一种基于原位纯化的共聚氨基酸的一锅法制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于原位纯化的共聚氨基酸的一锅法制备方法，属于生物医用高分子制备技术领域。本发明专利技术针对共聚氨基酸这一类有重要临床应用价值的生物医药高分子材料，通过将多种氨基酸混合关环的方式得到多元混合氨基酸N

【技术实现步骤摘要】
一种基于原位纯化的共聚氨基酸的一锅法制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用高分子制备
，具体涉及一种基于原位纯化的共聚氨基酸的一锅法制备方法。

技术介绍

[0002]人工合成的聚氨基酸（polypeptide）材料与天然蛋白质具有相同的骨架（即肽键），是一类重要的生物医用高分子材料。作为“人工合成的蛋白质”，聚氨基酸具有良好的生物相容性和丰富的侧链选择，且能够形成稳定的二级结构，因而广泛应用于诸多生物医药领域，作为药物载体、高分子药物、组织工程材料和抗菌材料等生物医用材料被人们深入研究。多个基于聚氨基酸的抗癌药物进入临床阶段，包括基于聚谷氨酸的高分子
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药物偶联物Opaxio、基于聚天冬氨酸的纳米胶束NK
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911、NC
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6300以及基于聚赖氨酸的树枝状大分子DEP DOCETAXEL等等。此外，基于丙氨酸、赖氨酸、谷氨酸和酪氨酸的共聚物醋酸格拉替雷（glatiramer acetate）作为治疗多发性硬化症的一线药物，是为数不多的高分子药物直接用于治疗而非载体的例子。
[0003]高分子量聚氨基酸材料的大规模制备主要依赖α
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氨基酸N
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羧酸环内酸酐（N
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carboxyanhydride, NCA）单体的开环聚合。NCA单体一般由氨基酸与光气、三光气或者其他光气衍生物反应得到。在伯胺、叔胺、醇钠等碱性或亲核性引发剂存在的条件下，NCA单体发生开环反应，释放出二氧化碳并聚合生成聚氨基酸，具体如下反应式所示。由于NCA单体环状酸酐的不稳定性以及聚氨基酸链末端伯胺基团的高活性，传统的聚氨基酸制备过程常伴随有单体降解、链转移和链终止等副反应，因此需要严格的无水条件以及特殊设计的引发剂/催化剂才能保证聚氨基酸材料的可控聚合，得到分子量可预测、链末端保持活性且分散度较低的聚氨基酸材料。除此之外，NCA单体合成过程中产生的酸性/亲电性杂质（主要为盐酸、酰氯等）会与引发剂或催化剂结合，即使痕量的杂质（<1%）也能完全抑制聚合，因而可控的聚氨基酸制备也依赖于NCA单体的纯度，需要通过多次无水室温分相重结晶或无水柱分离的方法进行纯化。这些苛刻的实验条件与繁琐的实验步骤显著提高了聚氨基酸制备的技术门槛，增加了聚氨基酸材料的合成成本。
[0004]近5年来，NCA单体的快速聚合体系成为聚氨基酸领域新的研究热点。通过设计新的引发剂/催化剂或者改变反应条件的策略，传统聚合中需要几小时甚至数天的聚合可以在一两个小时内甚至几分钟内完成，这些快速聚合的策略从动力学角度抑制了聚氨基酸材料制备过程中的副反应，实现了聚氨基酸材料的高效制备。其中，传统的聚氨基酸合成为了保证溶解性，一般在N,N
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二甲基甲酰胺等高极性溶剂中进行。程建军、林遥等发现在二氯甲烷、氯仿等低极性溶剂中，NCA单体的聚合展现出与分子结构相关的、两阶段动力学的显著
加速行为。这一类聚合被称作“协同共价聚合”，其加速现象被用来抑制单体降解、链转移或链终止等副反应，实现了多嵌段聚氨基酸、星型/刷型聚氨基酸和高分子量聚氨基酸等多种聚氨基酸材料的高效合成。在此基础上，通过“油水分相+快速聚合”的策略首先实现了未经纯化NCA单体的可控聚合。这一聚合体系规避了苛刻的无水条件需求和费时费力的单体纯化步骤，显著降低了聚氨基酸制备的技术门槛和合成成本。
[0005]通过将不同氨基酸原料混合制备多元混合NCA单体，并通过原位纯化的方法可以直接实现共聚氨基酸的一锅法高效制备。相比目前需要将每种单体分别合成与纯化的方法，基于原位纯化的一锅法策略将显著降低共聚氨基酸制备的合成周期、制备成本和技术门槛。然而，目前一锅法制备共聚氨基酸仍然面临诸多挑战，主要包括：一、多元混合NCA单体中杂质含量较高且成分复杂。相比于大多数单个NCA单体粗产物，多元混合NCA单体呈现粘稠的油状，杂质含量较高且成分复杂，较难通过传统的纯化方式有效实现纯化。
[0006]二、难溶于水的杂质难以有效除去。虽然油水体系的建立可以有效地除去盐酸、氨基酸等易溶于水的杂质，但过量的光气及其衍生物、基于氨基酸的酰氯、异氰酸酯等难溶于水的杂质较难除去且严重影响聚合的可控性。
[0007]三、多元混合NCA单体的种类受限。目前共聚氨基酸的合成大多局限于基于谷氨酸衍生物、赖氨酸衍生物等易结晶且杂质含量低的单体，共聚氨基酸材料的多样性不足。
[0008]因此，针对现有技术中的这些缺陷，本专利技术亟需提供新的方式实现共聚氨基酸材料的一锅法高效合成。

