[发明专利]含氨基酸或肽基团的水溶性聚合物及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及含氨基酸或肽基团的水溶性聚合物及其制法和应用。

背景技术

近年来，共轭聚合物作为一种优良的发光材料，已经在发光二极管、光伏器件、场效应晶体管、非线性光学、化学和生物传感器领域受到人们极大的关注，该类材料的合成、器件工艺以及性能指标已达到或接近商业化要求。而水溶性聚合物由于它们特殊的溶解性，在光电子材料和信息技术有着广阔的应用前景。在发光二极管的制备上，可以用简单的工艺制备多层器件；在制备过程中使用的溶剂是绿色无污染的；在生物传感方面，高选择性和高灵敏度更是其主要特点之一。而作为生物传感应用的重要因素是共轭聚合物要有良好的水溶性和较高的荧光量子效率。一般说来，水溶性聚合物主要是在普通聚合物的侧链上引入离子基团实现其水溶性。水溶性共轭聚合物最早报道于1987年，Wudl等人采用电化学聚合的方法制备了具有导电性能的水溶性聚噻吩^[1]，而后含有季铵盐、羧酸盐、磺酸盐基团的聚苯撑、聚苯乙烯撑、聚噻吩和聚芴类水溶性材料已得到广泛的研究，它们在生物传感器领域取得了巨大的成功。然而，多数报道的水溶性共轭聚合物由于长的疏水共轭主链导致在纯水中的溶解度较低，进而导致共轭主链聚集严重，使得荧光量子效率较低。如Schanze等人报道的侧链带有羧酸盐的水溶性共轭聚合物在水中的荧光量子效率仅为6.3％[2]。因此，一定程度上降低了材料的传感性能，例如选择性和灵敏性的降低。(参考文献[1]Patil，A.O.；Ikenoue，Y.；Wudl，F.；Heeger，A.J.Water Soluble Conducting Polymers，J.Am.Chem.Soc.1987，109，1858.[2]Pinto M.R.；Schanze，K.S.Amplified fluorescence sensing ofprotease activity with conjugated polyelectrolytes，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2004，101，7505.)

发明内容

为了解决已有材料的缺点，本发明的目的是提供含氨基酸或肽基团的水溶性聚合物及其制法和应用。

本发明提供的含氨基酸或肽基团的水溶性聚合物，其特征在于，该材料的主链具有共轭结构，侧链为含有氨基酸或肽基团；该共轭聚合物具有荧光发射；

所述的含氨基酸或肽基团的水溶性聚合物具有如下结构式：

式中，R，R’，R”，R”’独立地选自以酰胺键连接的苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、氨基氨酸、组氨酸、丙氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、半光氨酸、蛋氨酸和亮氨酸的一种或两种以上组成的肽、烷基、烷氧基或氢原子；

M为氢原子或碱金属离子；

Ar选自芴基、苯基、噻吩、吡啶、联吡啶或喹啉；

Bond表示主链上Ar与芴基的连接方式：直接连接、双键或三键；

n为结构重复单元的数目，选自3-300的整数；

所述的含氨基酸或肽基团的水溶性聚合物优选：R，R’选自如下结构中的一种：

M为氢、钠离子或钾离子。

所述的含氨基酸或肽基团的水溶性聚合物的分子量可以通过GPC(凝胶色谱)测定。

所述的含有氨基酸或肽基团的水溶性聚合物材料的制备方法，其特征在于步骤和条件如下：

1)含有氨基酸的聚合单体的制备

于反应器中加入单体2，7-二溴-9，9-二乙酸基芴，用无水二氯甲烷将其溶解，然后在冰浴条件下，加入是上述单体2-10倍摩尔量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)；将用量分别为上述单体2-10倍摩尔量的天冬氨酸甲酯盐酸盐和三乙胺溶解于二氯甲烷，而后将天冬氨酸甲酯盐酸盐和三乙胺的二氯甲烷的混合溶液加入到上述反应器中，搅拌反应0.5-2小时后撤去冰浴，室温下反应4-8小时后，减压抽除溶剂，余留物质硅胶柱纯化，淋洗液为体积比100：1—20：1的二氯甲烷和乙醇混合液，经过浓缩和真空干燥，得到含有氨基酸的聚合单体；

2)含有氨基酸的水溶性聚合物材料的制备