联用CuAAC反应和ROMP聚合制备含糖（共）聚合物及其与凝集素的特异性识别研究

发布时间：2020-05-21 04:24

【摘要】：含糖聚合物是指带有碳水化合物功能团的天然或合成的聚合物,常特指合成的侧链含糖单元的功能高分子材料。人工合成的含糖聚合物与天然多糖一样也具有“糖簇效应”,本文拟采用开环易位聚合反应(Ring-opening metathesis polymerization,ROMP)和Cu(I)催化的叠氮-端炔环加成(CuAAC)反应相结合制备侧链含异类糖单元的聚合物。旨在合成含多种糖单元的共聚物和含异类糖单元的均聚物。含多种糖单元共聚物的制备:首先制备末端含炔烃的7-氧杂降冰片烯衍生物以及三种含α-甘露糖、β-葡萄糖和β-半乳糖的叠氮糖化合物,再以五水合硫酸铜/抗坏血酸钠为催化剂,通过高效的叠氮-端炔环加成反应(CuAAC反应)合成三种含无保护基不同糖单元的7-氧杂降冰片烯衍生物单体。使用Grubbs三代催化剂,在无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中利用上述三种含糖单体进行开环易位聚合,得到含多种糖的均聚和共聚物。核磁共振氢谱(~1H-NMR)证实了含糖均聚物和共聚物的结构,通过凝胶渗透色谱仪(GPC)检测表明制备得到较窄分子量分布宽度(PDI≤1.45)、分子结构可控的目标含糖(共)聚合物。进一步利用多种表征手段如浊度法、动态光散射和等温滴定量热仪证实所制备含α-甘露糖的(共)聚合物与刀豆蛋白A(Concanavalin A,Con A)的特异性识别作用均较强以及β-葡萄糖、β-半乳糖含糖聚合物对α-甘露糖与Con A的识别具有协同效应。侧链结构可控的含异类糖单元均聚物的制备:首先合成末端含有双炔烃的降冰片烯衍生物单体的前体,再以五水合硫酸铜和抗坏血酸钠为催化剂,通过“两步走”CuAAC反应制备出乙酰基保护的异类/同类含糖大分子单体。继而使用Grubbs三代催化剂,利用上述含糖单体进行开环易位聚合反应,得到侧链含乙酰基保护异类/同类糖单元的含糖聚合物,最后通过脱保护得到侧链结构可控的含糖聚合物。核磁共振氢谱(~1H-NMR)证实了目标含糖聚合物的结构,通过凝胶渗透色谱仪(GPC)检测表明制备得到较窄分子量分布宽度(PDI≤1.05)、侧链结构可控的含异类/同类糖单元的含糖线性聚合物。进一步使用浊度法和等温滴定量热仪证实所制备含α-甘露糖的聚合物与Con A的特异性识别作用均较强以及β-葡萄糖对甘露糖与Con A的识别有促进作用。
【图文】：

6页 上海应用技术大学 硕士学位论文利用 ATRP 先制备聚合物骨架后糖基化修饰的报道也较多。例如，Mantovani 等[2 ATRP 技术制备得到线性和星形的末端均带有炔烃的聚（炔丙基甲基丙烯酸酯），通过溴化亚铜/双吡啶催化的 CuAAC 反应将聚合物末端进行后修饰，最终得到含有糖、半乳糖、阿拉伯糖等多种线性和星形的含糖聚合物（如图 1.7 所示）。所制备的含糖聚合物分子量可控，且分子量分布较窄（PDI ≤ 1.29）。Sun 等[47]连续使用两TRP 反应得到含磷光的叠氮化共聚物 PPF-Ir-g-(POEGMA-b-PGMA)，其中光敏剂铱配合物通过共价键连接到聚合物骨架上，最终通过 CuAAC 反应的后修饰将半乳糖聚合物骨架上（PPF-Ir-g-(POEGMA-b-PGal)）。使用 MTT（四唑盐比色法）实验和仪检测到该聚合物可与 HepG2 肿瘤细胞有很强的识别作用并可使该癌细胞死亡。

首次将含糖单体（α-烯丙基葡萄糖苷（AG））通过紫外光引发接枝聚合法接枝到聚丙烯微孔膜（PPMM）上，形成糖基化多孔表面（如图1.15所示）。通过红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜证实了聚合物的糖基化。通过分光光度法测定膜上糖残基识别前后溶液中Con A浓度的差异，确定吸附ConA的量。结果表明，表面接枝的糖的浓度较低时与Con A具有弱的相互作用；当糖浓度超过90 μg/cm时，结合亲和力增加，这正是由于“糖簇效应”引起的。Bradley等[71]通过巯基-烯加成反应，在聚合物侧链末端引入葡萄糖、半乳糖和甘露糖，其中半乳糖和甘露糖能分别与与凝集素RCA120和Con A进行特异性识别，通过ITC证实含糖聚合物与凝集素的识别机制，并改变聚合物中半乳糖的比例研究含糖聚合物与凝集素的识别，发现含半乳糖的量越多其与RCA120的结合能力越强，，证实了糖簇效应的存在。图1.15 烯丙基葡萄糖单体（AG）紫外诱导接枝聚合物的示意图Fig. 1.15 Schematic Diagram Illustrating the UV-Induced Graft Polymerization of α-D-allyl glucoside(AG)此外
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ317

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本文编号：2673729