抗微生物聚合物及其制备方法转让专利
申请号 : CN201080064554.8
文献号 : CN102762634B
文献日 : 2014-07-02
发明人 : J·L·海德里克 , 福岛和树 , 杨义燕
申请人 : 国际商业机器公司 , 新加坡科技研究局
摘要 :
本发明公开了可生物降解的阳离子嵌段共聚物，其包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元包含含季胺基团的侧链部分；包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；任选封端基团；和衍生自开环聚合引发剂的链段。阳离子嵌段共聚物形成适用于抗微生物应用的含水胶束混合物。
权利要求 :
1.可生物降解的阳离子嵌段共聚物，其包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0%的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分；
包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；
任选封端基团；和
衍生自通式(10)的双亲核引发剂的链段：其中各个X’和各个W’独立地是单键或二价基团，其选自-(CR’2)c-、-O-、-S-、-NR’-和-NR’(CR’2)c-；各个c独立地是1至5的整数；R’是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Y’独立地是单键或二价基团，其选自-CO-(羰基)、-NR’CO-(氨基羰基)、-OCO-(氧基羰基)、-SCO-(硫代羰基)；各个T’是单价亲核体，其独立地选自-OH、-SH、-NH2和-NRdH，其中Rd是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Z’是单价基团，其独立地选自卤化物、包含1至20个碳的烷基、包含1至20个碳的烷氧基和包含6至20个碳的芳基；
各个b独立地是1至20的整数；并且各个d独立地是0或1至4的整数；
其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(2)化合物：其中：
t是0至6的整数；
各个Y是二价基团，其独立地选自 和 并且1
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：其中M1是单价基团，其选自-R1、-OR1、-NHR1、-NR1R1和-SR1；并且各个R1是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
并且其中第一环状羰基单体的一个或多个Q1基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团，其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团，其中根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60%。
2.权利要求1的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(3)化合物：其中：
2
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR，其中各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
2
R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
3
Q 是单价基团，其选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且2
其中第一环状羰基单体的R 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
3.权利要求1的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(4)化合物：其中：
u是1至8的整数；
4
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；其中各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
任选式(4)的 基团独立地表示-O-、-S-、-NHR1或-NR1R1；
任选式(4)的 基团独立地表示 基团；
4
并且其中第一环状羰基单体的Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
4.权利要求1的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(5)化合物：其中：
各个v独立地表示1至6的整数；
5
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；
1
各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
6
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且
其中第一环状羰基单体包含含有能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团
5 6
的Q 基团和/或Q 基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
5.权利要求1的阳离子嵌段共聚物，其中链段衍生自具有如下结构的双亲核引发剂：
6.权利要求1的阳离子嵌段共聚物，其中链段衍生自具有如下结构的双亲核引发剂：
