一种序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，涉及高分子合成技术领域，将单体和催化剂分别配制成溶液，根据目标聚合物的嵌段序列将单体顺序添加至催化剂溶液中，通过对合成过程中关键反应参数(如聚合度、浓度、时间、加料速率)等进行调整，使每嵌段的单体达到完全转化，在保持高聚合活性的情况下制得分子量分布窄的序列精确可控的多嵌段共聚物刷，克服了其他聚合方法如自由基聚合难以获得带有拓扑结构的多嵌段共聚物以及现有开环易位聚合方法局限于简单短序列的聚合物刷、产物分子量分布宽的缺陷，对仿生分子设计、复杂功能实现及先进组装结构构建具有重要意义。现及先进组装结构构建具有重要意义。现及先进组装结构构建具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法


[0001]本专利技术属于高分子合成
，尤其涉及一种序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法。

技术介绍

[0002]生物体精确的单体序列控制着遗传信息的存储、复制和翻译，指导蛋白质的三维结构。近年来，受自然原理的启发，聚合物化学家一直致力于控制聚合物的微观结构和单体序列，已经利用活性/可控聚合方法合成了多种多嵌段共聚物。然而，在合成过程中出现的链转移和链终止使产物的序列结构不明确，且目前合成的多嵌段共聚物仅为线性聚合物。
[0003]聚合物刷由一条聚合物主链和无数条密集接枝的侧链组成，相对线性聚合物，聚合物刷的链构象伸展、链缠结较少，这些结构特点使其自组装动力学加快，组装体结构尺寸从几十纳米到扩展到几百纳米，在光子晶体、检测、传感、防伪等多个领域具有广阔的应用前景。2009年，美国纽约州立大学布法罗分校Rzayev教授课题组和加州理工的Grubbs教授课题组分别利用可控自由基聚合和活性开环易位聚合首次成功制备了两嵌段共聚物刷。之后一些研究小组(Grubbs、Rzayev、Wooley、Lodge等)也报道了三嵌段共聚物刷的合成。截止目前，只有极少量关于四嵌段和五嵌段共聚物刷的合成的相关研究，这些工作获得的产物的分子量分布通常较宽，且GPC曲线有明显的拖尾和肩峰，这是由于在实现单体完全转化的过程中，催化剂活性中心失活，部分聚合物链不再增长，使最终产物中含有不完全序列的短链杂质。另外，大分子单体相对小分子单体聚合速率慢，难以在有限的催化剂活性中心寿命区间完成聚合。总之，目前已报道的多嵌段共聚物合成方法尚无法制得分子量分布窄的具有长且复杂序列的明确定义的多嵌段共聚物刷。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，在控制分子量及分子量分布的基础上，制得分子量分布窄的具有长且复杂序列的明确定义的多嵌段共聚物刷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，包括以下步骤：
[0006]将制备多嵌段共聚物刷的每种单体和催化剂分别配制成溶液；
[0007]根据多嵌段共聚物刷的嵌段序列及每嵌段的聚合度确定单体添加顺序及添加量；
[0008]将所需单体依次添加到催化剂溶液中；
[0009]在最后一个单体反应完后收集所述多嵌段共聚物刷的溶液，除去溶剂，即得序列可控多嵌段共聚物刷。
[0010]本专利技术将单体和催化剂分别配制成溶液，根据目标聚合物的嵌段序列将单体顺序添加至催化剂溶液中，通过对合成过程中关键反应参数(如聚合度、浓度、时间、加料速率)等进行调整，使每嵌段的单体达到完全转化，在没有链终止的情况下制得分子量分布窄的
序列精确可控的多嵌段共聚物刷，克服了其他聚合方法如自由基聚合难以获得带有拓扑结构的多嵌段共聚物以及现有开环易位聚合方法局限于简单短序列的聚合物刷、产物分子量分布宽的缺陷，对仿生分子设计、复杂功能实现及先进组装结构构建具有重要意义。
[0011]进一步地，所述单体为环烯烃聚合单体，分子量为500
‑
20000Da。
[0012]进一步地，所述单体末端带有环烯烃聚合单元。本专利技术的单体为末端带有环烯烃聚合单元的、分子量在500
‑
20000Da的大分子单体，如末端带有降冰片烯、环丙烯、环丁烯、环戊烯、环辛烯或双环辛烯的大分子单体。
[0013]进一步地，所述单体包括末端带有降冰片烯基团的聚环氧丙烷(PPO)、聚苯乙烯(PS)、聚乙二醇(PEO)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚己内酯(PCL)、聚丙交酯(PLA)、聚丙烯酸叔丁酯(PtBA)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的大分子单体。
