。相比之下，如圖3(b)所示，在溶劑混合物中七天后，對于未照射的聚合物4樣品，封端的聚合物即使在水存在下也保持不變。類似地，對于氯甲酸芐酯封端的PEtG 3，即使其暴露于UV光，該聚合物在七天后仍保持不變(圖4)。這表明降解不是由于聚合物的主鏈裂解導(dǎo)致，而是由UV光誘導(dǎo)。

以相同的方式研究其它聚乙醛酸酯11-15和三嵌段聚合物21的降解。例如，聚合物14，乙醛酸乙酯和乙醛酸甲酯的共聚物，進(jìn)行相同的照射和孵育程序。與聚合物4一樣，在照射之前，聚合物顯示出一系列寬峰和對應(yīng)于封端的四個小共振。在用UV光照射后(圖5(a))，5.51ppm處的寬峰開始減小，且在5.11ppm和5.08ppm處的兩個新峰(分別表征乙醛酸甲酯水合物和EtGH)開始增加，并且所有其他寬峰轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿拥湫偷母怃J信號。對照(未照射的)聚合物(圖5(b))，甚至在8天后，也沒有顯示任何降解的跡象。這表明共聚物類有似于均聚物的降解性能，這一發(fā)現(xiàn)為制備多種混合乙醛酸酯聚合物打開了大門。所有聚合物和共聚物隨時間的降解百分比圖示于圖6。對于幾乎所有的聚合物，至少70％的材料在UV照射后的第一周降解，而未照射的聚合物保持穩(wěn)定。

為了進(jìn)一步支持在溶液中進(jìn)行的解聚研究，并證明這些聚合物作為刺激響應(yīng)涂層的用途，發(fā)明人對PEtG 4形成的膜進(jìn)行質(zhì)量損失研究。將聚合物4的樣品沉積在載玻片(60個載玻片)上，將一半載玻片暴露于紫外光，而另一半保持在黑暗中。然后將載玻片浸入中性緩沖水溶液(pH＝7.4)中，在選定的時間測量載玻片的質(zhì)量，直到聚合物完全降解。如圖7所示，聚合物4的照射樣品在緩沖溶液中從第一天開始立即降解，在接下來的17天中具有穩(wěn)定的質(zhì)量損失，直到它們完全解聚并溶解在水中。然而，對于未照射的聚合物4，在相同的17天時間后觀察到小于4％的質(zhì)量損失。這種少量的質(zhì)量損失，可能是由于側(cè)鏈的非特異性酯水解。作為對照，以相同的方式處理氯甲酸芐酯封端的聚合物3(輻照的和未輻照的)。有趣的是，經(jīng)照射的聚合物3在17天后顯示約30％的質(zhì)量損失。這可能是由于長時間UV輻射對聚合物主鏈的損害，或通過低效的光化學(xué)過程導(dǎo)致碳酸芐酯封端部分裂解而引起的。然而，與照射的聚合物4的100％質(zhì)量損失相比，照射的聚合物4的大部分質(zhì)量丟失主要是由于封端的裂解及其導(dǎo)致的聚合物的端到端解聚。

在質(zhì)量損失的測量之后，通過SEC檢查載玻片上剩余的材料以確定解聚發(fā)展到什么程度，因為小程度的非特異性水解和緩慢解聚將導(dǎo)致較低的分子量，但可能不導(dǎo)致材料溶解。聚合物4的初始M_n為53kg/mol，但在用UV光照射后，聚合物4的M_n在第一天降至約37kg/mol。經(jīng)歷接下來的15天后，M_n表現(xiàn)出非常小的變化，但同時膜的質(zhì)量保持降低。這表明該膜可能通過表面侵蝕過程分解。16天后，整個膜降解，留下非常少量的M_n為10kg/mol的殘余物。相比之下，未照射的對照的M_n保持在約47kg/mol。