7.形成可生物降解的阳离子嵌段共聚物的方法，该方法包括：形成包含有机催化剂、促进剂、任选溶剂和通式(10)的双亲核引发剂的反应混合物：其中各个X’和各个W’独立地是单键或二价基团，其选自-(CR’2)c-、-O-、-S-、-NR’-和-NR’(CR’2)c-；各个c独立地是1至5的整数；R’是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Y’独立地是单键或二价基团，其选自-CO-(羰基)、-NR’CO-(氨基羰基)、-OCO-(氧d d基羰基)、-SCO-(硫代羰基)；各个T’是单价亲核体，其独立地选自-OH、-SH、-NH2和-NRH，其中R 是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Z’是单价基团，其独立地选自卤化物、包含1至20个碳的烷基、包含1至20个碳的烷氧基和包含6至20个碳的芳基；
各个b独立地是1至20的整数；并且各个d独立地是0或1至4的整数，在反应混合物中顺序加入第一环状羰基单体，然后第二环状羰基单体，并且通过开环聚合反应，从而形成第一嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体包含能与叔胺反应形成季胺的单价离去基团，并且第二环状羰基单体不能与叔胺反应形成任何季胺，并且其中第一嵌段共聚物包含含有两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环的链段；
任选将第一嵌段共聚物封端，从而形成前体嵌段共聚物；并且用叔胺处理前体嵌段共聚物以形成阳离子嵌段共聚物；
其中阳离子嵌段共聚物包含衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元，多于0%的第一重复单元包含含有季胺的侧链部分，并且根据ASTMD6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60%；
其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(2)化合物：其中：
t是0至6的整数；
各个Y是二价基团，其独立地选自 和 ；并且1
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 和-SR ；并且各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
1
并且其中第一环状羰基单体的一个或多个Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
8.权利要求7的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(3)化合物：其中：
2
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR，其中各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
2
R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
3
Q 是单价基团，其选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且2
其中第一环状羰基单体的R 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
9.权利要求7的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(4)化合物：其中：
u是1至8的整数；
4
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；其中各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
1 1 1
任选式(4)的 基团独立地表示-O-、-S-、-NHR 或-NRR ；
任选式(4)的 基团独立地表示 基团；
4
并且其中第一环状羰基单体的Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
10.权利要求7的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(5)化合物：其中：
各个v独立地表示1至6的整数；
5
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；
1
各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
6
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且
其中第一环状羰基单体包含含有能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团
5 6
的Q 基团和/或Q 基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
11.权利要求7-10中任何一项的方法，其中顺序反应以相反顺序进行以形成第一嵌段共聚物。
12.权利要求11的方法，其中链段衍生自具有如下结构的引发剂：
13.权利要求11的方法，其中链段衍生自具有如下结构的引发剂：
14.权利要求11的方法，其中将第一嵌段共聚物使用羧酸酐封端，从而形成末端酯基。
15.权利要求1的阳离子嵌段共聚物，其中亲水嵌段和疏水嵌段独立地包含选自聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯及其组合的骨架。
16.含水胶束混合物，其包含：
5至500μg/mL的可生物降解的阳离子嵌段共聚物；其中阳离子嵌段共聚物包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0%的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分；
包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；
衍生自开环聚合引发剂的链段，和
任选封端基团；
其中含水胶束混合物诱导微生物细胞膜的裂解，并且根据ASTMD6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60%，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(2)化合物：其中：
t是0至6的整数；
