陶鑫峰博士报道N-硫代羧酸酐(NTA)可控聚合合成聚类肽研究成果

日期:2017-06-18 20:08
  目前合成聚类肽的最主要方法是N-羧酸酐(NCA)开环聚合,其中伯胺是最常用的引发剂。但是由于NCA单体的高反应活性,伯胺类引发剂通常不能带有其他的亲核基团(如羟基等)。而N-硫代羧酸酐(NTA)是一类更稳定的单体,合成简便易行,对水和热不敏感,对羟基等亲核基团表现出更好的耐受性。
  本课题组成功实现了小分子伯胺引发肌氨酸NTA (Sar-NTA)N-乙基甘氨酸NTA (NEG-NTA)可控聚合。通过调节投料比成功合成了一系列不同分子量的聚类肽,聚合度最高接近300,达到了伯胺引发NCA开环聚合的水平。通过分批投料,我们成功地制备了PSar-b-PNEGPNEG-b-PSar两种嵌段聚合物,这是第一次实现NTA开环聚合制备嵌段聚类肽的报道。该工作表明在合适的条件下,NTA聚合具有良好的活性和可控性,为NTA在制备聚肽等领域的应用奠定了基础。
  我们进一步利用小分子醇胺化合物作为引发剂引发Sar-NTANEG-NTA聚合制备水溶性α-羟基-ω-氨基聚类肽。当使用6-氨基-1-己醇和12-氨基-1-十二烷醇作为引发剂时,我们首次制备得到了纯净的α-羟基-ω-氨基聚类肽,分子量可控(1.3-12.4 kg/mol),分子量分布较窄(PDI < 1.3)。整个聚合过程中无需对引发剂上的羟基进行保护和脱保护步骤,这是NTA聚合路线独特的优势。这种具有不对称功能化端基的遥爪型聚类肽具有良好的水溶性和生物相容性,有望成为PEG的替代品,应用于生物医药领域。

  有趣的是,当2-氨基-1-乙醇、3-氨基-1-丙醇和4-氨甲基苄醇作为引发剂时,通过实验和量子化学理论计算证明,这些引发剂分子上的羟基可以因分子内或分子间的氢键而被氨基活化,变得有能力部分引发聚合,聚合后会得到α-羟基-ω-氨基和α,ω-双氨基聚类肽的混合物。
  两篇论文分别发表于Macromolecules 50: 3066-3077 (2017) DOI10.1021/acs.macromol.7b00309)和J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 55: 404-410 (2017) DOI: 10.1002/pola.28402),第一作者都是陶鑫峰博士。本研究得到国家自然科学基金项目(21674091&21528402)的资助。


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