發(fā)明人還檢測了pH和溫度對膜的降解速率的影響。如圖9所示，盡管具有聚縮醛主鏈，但令人驚訝地發(fā)現(xiàn)PEtG在pH 5比在pH 6-8更緩慢地降解。在pH5.0時，聚合物膜需要幾乎30天以達(dá)到完全降解，而如果pH增加至6.0，則完全降解所需的時間幾乎減半。隨著pH進(jìn)一步增加，降解時間沒有顯著變化。將溫度從10℃升高到30℃，降解速率增加，如圖10所示。例如，在30℃需要1天來實現(xiàn)65％的降解，但是在10℃下需要44天。此外，對于所有降解曲線圖，可觀察到膜質(zhì)量降低的一個平臺。這種平臺的原因被認(rèn)為與端到端解聚機(jī)理和表面侵蝕的獨特組合有關(guān)。由于解聚發(fā)生在端到端，并且反應(yīng)通過暴露于水而大大加速，我們推斷具有在膜表面附近的末端的聚合物鏈在初始階段快速降解。此后，需要時間來使水滲透入膜，以導(dǎo)致剩余鏈的解聚的引發(fā)。

PEG-PEtG-PEG三嵌段共聚物在水溶液中的自組裝

將包含750g/mol的PEG嵌段的共聚物PEG-PEtG-PEG(21a)、包含2000g/mol的PEG嵌段的PEG-PEtG-PEG(21b)和包含5000g/mol的PEG嵌段的PEG-PEtG-PEG(21c)用于本研究。使用納米沉淀/溶劑交換過程，將聚合物溶解于DMSO，并快速注入攪拌的去離子水或緩沖溶液中。然后通過對去離子水透析除去DMSO。通過動態(tài)光散射(DLS)表征納米聚集體的尺寸和尺寸分布。結(jié)果總結(jié)在表2和圖11-13中。對于聚合物21a、21b和21c，納米聚集體的Z-平均直徑都低于100nm。多分散指數(shù)(PDI)相對較窄，特別是對于21b。

表2

透射電子顯微鏡(TEM)也用于確認(rèn)納米聚集體的存在及其形態(tài)。TEM圖像顯示，所有共聚物都能形成固體球形聚集體，這表明它們形成膠束或復(fù)合膠束?？紤]到21a和21b的低親水性質(zhì)量分?jǐn)?shù)，令人驚奇的是，基于Discher和Eisenberg³⁸的指導(dǎo)它們形成了膠束納米聚集體，該文獻(xiàn)表明如果親水性部分小于40％則應(yīng)該形成囊泡。這可能歸因于當(dāng)聚合物的DMSO溶液被快速注入水溶液中時的動力學(xué)捕獲效應(yīng)。相比之下，當(dāng)21a溶解在THF中并且將水緩慢加入到該溶液中時，可以通過圖14中的TEM和DLS觀察到形成囊泡?？偟膩碚f，這種自組裝工作證明，聚乙醛酸酯形成的組件的形態(tài)，可以通過改變親水和疏水嵌段的比例以及組裝程序容易地調(diào)節(jié)。這些組件將用于以刺激響應(yīng)方式包載和釋放有效載荷。連接PEtG和PEG的連接體是可光裂解的。因此，通過UV照射，可以將三嵌段聚合物分離成其構(gòu)成嵌段，并引發(fā)疏水PEtG的解聚。這會導(dǎo)致膠束的解組裝。通過具有固定的檢測器衰減值的DLS，可以通過計數(shù)率的變化來監(jiān)測膠束的分解，因為計數(shù)率與散射物質(zhì)的數(shù)量和它們的尺寸成比例。在本研究中，選擇聚合物21c用于膠束制備。在兩種不同的緩沖溶液中制備膠束懸浮液，一種在pH 7.4，另一種在pH 5.0。在通過DLS測量初始膠束懸浮液后，將樣品放入UV箱(23mW/cm²)中并照射20分鐘。照射時間預(yù)先通過一系列對照研究確定，其中照射進(jìn)行5分鐘至60分鐘的時間段。如圖15所示，在UV照射后，在pH7.4和pH5.0下分別觀察到計數(shù)率幾乎降低90％和50％。計數(shù)率的這些變化表明，PEtG在完全水性系統(tǒng)中的降解速率比在9:1乙腈：水的混合物中描述的快得多。此外，數(shù)據(jù)表明，膠束在中性條件下比在酸性條件下更快速地分解，這與上述薄膜的質(zhì)量損失研究一致。