各个Y是二价基团，其独立地选自 和 ；并且1
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 和-SR ；并且各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
1
并且其中第一环状羰基单体的一个或多个Q 基团包含能与叔胺反应形成季胺的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
17.权利要求16的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(3)化合物：其中：
2
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR，其中各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
2
R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
3
Q 是单价基团，其选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且2
其中第一环状羰基单体的R 基团包含能与叔胺反应形成季胺的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
18.权利要求16的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(4)化合物：其中：
u是1至8的整数；
4
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；其中各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
1 1 1
任选式(4)的 基团独立地表示-O-、-S-、-NHR 或-NRR ；
任选式(4)的 基团独立地表示 基团；
4
并且其中第一环状羰基单体的一个或多个Q 基团包含能与叔胺反应形成季胺的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
19.权利要求16的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(5)化合物：其中：
各个v独立地表示1至6的整数；
各个Q5是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；
1
各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
6
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且
5 6
其中第一环状羰基单体的一个或多个Q 和/或Q 基团包含能与叔胺反应形成季胺的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
20.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中链段衍生自单亲核引发剂。
21.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中引发剂是单体亚烷基二醇引发剂，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。
22.权利要求21的含水胶束混合物，其中单体亚烷基二醇引发剂是BnMPA。
23.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中链段衍生自具有式(10)的双亲核引发剂：其中各个X’和各个W’独立地是单键或二价基团，其选自-(CR’2)c-、-O-、-S-、-NR’-和-NR’(CR’2)c-；各个c独立地是1至5的整数；R’是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Y’独立地是单键或二价基团，其选自-CO-(羰基)、-NR’CO-(氨基羰基)、-OCO-(氧基羰基)、-SCO-(硫代羰基)；各个T’是单价亲核体，其独立地选自-OH、-SH、-NH2和-NRdH，其中Rd是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Z’是单价基团，其独立地选自卤化物、包含1至20个碳的烷基、包含1至20个碳的烷氧基和包含6至20个碳的芳基；
各个b独立地是1至20的整数；并且各个d独立地是0或1至4的整数。
24.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中链段衍生自具有如下结构的双亲核引发剂：
25.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中链段衍生自具有如下结构的双亲核引发剂：
26.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中季胺衍生自三甲胺。
27.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中含水胶束在5.0至8.0的pH下具有10nm至500nm的平均粒度。
28.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中含水胶束具有球形结构。
29.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中含水胶束具有杆状结构。
30.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中含水胶束混合物诱导0%至
15%溶血。
31.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中含水胶束混合物具有0%至
20%细胞毒性。
32.权利要求16-19中任何一项的含水胶束混合物，其中含水胶束是包含生物活性材料的负载胶束。
33.权利要求32的含水胶束混合物，其中生物活性材料不带负电。
34.权利要求32的含水胶束混合物，其中生物活性材料选自肽、药物及其组合。