[0014]进一步地，所述单体包括一个降冰片烯末端同时连接1
‑
3条聚合物链的大分子单体。
[0015]进一步地，配制溶液所用的溶剂为有机溶剂，所述有机溶剂包括二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、三氯甲烷或N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0016]进一步地，本专利技术对单体的加料顺序不做限制，能够成功加料即可，例如单体的加料方式可以采用手动加料和电脑控制自动加料。
[0017]一种序列可控多嵌段共聚物刷，根据上述的合成方法合成，所述序列可控多嵌段共聚物刷的嵌段序列为任意序列。
[0018]进一步地，所述序列可控多嵌段共聚物刷的拓扑结构为瓶刷型。
[0019]进一步地，所述序列可控多嵌段共聚物刷的主链聚合度为10
‑
2000，单个嵌段的聚合度为5
‑
200，嵌段数目为6
‑
100。
[0020]进一步地，侧链分子量范围为500
‑
20000Da，序列可控多嵌段共聚物刷分子量范围为5000
‑
20000000Da。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0022](1)本专利技术提供的序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，在有限的催化剂活性中心寿命区间内成功合成了具有长、复杂、任意、精确序列的多嵌段共聚物刷，克服了其他聚合方式难以获得带有拓扑结构的产物以及现有开环易位聚合方法局限于短且简单序列、产物分子量分布宽、GPC曲线有显著拖尾或肩峰的缺陷，为制备具有复杂结构的序列可控多嵌段共聚物刷建立了普适性的方法，具有简单、快速和可扩展等优点，对仿生分子设计、复杂功能实现及先进组装结构构建具有重要意义。
[0023](2)本专利技术合成的序列可控多嵌段共聚物刷具有长、复杂、任意、精确的序列，分子量分布窄，这些多嵌段共聚物刷有望在高分子、生物等领域发挥重要的作用。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0025]图1为本专利技术合成序列可控多嵌段共聚物刷的过程示意图；
[0026]图2为本专利技术十二嵌段共聚物刷的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术十二嵌段共聚物刷的GPC曲线。
具体实施方式
[0028]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0029]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0030]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将制备多嵌段共聚物刷的每种单体和催化剂分别配制成溶液；根据多嵌段共聚物刷的嵌段序列及每嵌段的聚合度确定单体添加顺序及添加量；将所需单体依次添加到催化剂溶液中；在最后一个单体反应完后收集所述多嵌段共聚物刷的溶液，除去溶剂，即得序列可控多嵌段共聚物刷。2.根据权利要求1所述的序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，其特征在于，所述单体为环烯烃聚合单体，分子量为500
‑
20000Da。3.根据权利要求2所述的序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，其特征在于，所述单体末端带有环烯烃聚合单元。4.根据权利要求3所述的序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，其特征在于，所述单体包括末端带有降冰片烯基团的聚环氧丙烷、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、聚己内酯、聚丙交酯、聚丙烯酸叔丁酯或聚甲基丙烯酸甲酯。5.根据权利要求4所述的序列可控多嵌段共聚物刷的合成方法，其特征在于，一个降冰片烯末端同时连接1
‑
3条聚合物链。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋东坡，王棒棒，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：