發(fā)明人通過¹H NMR譜進(jìn)一步研究了自組裝和解聚過程。在這種情況下，通過將聚合物的DMSO-d₆溶液在pH 7.4磷酸鹽緩沖的D₂O(DMSO-d₆：D₂O＝1：5)中進(jìn)行納米沉淀來制備組裝體。由于實際原因，DMSO-d₆不通過透析除去。與在這些條件下21b自組裝成膠束一致，在UV照射之前，在NMR光譜中僅觀察到對應(yīng)于PEG嵌段的峰，沒有觀察到對應(yīng)于PEtG嵌段的峰(圖16)。然而，UV照射后立即得到的¹H NMR譜，如通過出現(xiàn)的對應(yīng)于EtGH的峰所測量的，其顯示出PEtG嵌段的大于90％的降解(圖16)。隨后，所得到的EtGH在37℃下經(jīng)24小時進(jìn)行了約45％的水解，成為乙醛酸和乙醇。這些結(jié)果證實，在這些緩沖的水性條件下，封端斷裂之后的解聚比在9：1CD₃CN：H₂O中快得多，并且通過共聚物21b的自組裝PEtG在水中的納米級分散，導(dǎo)致相比在此前描述的純PEtG的膜中更快的解聚。相反，未照射的膠束的對照樣品，在24小時內(nèi)經(jīng)歷小于10％的降解。(圖17、18)

膠束在不同pH的NMR降解研究也延伸至共聚物21c。在pH 7.4，PEtG顯示快速降解，超過90％的聚合物在第一次測量時已經(jīng)降解(圖19,5分鐘)。然而，在pH 5.0的緩沖溶液中，在第一次測量時僅的PEtG降解。這些結(jié)果與DLS研究一致，并且還確認(rèn)了由DLS觀察到的膠束解組裝是由于通過UV照射引起封端斷裂時PEtG嵌段降解的結(jié)果。

模型載荷的包載和釋放研究

為了證明膠束的包載和釋放能力，本文使用疏水染料尼羅紅作為模型載荷。該分子在溶于有機(jī)溶劑或被包載于膠束的疏水核心時，在550nm具有強(qiáng)熒光發(fā)射，但是由于聚集和淬滅效應(yīng)而在水中的發(fā)射可忽略不計。³⁹這允許其從膠束核釋放的過程可被直接探測。在該實驗中，使用由共聚物21b和21c形成的兩種膠束。將膠束懸浮液(在水中)照射1分鐘至64分鐘的時間段，然后在每次照射后立即記錄熒光強(qiáng)度。如圖20a、20b和20d所示，來自21b和21c的膠束中的尼羅紅色熒光強(qiáng)度在照射的前16分鐘顯示出顯著的降低，但是在約30分鐘的照射后強(qiáng)度幾乎沒有進(jìn)一步顯著降低。該實驗提供了含有染料的膠束完全分解所需的照射時間(范圍為16分鐘至32分鐘)。此外，溶解在乙醇中的尼羅紅用作對照。當(dāng)經(jīng)受與膠束相同的照射時間時，未觀察到可檢測的強(qiáng)度降低(圖20c和20d)。這證實了尼羅紅色熒光的減少確實是由于其從膠束中釋放，而不是染料的光降解。

隨后，于37℃在不同緩沖溶液中用從21c形成的膠束進(jìn)行釋放研究。如圖21a和21b所示，在pH7.4照射10分鐘后熒光強(qiáng)度降低近50％，照射20分鐘后降低80％以上。然而，對于pH 5.0的膠束懸浮液，在10分鐘后僅觀察到20％的強(qiáng)度降低，并且在20分鐘照射后觀察到另外40％的降低。此外，當(dāng)膠束隨后經(jīng)歷更長時間孵育時，在pH 5.0熒光強(qiáng)度繼續(xù)降低。相比之下，對于pH 7.4的懸浮液沒有觀察到進(jìn)一步的減少，表明在20分鐘時釋放已經(jīng)完成。因此，膠束在中性條件下可以經(jīng)歷尼羅紅的快速爆發(fā)釋放，而在微酸性條件下釋放更緩慢。該結(jié)果與通過DLS和NMR研究的膠束降解一致。