35.形成含水胶束混合物的方法，该方法包括：在搅拌下，在pH为5.0至8.0下并且以5至500μg/mL或更大的浓度将可生物降解的阳离子嵌段共聚物在水溶液中混合，从而形成含水胶束混合物；
其中含水胶束具有10至500nm的平均粒度，并且阳离子嵌段共聚物包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0%的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分，包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段，衍生自开环聚合引发剂的链段，和任选封端基团；并且其中含水胶束混合物诱导微生物细胞膜裂解，并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60%，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(2)化合物：其中：
t是0至6的整数；
各个Y是二价基团，其独立地选自 和 ；并且各个Q1是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 和-SR ；并且各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
1
并且其中第一环状羰基单体的一个或多个Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
36.权利要求35的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(3)化合物：其中：
各个Q2是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：其中M1是单价基团，其选自-R1、-OR1、-NHR1、-NR1R1或-SR1，其中各个R1是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
R2是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
Q3是单价基团，其选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且其中第一环状羰基单体的R2基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
37.权利要求35的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(4)化合物：其中：
u是1至8的整数；
各个Q4是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；其中各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
1 1 1
任选式(4)的 基团独立地表示-O-、-S-、-NHR 或-NRR ；
任选式(4)的 基团独立地表示 基团；
4
并且其中第一环状羰基单体的Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
38.权利要求35的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(5)化合物：其中：
各个v独立地表示1至6的整数；
各个Q5是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；
1
各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
6
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且
其中第一环状羰基单体包含含有能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团
5 6
的Q 基团和/或Q 基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
39.权利要求35至38中任何一项的方法，其中链段包含两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环。
40.权利要求35至38中任何一项的方法，其中引发剂是单体亚烷基二醇，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。
41.权利要求35至38中任何一项的方法，其进一步包括将第一含水混合物与包含生物活性材料的第二含水混合物接触。
42.处理微生物的方法，该方法包括：将微生物与在pH为5.0至8.0和有效诱导微生物细胞膜裂解的浓度下的包含可生物降解的阳离子嵌段共聚物的含水胶束混合物接触；
其中嵌段共聚物包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0%的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分；包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；衍生自开环聚合引发剂的链段，和任选封端基团；并且其中根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60%，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(2)化合物：其中：
t是0至6的整数；
各个Y是二价基团，其独立地选自 和 并且1
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：其中M1是单价基团，其选自-R1、-OR1、-NHR1、-NR1R1和-SR1；并且各个R1是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
并且其中第一环状羰基单体的一个或多个Q1基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