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于原位纯化的共聚氨基酸的一锅法制备方法。本专利技术根据多元混合NCA单体中不同杂质的性质差异，针对油溶性杂质和水溶性杂质提出“低极性溶剂沉淀+油水分相”的单体处理策略，一锅法实现了含有多种不同氨基酸侧链的共聚氨基酸的高效制备。
[0010]本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术第一个目的是提供一种基于原位纯化的共聚氨基酸的一锅法制备方法，包括以下步骤：（1）将两种或两种以上氨基酸溶解或悬浮于有机溶剂中，加入光气、三光气或光气衍生物进行反应，得到未经纯化的多元混合NCA单体粗产物；（2）将步骤（1）所得未经纯化的多元混合NCA单体粗产物溶于有机溶剂中，置于低极性溶剂中沉淀纯化；（3）将步骤（2）中沉淀纯化所得多元混合NCA单体溶于有机溶剂中，加入水相缓冲液进一步纯化，再加入引发剂/催化剂进行加速聚合，一锅法得到共聚氨基酸。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，步骤（1）中，所述氨基酸的结构式为，R选自以下结构式之一：
。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，步骤（1）中，所述反应的温度为40 ℃~70 ℃；反应的时间为0.5小时~2小时。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，步骤（2）中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃和1,4
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二氧六环中的一种或多种。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，步骤（2）中，所述低极性溶剂选自正己烷、正戊烷、正庚烷和环己烷中的一种或多种。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，步骤（3）中，所述水相缓冲液的pH值为5~10。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，步骤（3）中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷和二氯乙烷中的一种或多种；所述有机溶剂与水相缓冲液（pH = 7，DCM:水 = 5:1，w/w）的质量比为50:1~1:1。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，步骤（3）中，所述引发剂选自以下结构式中的一种：，其中n1为2
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16中的任一整数，n2为2
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7中的任一整数，n3为3
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113中的任一整数；优选地，n3为3，12，22，45，76和113；n3为聚乙二醇的重复单元的个数，当n3为12，22，45，76和113时，中聚乙二醇为多分散聚乙二醇，对应的数均分子量分别为550，100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于原位纯化的共聚氨基酸的一锅法制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将两种或两种以上氨基酸溶解或悬浮于有机溶剂中，加入光气、三光气或光气衍生物进行反应，得到未经纯化的多元混合NCA单体粗产物；（2）将步骤（1）所得未经纯化的多元混合NCA单体粗产物溶于有机溶剂中，置于低极性溶剂中沉淀纯化；（3）将步骤（2）中沉淀纯化所得多元混合NCA单体溶于有机溶剂中，加入水相缓冲液进一步纯化，再加入引发剂/催化剂进行加速聚合，一锅法得到共聚氨基酸。2.根据权利要求1所述的一锅法制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述氨基酸的结构式为，R选自以下结构式之一：。3.根据权利要求1所述的一锅法制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述反应的温度为40 ℃~70 ℃；反应的时间为0.5小时~2小时。4.根据权利要求1所述的一锅法制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃和1,4
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二氧六环中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一锅法制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述低极性溶剂选自正己烷、正戊烷、正庚烷和环己烷中的一种或多种。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋子元，孙笑，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：