多柔比星(DOX)包載和釋放研究

使用與尼羅紅包載的相同過程，將抗癌藥物DOX摻入由聚合物21b制成的膠束中，不同之處是將懸浮液對pH 5.0緩沖溶液透析48小時以除去過量的DOX。如在500nm下的UV-vis吸收測量，其包載能力為～10wt％。然后，在pH5.0和37℃下，經(jīng)96小時監(jiān)測經(jīng)歷和沒有經(jīng)歷UV照射的膠束中DOX從膠束的釋放。如圖22所示。在UV照射之后，系統(tǒng)在首先的10小時內(nèi)顯示出DOX的爆發(fā)釋放，并且在96小時內(nèi)實現(xiàn)最終的80％釋放。然而，在沒有UV照射的情況下，該系統(tǒng)顯示出慢得多的釋放，在相同時間期間僅釋放少于30％的藥物。這表明了聚乙醛酸膠束以受控方式釋放藥物的效用。

合成PDMAEMA-PEtG-PDMAEMA三嵌段共聚物

嵌段共聚物的不同合成方法也是可能的。已顯示可以從PEtG大分子引發(fā)劑聚合PDMAEMA。首先，制備先前報道的疊氮化物封端的引發(fā)劑22⁴⁰，并通過CuAAC與聚合物19偶聯(lián)，得到如方案6所示的聚合物23。然后，將聚合物23用作大分子引發(fā)劑，通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在聚合物的兩側(cè)生長PDMAEMA，以提供PDMAEMA-PEtG-PDMAEMA兩親性三嵌段共聚物24。

方案6

合成PDMAEMA-PEtG-PDMAEMA三嵌段聚合物

具有功能性側(cè)鏈的聚乙醛酸酯的合成

本發(fā)明的方法使合成具有功能性側(cè)鏈的新型乙醛酸酯成為可能。這些乙醛酸酯包括例如具有交聯(lián)部分如乙烯基(25)和(26)，官能化柄如疊氮化物(27)、炔烴(28)、鹵化物(29)和保護(hù)的醇(30)(其允許在聚合物制備后進(jìn)行功能化或交聯(lián))，以及藥物活性側(cè)鏈(31-33)：

例如，如方案7所示，為了制備乙醛酸酯30，使用乙二醇在酸性條件下酯化富馬酸(34)以提供35。然后通過與叔丁基二甲基甲硅烷基氯(TBDMSCl)反應(yīng)來保護(hù)醇基團(tuán)，得到36。臭氧分解得到30。如方案8所示，富馬酸可以替代地轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酰氯(37)³⁰，然后與炔丙醇反應(yīng)，得到38。臭氧分解提供28。

方案7

乙醛酸酯單體30的合成

方案8

乙醛酸酯單體28的合成

進(jìn)一步，使用兩種藥物靶標(biāo)乙酰氨基酚(31)和水楊酸的乙基醚(32)，分別市售為Tylenol ^TM和Aspirin ^TM(游離酸)銷售，以證明可行性。如下面方案9中所述制備乙醛酸酯單體。將化合物37³⁰與酚衍生物(38)和(39)偶聯(lián)，分別得到40和41。還使用試劑如1,1'-羰基二咪唑(CDI)、O-(6-氯苯并三唑-1-基)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸鹽(HCTU)和N-(3-二甲基氨基丙基)-N'-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC-HCl)，其也能夠產(chǎn)生富馬酸二烷基酯，研究了直接由富馬酸制備40和41的替代性制備物。獲得較低的產(chǎn)率。40和41的臭氧分解分別提供了乙醛酸酯32和33。然后通過高真空蒸餾用P₂O₅純化所得的乙醛酸酯。

方案9

乙醛酸酯單體31和32的合成

具有不同刺激響應(yīng)性封端的PEtG的合成和表征刺激也可以擴(kuò)展到UV光之外的其他刺激。為了證明這一點，制備了幾種新的封端。例如，如方案10所示，利用與光氣反應(yīng)可將化合物42-44中的羥基轉(zhuǎn)化為氯甲酸酯45-47，并且產(chǎn)率大于90％。在氯甲酸酯45中的苯基硼酸頻哪醇酯可以很容易地與過氧化氫或其它氧化劑反應(yīng)以提供苯酚，其然后可以引發(fā)1,6-消除以形成醌甲基化物，隨后釋放二氧化碳。該過程預(yù)期可以如方案11a所示開始解聚。在氯甲酸酯46中，二硫鍵對還原條件敏感。使用一當(dāng)量的還原劑如DTT，可以還原二硫鍵，然后所得硫醇可進(jìn)行環(huán)化⁴¹以釋放半縮醛封端的聚合物(方案11b)。氯甲酸酯47是偶氮化合物，其最近被我們研究組確定為還原敏感的封端基團(tuán)。⁴²它可以通過與肼或DTT反應(yīng)來還原，以提供仲胺，并導(dǎo)致1,6-消除，隨后失去CO₂以引發(fā)解聚(方案11c)。