43.权利要求42的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(3)化合物：其中：
2
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：其中M1是单价基团，其选自-R1、-OR1、-NHR1、-NR1R1或-SR1，其中各个R1是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
R2是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
Q3是单价基团，其选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且其中第一环状羰基单体的R2基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
44.权利要求42的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(4)化合物：其中：
u是1至8的整数；
4
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；其中各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
1 1 1
任选式(4)的 基团独立地表示-O-、-S-、-NHR 或-NRR ；
任选式(4)的 基团独立地表示 基团；
并且其中第一环状羰基单体的Q4基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
45.权利要求42的阳离子嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体和/或第二环状羰基单体独立地选自式(5)化合物：其中：
各个v独立地表示1至6的整数；
5
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至
30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
1 1 1 1 1 1 1
其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR ；
1
各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；
6
各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基；并且
其中第一环状羰基单体包含含有能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团
5 6
的Q 基团和/或Q 基团；
其中第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
46.权利要求42-45中任何一项的方法，其中链段包含两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环。
47.权利要求42-45中任何一项的方法，其中引发剂是单体亚烷基二醇，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。
48.可生物降解的阳离子聚合物，其包含：包含独立地选自氧、氮和硫的第一骨架杂原子的单体链段；
包含第一端单元和第二端单元的第一聚合物链；其中i)第一骨架杂原子连接于第一端单元上，ii)第一聚合物链包含亲水第一重复单元，第一重复单元包含独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的骨架官能团，iii)第一聚合物链的多于0%的第一重复单元进一步包含含有季胺基团的侧链部分，iv)任选第一聚合物链的第二端单元包含封端基团，和v)阳离子聚合物能形成适合用作抗微生物剂的胶束，其中i)阳离子聚合物包含含有各自第一端单元和各自第二端单元的第二聚合物链，ii)单体链段包含独立地选自氧、氮和硫的第二骨架杂原子，iii)第二聚合物链的第一端单元连接于链段的第二骨架杂原子上，iv)第二聚合物链的第二端单元任选被封端，v)第二聚合物链包含含有独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的各自第一骨架官能团的各自第一亲水重复单元，并且vi)第二聚合物链的多于0%的第一重复单元包含侧链季胺；
其中第一聚合物链和第二聚合物链包含各自疏水第二重复单元，第二重复单元包含独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的骨架官能团。
49.权利要求48的阳离子聚合物，其中第一聚合物链是嵌段共聚物并且第二聚合物链是嵌段共聚物。
50.权利要求49的阳离子聚合物，其中链段包含两个或更多个骨架芳环。
51.包含5至500μg/mL的权利要求49的阳离子聚合物的含水胶束，该含水胶束能裂解微生物细胞膜。
52.形成含水胶束混合物的方法，该方法包括：在搅拌下，在pH为5.0至8.0下并且以5至500μg/mL或更大的浓度将权利要求49的阳离子聚合物在水溶液中混合，从而形成含水胶束，含水胶束具有10至500nm的平均粒度。
说明书 :
抗微生物聚合物及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及抗微生物聚合物，更具体而言，涉及通过开环聚合制备的可生物降解的阳离子嵌段共聚物，以及它们用于抗微生物应用中的方法。
背景技术
[0002] 由于细菌对常见抗生素的抗性提高，基于肽的大分子抗微生物剂受到明显的注意。最常见的抗生素(例如环丙沙星、多西环素和头孢他啶)不会物理性损害细胞壁，而是
渗透入目标微生物中并且对具体靶标起作用。抗生素可以例如通过抑制DNA促旋酶导致双
链DNA断裂，阻断细胞分裂或触发内在自溶素。因此，保存细菌形态并且细菌可以容易地发展抗性。相反，大多数阳离子肽(例如马加宁、杀菌肽、抗菌肽(protegrin)和防御素)在微生物中不具有具体靶标。而是，它们基于静电相互作用与微生物膜相互作用，从而诱发对微生物膜的损害，该损害难以修复。已证明大分子阳离子抗微生物肽可以克服细菌抗性。细
