[发明专利]水溶性单分子胶束及其制备方法和应用

说明书

本发明属于类树枝状聚合物技术领域，具体为一种水溶性单分子胶束及其制备方法。本发明以活性聚合物阴离子链与硅‑氯基团的偶合反应，迭代地合成外围含有很多丁烯基双键的三代类树枝状共聚物，再以丙烯酸或单甲醚聚乙二醇丙烯酸酯与其丁烯基双键反应，得到外围含有羧酸基团或者PEG链段的类树枝状共聚物。所制备的共聚物最外层是以疏水性聚合物为主链，以亲水性聚合物为侧链的刷状聚合物，其分子结构阻碍不同分子间的团聚，从而使其在溶液中以单分子胶束状态存在。G3PVSt‑g‑PEG可作为纳米反应器有效地催化疏水化合物与亲水化合物在水溶液中的反应，避免了在反应过程中使用有机溶剂，且该纳米反应器易于回收利用，节约用水。

技术领域

本发明属于类树枝状聚合物技术领域，具体涉及一种水溶性单分子胶束及其制备方法和应用。

背景技术

1985年，Newkome首次以双亲性树枝状分子为例，提出了单分子胶束的概念（G.R.Newkome, Z. Yao, G.R.Baker, V.K.Gupta.J. Org. Chem.,1985, 50, 2003–2004）。单分子胶束是由单个聚合物分子形成的胶束，这类分子往往含有性质完全不同的内核与外壳（W. Cao, L. Zhu.Macromolecules,2011, 44, 1500–1512）。与自组装形成的胶束相比，单分子胶束的各个组成部分通过共价键结合在一起，因此聚合物溶剂的性质发生变化时，单分子胶束的稳定性更强。另外，单分子胶束没有临界胶束浓度（CMC），聚合物浓度极稀时，胶束依然能够保持稳定的结构。基于这些优势，单分子胶束在催化纳米反应器、相转移催化剂、模板以及载体等领域备受关注（D. Wang, C. Deraedt, J. Ruiz, D.Astruc.Acc. Chem. Res.,2015, 48, 1871–1880;Y. Lin, X. Liu, Z. Dong, B. Li, X.Chen, Y. S. Li.Biomacromolecules,2008, 9, 2629–2636; X. Pan, Y. He, J. Jung,Z. Lin.Science, 2016, 353, 1268–1272; I. N. Kurniasih, J. Keilitz, R.Haag.Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 4145–4164）。

很多具有支化结构的双亲性聚合物都可以在溶液中形成单分子胶束。迄今为止，人们已经以双亲性树枝状聚合物、超支化型聚合物、类树枝状聚合物、星状聚合物以及刷状聚合物和环状聚合物制备了出了各种单分子胶束（X. Fan, Z. Li, X. J. Loh.Polym. Chem.,2016, 7, 5898–5919）。从分子结构的精确度以及最外层分子链末端的功能化潜能来看，在这些聚合物中，树枝状聚合物是制备单分子胶束的较好选择。但是，它们的合成步骤很复杂，而且在溶液中的分子尺寸往往较小，这些因素极大地限制了其在单分子胶束领域的应用。与树枝状聚合物相比，类树枝状聚合物最大的特点在于分子支化点之间由高分子链而不是小分子相连（A. Hirao, H. S. Yoo.Polymer Journal, 2011, 43, 2–17）。因此，这类聚合物不仅具有比较精确的分子结构，而且可以通过调控支化臂聚合度以及聚合物的代数来控制整个分子的尺寸。拥有较大尺寸的单分子胶束可以供更大的疏水性内腔，从而增强其应用性能，因此类树枝状聚合物在单分子胶束的制备领域具有独特的优势。

到目前为止，已经有一些关于类树枝状聚合物形成单分子胶束的报道，但是多数都需要复杂的合成步骤，而且往往需要脱除保护基的方法来获得水溶性基团，因此这些方法的实际应用前景十分渺茫（Y. Wang, G. Qi, J. He.ACS Macro Lett., 2016, 5, 547–551）。