[发明专利]触发响应性链碎裂聚合物

说明书

本申请是申请号为201380025907.7、申请日为2013年5月20日、名称为“触发响应性链碎裂聚合物”的专利申请的分案申请。

优先权请求

本申请要求2012年5月18日提交的美国临时申请第61/648,715号、2012年5月18日提交的美国临时申请第61/649,205号、2012年8月30日提交的美国临时申请第61/695,093号和2012年8月30日提交的美国临时申请第61/695,097号的优先权。所有这些申请的公开内容通过引用其全文并入本文。

技术领域

本发明涉及可经由脱保护反应降解或解聚成组分单元的聚合物。更具体而言，本发明涉及包含羟甲基取代的苯胺结构单元的此类聚合物。这些聚合物用各种保护基团官能化，其一经脱保护即经由链碎裂机制促进聚合物的快速降解。

背景技术

可降解聚合物为人们所知已有一段时间，最初寻求的是长期可生物降解的应用。近来，能够在特定条件下分解的聚合物已受到关注，具体而言，所谓的“自降解(self-immolative)”聚合物已受到显著的关注。自降解聚合物通常由在一端处由在特定条件下选择性反应的官能团(即保护基团)封端的重复单元构成。保护基团一移除，聚合物即以头到尾的方式从一端向另一端降解。

人们已提出各种设计、合成和解聚自降解聚合物的方法。若干研究小组已报告了使用含有重复的羟甲基苯胺单元和受保护的端胺的自降解聚合物的成功。当使这些聚合物经受脱保护条件时，保护基团从端胺移除并且降解通过聚合物主链传播。这些自降解聚合物的关键结构单元为2-或4-羟甲基苯胺，其为允许降解所需的1,4-或1,6-消除的结构。尽管在一些情况下，CO₂的释放为聚合物主链降解的驱动力，但所述头到尾传播是一个缓慢的过程。

含有胺保护的2,4-双(羟甲基)苯胺主链的自降解低聚物也已见报告。该体系的主要限制在于需要以逐步的方式合成所述低聚物；聚合以获得重复单元的长链是不可行的。

能够在外界刺激的存在下立即降解，从而释放可包含化学或生物学上可用的化合物的重复单元的聚合物将在很多科学技术领域中获得效用。

发明内容

本发明针对上述背景提供相对于现有技术的某些优势和进步。

所公开的发明涉及含有包含交替的N-保护的羟甲基苯胺单元(“间隔基”)和“连接基”单元的主链的聚合物。这些间隔基通过间隔基的羟基共价连接到连接基。所述连接基由含有至少两个官能团的前体分子或试剂(“连接剂”)形成，所述官能团能够与间隔基的羟基形成共价键或可转化为能够与间隔基的羟基形成化学键的基团。羟甲基苯胺的侧胺基携带有保护基团。当该保护基团被移除(脱保护)时，产生游离胺并通过每个间隔基的羟甲基的连续的1,6和1,4消除而促进聚合物降解。在聚合物的每个重复的间隔基单元处同时发生的1,6和1,4消除导致“链碎裂”解聚事件以及聚合物的立即降解。所产生的过程不同于自降解聚合物逐步的头到尾传播的降解。

在一个方面，本发明提供了式I的聚合物：

其中每个R_P独立地为氮保护基团并且R²为氢、烷基、烯基、烷基-烷氧基、芳基或芳基烷基。-CH₂O-R_L-取代发生在相对于氮的邻位或对位。R¹独立地为氢、-CH₂O-R_L-、烷基、芳基、烷氧基、芳基烷基或卤素。当R¹为烷基、芳基、烷氧基、芳基烷基或卤素时，其可出现在任何和全部可用的位置；q可为1、2或3。然而，当R¹为-CH₂O-R_L-时，其出现在相对于氮的剩余对位或邻位。R_L为连接基，其以构成聚合物的交替排列共价键合到两个或更多个羟甲基苯胺基团(间隔基)。

式I的聚合物通过N-保护的羟甲基苯胺(间隔基)与含有至少两个反应性官能团的连接基的聚合来合成。这些官能团包括但不限于例如异氰酸酯、硫代异氰酸酯或酰氯。聚合通常在文献中已知的标准聚合条件下进行。取决于聚合条件及间隔基和连接基的特性，所生成的聚合物可以低聚物、树枝状聚合物、交联网状物、绳股、膜、层、纤维、树脂、粘合剂、涂层、水凝胶、有机凝胶、胶囊、或颗粒如纳米颗粒的形式获得，其中n为2至约100,000。