胞膜的裂变最终导致细胞死亡。尽管近二十年来努力设计具有多种结构的肽，但这些材料
在临床试验中具有有限的成功。至今，仅四种阳离子肽成功地进入用于伤口愈合的III期
临床试验。这主要是由于肽的阳离子性质导致的细胞毒性(例如溶血作用)、短的体内半衰
期(对蛋白酶不稳定)和高制备成本。
渗透入目标微生物中并且对具体靶标起作用。抗生素可以例如通过抑制DNA促旋酶导致双
链DNA断裂，阻断细胞分裂或触发内在自溶素。因此，保存细菌形态并且细菌可以容易地发展抗性。相反，大多数阳离子肽(例如马加宁、杀菌肽、抗菌肽(protegrin)和防御素)在微生物中不具有具体靶标。而是，它们基于静电相互作用与微生物膜相互作用，从而诱发对微生物膜的损害，该损害难以修复。已证明大分子阳离子抗微生物肽可以克服细菌抗性。细
胞膜的裂变最终导致细胞死亡。尽管近二十年来努力设计具有多种结构的肽，但这些材料
在临床试验中具有有限的成功。至今，仅四种阳离子肽成功地进入用于伤口愈合的III期
临床试验。这主要是由于肽的阳离子性质导致的细胞毒性(例如溶血作用)、短的体内半衰
期(对蛋白酶不稳定)和高制备成本。
[0003] 已提出多种模拟肽的面式两亲结构和抗微生物功能的阳离子嵌段共聚物，因为它们与肽相比可以更容易地制备并且合成可以更容易地扩大规模。例如，合成了抗微生物聚
降冰片烯和聚丙烯酸酯衍生物、聚(丙烯酰胺)、聚(β-内酰胺)和吡啶 共聚物。但是，
这些抗微生物聚合物是非生物可降解的，这限制了它们在体内的应用。
降冰片烯和聚丙烯酸酯衍生物、聚(丙烯酰胺)、聚(β-内酰胺)和吡啶 共聚物。但是，
这些抗微生物聚合物是非生物可降解的，这限制了它们在体内的应用。
[0004] 因此，仍然需要具有低细胞毒性并且形成适于抗微生物应用的具有低的CMC的纳米级胶束的可生物降解的阳离子嵌段共聚物。
发明内容
[0005] 因此，公开了在水中可自组装成阳离子胶束的两亲性可生物降解嵌段共聚物。该嵌段共聚物含有阳离子亲水嵌段和疏水嵌段。认为在与细胞表面接触之前在水溶液中形成
纳米结构提高了阳离子电荷和聚合物质量的局部浓度，导致与带负电荷的细胞壁的相互作
用增强，并且因此抗微生物活性更强。
纳米结构提高了阳离子电荷和聚合物质量的局部浓度，导致与带负电荷的细胞壁的相互作
用增强，并且因此抗微生物活性更强。
[0006] 在实施方案中，可生物降解的阳离子嵌段共聚物包含：
[0007] 包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分；
[0008] 包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；
[0009] 任选封端基团；和
[0010] 衍生自通式(10)的双亲核(dinucleophilic)引发剂的链段：
[0011]
[0012] 其中，各个X’和各个W’独立地是单键或二价基团，其选自-(CR’2)c-、-O-、-S-、-NR’-和-NR’(CR’2)c-；各个c独立地是1至5的整数；R’是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Y’独立地是单键或二价基团，其选自-CO-(羰基)、-NR’CO-(氨基羰基)、-OCO-(氧基羰d d基)、-SCO-(硫代羰基)；各个T’是单价亲核体，其独立地选自-OH、-SH、-NH2和-NRH，其中R是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Z’是单价基团，其独立地选自卤化物、包含1至20个碳的烷基、包含1至20个碳的烷氧基和包含6至20个碳的芳基；各个b是独立地是
1至20的整数；并且各个d独立地是0或1至4的整数；
1至20的整数；并且各个d独立地是0或1至4的整数；
[0013] 其中，根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。
[0014] 在另一个实施方案中，公开了形成可生物降解的阳离子嵌段共聚物的方法，该方法包括：
[0015] 形成包含有机催化剂、促进剂、任选溶剂和通式(10)双亲核引发剂的反应混合物：
[0016]
[0017] 其中，各个X’和各个W’独立地是单键或二价基团，其选自-(CR’2)c-、-O-、-S-、-NR’-和-NR’(CR’2)c-；各个c独立地是1至5的整数；R’是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Y’独立地是单键或二价基团，其选自-CO-(羰基)、-NR’CO-(氨基羰基)、-OCO-(氧基羰d d基)、-SCO-(硫代羰基)；各个T’是单价亲核体，其独立地选自-OH、-SH、-NH2和-NRH，其中R是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；各个Z’是单价基团，其独立地选自卤化物、包含1至20个碳的烷基、包含1至20个碳的烷氧基和包含6至20个碳的芳基；各个b是独立地是
1至20的整数；并且各个d独立地是0或1至4的整数；
1至20的整数；并且各个d独立地是0或1至4的整数；
[0018] 在反应混合物中顺序加入第一环状羰基单体，然后第二环状羰基单体，并且通过开环聚合反应，从而形成第一嵌段共聚物，其中第一环状羰基单-体包含能与叔胺反应形
成季胺的单价离去基团，并且第二环状羰基单体不能与叔胺反应形成任何季胺，并且其中
第一嵌段共聚物包含含有两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环的链段；
成季胺的单价离去基团，并且第二环状羰基单体不能与叔胺反应形成任何季胺，并且其中
第一嵌段共聚物包含含有两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环的链段；
[0019] 任选将第一嵌段共聚物封端，从而形成前体嵌段共聚物；并且
[0020] 用叔胺处理前体嵌段共聚物以形成阳离子嵌段共聚物；
[0021] 其中阳离子嵌段共聚物包含衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元，多于0％的第一重复单元包含含有季胺的侧链部分，并且根据ASTMD6400，阳离子嵌段共聚物在180
天内生物降解60％。
天内生物降解60％。