方案10

合成基于氯甲酸酯的封端

方案11

不同封端的觸發(fā)機(jī)制。R^-＝聚乙醛酸酯-O^-端

有了這些氯甲酸酯封端后，在-20℃下通過陰離子聚合進(jìn)行乙醛酸乙酯的聚合，然后通過與氯甲酸酯45-47反應(yīng)將聚合物在原位封端，得到聚合物48-50，其分別對氧化、還原和肼敏感(方案12)。這些聚合物的表征數(shù)據(jù)在表3中給出。

方案12

具有不同封端的聚(乙醛酸乙酯)的合成。

表3

如TGA結(jié)果(表3和圖23)所示，與48和49相比，聚合物50具有低得多的T₉₈，并且在聚合物50的TGA曲線上有兩個階段。這表明聚合物50可能沒有完全封端。一種可能性是，與我們先前報道的實施例相比，聚合物50具有更長的鏈長度。這可能使封端過程變得更困難。此外，在較高分子量的情況下，聚合物可以在甲醇中更快速地沉淀，因此在該純化過程中選擇性除去未封端的聚合物的機(jī)會較少。然而，TGA結(jié)果表明，至少70％的聚合物50被適當(dāng)?shù)胤舛耍@對于解聚研究是足夠的。盡管與聚合物48和先前的樣品相比，聚合物49具有相對較低的T₉₈，但沒有觀察到兩相降解，因此認(rèn)為聚合物被良好地封端。較低的T₉₈可能是由于在150℃以上時封端中的二硫鍵的有限熱穩(wěn)定性所導(dǎo)致。

在存在和不存在刺激的情況下研究了這些聚合物的降解。首先在溶液中研究PEtG 48響應(yīng)H₂O₂的觸發(fā)降解。將聚合物48以15mg/mL溶解于9:1CD₃CN:D₂O中，該濃度足以用于NMR研究。在添加和不添加H₂O₂(132mM)的情況下，比較NMR譜圖來證明由H₂O₂成功裂解了封端(圖24a)。在加入H₂O₂之前，譜圖由歸屬于PEtG主鏈的三個寬峰組成。由于該批次聚合物的極高分子量，不能從NMR譜圖中檢測到封端。然而，在添加H₂O₂之后，對應(yīng)于沿著聚合物主鏈的縮醛氫的5.5ppm處的寬峰強(qiáng)度降低，而在5.3ppm和5.1ppm處出現(xiàn)兩個新的尖峰。如在前述實施例中所觀察到的，5.1ppm處的尖峰可歸屬于降解產(chǎn)物EtGH。在5.3ppm處的新峰可能歸因于乙醛酸乙酯與H₂O₂的反應(yīng)產(chǎn)物，因為與水相比，H₂O₂的親核性增加。同時，對應(yīng)于乙基的峰的銳化也與小分子的解聚一致?；谙鄬Ψ宸e分，約70％的PEtG在加入H₂O₂之后解聚成小分子。相反，如圖24b所示，沒有加入H₂O₂的PEtG 48，3天后在溶液中僅顯示小于3％的降解。此外，具有碳酸芐酯封端的PEtG 3雖然也加入了等量的H₂O₂，7天后在溶液中卻沒發(fā)行任何降解(圖25)。綜合起來這些數(shù)據(jù)證實，PEtG 48的解聚確實由封端裂解觸發(fā)的主鏈解聚引起，而不是由H₂O₂或水解反應(yīng)誘導(dǎo)的隨機(jī)主鏈裂解引起。