[0022] 在另一实施方案中，公开了含水胶束混合物，其包含：
[0023] 约5至500μg/mL的可生物降解的阳离子嵌段共聚物；其中阳离子嵌段共聚物包含：
[0024] 包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分；
[0025] 包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；
[0026] 衍生自开环聚合引发剂的链段，和
[0027] 任选封端基团；
[0028] 其中，含水胶束混合物诱导微生物细胞膜的裂解，并且根据ASTMD6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。
[0029] 公开了形成含水胶束混合物的方法，该方法包括：
[0030] 在搅拌下，在pH为5.0至8.0下并且以5至500μg/mL或更大的浓度将可生物降解的阳离子嵌段共聚物在水溶液中混合，从而形成含水胶束混合物；
[0031] 其中含水胶束具有10至500nm的平均粒度，并且阳离子嵌段共聚物包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重
复单元包含含有季胺基团的侧链部分，包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二
重复单元的疏水嵌段，衍生自开环聚合引发剂的链段，和任选封端基团；并且
复单元包含含有季胺基团的侧链部分，包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二
重复单元的疏水嵌段，衍生自开环聚合引发剂的链段，和任选封端基团；并且
[0032] 其中含水胶束混合物诱导微生物细胞膜裂解，并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。
[0033] 公开了处理微生物的方法，该方法包括：
[0034] 将微生物的细胞膜与在pH为5.0至8.0和有效诱导微生物细胞膜裂解的浓度下的包含可生物降解的阳离子嵌段共聚物的含水胶束混合物接触；
[0035] 其中嵌段共聚物包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分；包含通过开
环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；衍生自开环聚合引发剂的链
段，和任选封端基团；并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。
环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；衍生自开环聚合引发剂的链
段，和任选封端基团；并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。
附图说明
[0036] 图1A和1B为绘制作为测定实施例1的阳离子嵌段共聚物分别在去离子水和胰蛋白酶大豆培养基(细菌生长培养基)中的CMC中所用聚合物浓度的对数(lg C，mg/L)的函
数的I337/I334比的图。
数的I337/I334比的图。
[0037] 图2A和2B为绘制作为测定实施例2的阳离子嵌段共聚物分别在去离子水和胰蛋白酶大豆培养基(细菌生长培养基)中的CMC中所用聚合物浓度的对数(lg C，mg/L)的函
数的I337/I334比的图。
数的I337/I334比的图。
[0038] 图3A和3B为绘制作为测定实施例3的阳离子嵌段共聚物分别在去离子水和胰蛋白酶大豆培养基(细菌生长培养基)中的CMC中所用聚合物浓度的对数(lg C，mg/L)的函
数的I337/I334比的图。
数的I337/I334比的图。
[0039] 图4为实施例3在DI水中形成的胶束的透射电子显微镜(TEM)图像。
[0040] 图5A至5E为分别显示当用由实施例1形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌枯草杆菌(Bacillus subtilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、甲氧西林
耐药金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus)和粪肠球菌
(Enterococcus faecalis)和真菌新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)的活力的条形
图。
耐药金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus)和粪肠球菌
(Enterococcus faecalis)和真菌新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)的活力的条形
图。
[0041] 图6A至6E为分别显示当用由实施例3形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌、真菌新型隐球菌和革兰氏阳性菌粪肠球菌的活力的条形图。
[0042] 图7为显示当用由实施例2形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌枯草杆菌的活力的条形图。
[0043] 图8为关于实施例1和实施例3，作为浓度的函数的％溶血的图，并且显示在各自的所有浓度下％溶血为小于10％。
[0044] 图9为历经3小时周期后，粪肠球菌(标记为A1、A2和A3的TEM图像)和新型隐球菌(标记为B1、B2和B3)的形态学变化的一套TEM图像。标记为A1和B1的TEM图像是
温育之前的。标记为A2和B2的TEM图像是与致死剂量(1000mg/L)的实施例1温育之后
的。标记为A3和B3的TEM图像是与致死剂量(1000mg/L)的实施例3温育之后的。如图
9中标记为A2和A3的TEM图像所示，微生物的细胞壁和膜破裂，并且在用胶束处理之后观
察到细胞裂解。在用胶束处理之后，如图9中标记为B2和B3的TEM图像所示，从微生物的
损害细胞壁和膜还观察到细胞质破裂。
温育之前的。标记为A2和B2的TEM图像是与致死剂量(1000mg/L)的实施例1温育之后