也用聚合物49進(jìn)行了NMR降解研究。在這種情況下，因為聚合物用還原反應(yīng)性封端硫蘇糖醇(DTT)功能化，二硫蘇糖醇(DTT)是還原蛋白質(zhì)二硫鍵的常用還原劑，其被選擇作為解聚的觸發(fā)條件。然而，因為DTT也是非常強(qiáng)的親核體，與水分子相比，它可以與解聚單體迅速反應(yīng)。因此，為了確保存在足夠的DTT以分解封端，將過量的DTT(110mM)加入到NMR管中。如圖26a所示，在加入DTT后約50％的聚合物立即降解，1小時后97％的聚合物降解。相比之下，沒有DTT的聚合物49的對照樣品，在3天后僅經(jīng)歷降解(圖26b)。即使用相同量的DTT，氯甲酸芐酯封端的對照聚合物3，在4小時和1天后分別僅降解約4％和5％(圖27)。綜合起來這些數(shù)據(jù)表明，聚合物是至少95％封端的，并且添加還原劑DTT能選擇性地觸發(fā)快速解聚。

最后，研究了聚合物50的降解特性。這種封端應(yīng)容易被肼裂解，從而使聚合物50對肼敏感。當(dāng)將肼(100mM)加入聚合物50溶液中時，聚合物立即降解。不幸的是，用氯甲酸芐酯封端的對照聚合物3也降解了，這表明肼通?？梢栽谶@些條件下裂解碳酸酯，因此引發(fā)劑不具有選擇性。如我們研究組所證明的，偶氮化合物也可以通過DTT還原，盡管速率較慢⁴²。因此，聚合物50也進(jìn)行DTT作為引發(fā)劑的解聚。如圖28a所示，在加入DTT(110mM)1天后，大約50％的聚合物降解。與聚合物49相比，該速率慢得多，其僅在1小時內(nèi)經(jīng)歷97％的降解。在第四天，降解最終穩(wěn)定達(dá)到75％解聚，這可能是由于DTT的消耗或背景氧化。如圖28b所示，在不存在DTT的情況下，約20％的聚合物50解聚，這與通過TGA觀察到的不完全的封端相一致。此外，在本研究中使用的DTT濃度下，約14％的對照聚合物3在該實驗的時間段內(nèi)解聚。仍然可以得出結(jié)論，聚合物50響應(yīng)于還原劑發(fā)生了解聚。相對于聚合物49，該聚合物對DTT的響應(yīng)更慢的情況可能對于一些應(yīng)用是很有利的。

也可以使用新的和通用的封端設(shè)計，將對光以外的刺激的反應(yīng)賦予到嵌段共聚物中。化合物51引入用于與另一聚合物嵌段偶聯(lián)的炔、用于活化氯甲酸酯的芐醇和在芐醇的鄰位的苯胺。方案13顯示了如何并入對不同刺激響應(yīng)的部分的一般設(shè)計，其允許刺激介導(dǎo)的裂解傳遞到聚乙醛酸酯嵌段。作為實例，利用對于氧化敏感的硼酸酯進(jìn)行了證明。首先，將化合物17中的硝基還原為胺基得到51，將其進(jìn)一步與氯甲酸酯45反應(yīng)得到化合物52。然后通過與光氣反應(yīng)，將化合物52的羥基轉(zhuǎn)化為氯甲酸酯53。由于苯基硼酸頻哪醇酯基團(tuán)的存在，其可以輕松地通過過氧化氫或其它氧化劑除去，一旦引入到聚合物上，封端53將不僅能夠?qū)EtG與另一聚合物嵌段如PEG-N₃偶聯(lián)，其也可以在刺激如H₂O₂的存在下通過兩個連續(xù)的1,6-消除和脫羧反應(yīng)裂解并因此解聚聚合物。使用氯甲酸酯53進(jìn)行乙醛酸乙酯的聚合，并且用氯甲酸酯53原位封端得到聚合物54。然后將聚合物54與PEG-N₃偶聯(lián)，得到響應(yīng)氧化條件的三嵌段共聚物55(方案14)。使用類似的策略，也可以使用該多功能分子51引入不同的刺激響應(yīng)基團(tuán)(例如氯甲酸酯56-57)，從而為聚乙醛酸酯提供通用的刺激響應(yīng)性連接體。

方案13

氧化響應(yīng)連接體49的合成及其響應(yīng)于氧化劑H₂O₂的預(yù)期降解。

方案14

氧化響應(yīng)性嵌段共聚物55的合成

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