的。标记为A3和B3的TEM图像是与致死剂量(1000mg/L)的实施例3温育之后的。如图
9中标记为A2和A3的TEM图像所示，微生物的细胞壁和膜破裂，并且在用胶束处理之后观
察到细胞裂解。在用胶束处理之后，如图9中标记为B2和B3的TEM图像所示，从微生物的
损害细胞壁和膜还观察到细胞质破裂。
[0045] 图10为用实施例4(衍生自HPUBT引发剂)以3000mg/L的浓度在水中形成的胶束的TEM图像。胶束在水中具有杆状结构。
[0046] 图11为用实施例5(衍生自HPUPT引发剂)以3000mg/L的浓度在水中形成的胶束的TEM图像。胶束在水中具有球形结构。
[0047] 图12为显示当用多种浓度的由实施例4形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌枯草杆菌的活力的条形图。
[0048] 图13为显示当用多种浓度的由实施例5形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌枯草杆菌的活力的条形图。
[0049] 图14为关于实施例4和实施例5，作为浓度的函数的％溶血的图，并且显示％溶血为小于10％直至3000mg/L的浓度，这非常高于MIC，MIC的对于各个实施例4和实施例5
为62.5mg/L。
为62.5mg/L。
具体实施方式
[0050] 公开了可生物降解的阳离子嵌段聚合物，其形成具有有用的抗微生物性质的稳定纳米级胶束。阳离子嵌段共聚物通过具有能与叔胺反应形成包含季胺的部分的离去基团例
如烷基卤化物或磺酸酯的环状羰基单体的开环聚合(ROP)得到。选择其它环状羰基单体作
为前者的稀释剂，以提供疏水性，并且从而调节嵌段聚合物的两亲性质。阳离子嵌段聚合物可以密集地带电，并且因此可自由地溶于水中，或者具有适于在水溶液中形成纳米颗粒胶
束的两亲性质。胶束取决于开环聚合引发剂的硬度或形状持久性可以是球形或杆状的。引
发剂变成连接于与引发剂的亲核位点上一样多的ROP链的一端上的链段。开环方法使得阳
离子嵌段共聚物的分子量精密控制，实现窄多分散性，并且可与多种官能团相容。与叔胺反应形成包含季胺的部分可以在开环聚合之前或之后，更特别地在聚合之后进行。季铵化伴
有如果有的话，最小的阳离子嵌段共聚物的交联，或者平均分子量的变化。环状羰基单体的实例包括环状碳酸酯单体和内酯，包括丙交酯，其环打开以形成分别包含碳酸酯和酯重复
单元的聚合物。季胺位于聚合物侧链上，并且如果需要的话可直接连接于聚合物骨架上。带正电的季胺基团提供与带负电的微生物表面的结合强度。聚合物可以包含可用于促进胶束
与微生物表面相互作用和/或胶束渗透入细胞膜中的其它官能团，例如仲胺基团、柠康酰
胺基团、酯基团和亚胺基团。阳离子嵌段共聚物可以是线性或支化的，并且可容易地在侧链和端基上修饰以调节侧官能团的电荷和/或缓冲强度。胶束具有约10nm至约500nm的平
均粒度。
如烷基卤化物或磺酸酯的环状羰基单体的开环聚合(ROP)得到。选择其它环状羰基单体作
为前者的稀释剂，以提供疏水性，并且从而调节嵌段聚合物的两亲性质。阳离子嵌段聚合物可以密集地带电，并且因此可自由地溶于水中，或者具有适于在水溶液中形成纳米颗粒胶
束的两亲性质。胶束取决于开环聚合引发剂的硬度或形状持久性可以是球形或杆状的。引
发剂变成连接于与引发剂的亲核位点上一样多的ROP链的一端上的链段。开环方法使得阳
离子嵌段共聚物的分子量精密控制，实现窄多分散性，并且可与多种官能团相容。与叔胺反应形成包含季胺的部分可以在开环聚合之前或之后，更特别地在聚合之后进行。季铵化伴
有如果有的话，最小的阳离子嵌段共聚物的交联，或者平均分子量的变化。环状羰基单体的实例包括环状碳酸酯单体和内酯，包括丙交酯，其环打开以形成分别包含碳酸酯和酯重复
单元的聚合物。季胺位于聚合物侧链上，并且如果需要的话可直接连接于聚合物骨架上。带正电的季胺基团提供与带负电的微生物表面的结合强度。聚合物可以包含可用于促进胶束
与微生物表面相互作用和/或胶束渗透入细胞膜中的其它官能团，例如仲胺基团、柠康酰
胺基团、酯基团和亚胺基团。阳离子嵌段共聚物可以是线性或支化的，并且可容易地在侧链和端基上修饰以调节侧官能团的电荷和/或缓冲强度。胶束具有约10nm至约500nm的平
均粒度。
[0051] 术语“可生物降解”由美国试验和材料协会(American Society for Testing and Materials)定义为通过生物活性、特别是通过酶作用引起的降解，导致材料化学结构的明显变化。就此处的目的而言，根据ASTM D6400，如果在180天内经受60％生物降解，则材料为可生物降解的。
[0052] 由阳离子嵌段共聚物制备的胶束可以单独用于抗微生物处理。可选择的是，胶束可以负载有生物活性材料(本文中也称为“货物”)。生物活性材料可以通过非共价键合
包封于纳米级胶束内并且不干扰阳离子嵌段共聚物的抗微生物功能(微生物细胞膜的裂
解)。当在血流中循环时，生物活性材料可以从负载胶束中释放，从而使得生物活性材料进入细胞本身中以影响生物功能而不伴随阳离子嵌段共聚物。生物活性材料包括生物分子
(例如DNA、基因、肽、蛋白质、酶、脂质、磷脂和核苷酸)、天然或合成的有机化合物(例如药物、染料、合成聚合物、低聚物和氨基酸)、无机材料(例如金属和金属氧化物)、前述的放射性变体以及前述的组合。“生物活性”意指物质可以以理想的方式改变细胞的化学结构和/或活性，或者可以以理想的方式相对于另外的细胞类型选择性地改变细胞类型的化学结构
和/或活性。作为实例，化学结构的一种理想变化可以是基因掺入细胞中。活性的理想变
化可以是转染的基因的表达。细胞活性的另外的变化可以是所需激素或酶的诱导产生。可
选择的是，理想的活性变化可以是一类细胞类型与另外的细胞类型相比的选择性死亡。即
生物活性材料和阳离子嵌段共聚物可以通过不同的机理和在不同的细胞类型中诱导细胞
死亡。不限制生物活性材料引起的细胞活性的相对变化，条件是该变化是理想且有用的，并且条件是阳离子嵌段共聚物的抗微生物性质不会受到负面影响。此外，不限制所谓的货物，条件是该货物从胶束中释放时诱导有用的细胞响应。更特别地，生物活性材料不带负电。在一个实施方案中，生物活性材料选自肽、药物及其组合。
包封于纳米级胶束内并且不干扰阳离子嵌段共聚物的抗微生物功能(微生物细胞膜的裂
解)。当在血流中循环时，生物活性材料可以从负载胶束中释放，从而使得生物活性材料进入细胞本身中以影响生物功能而不伴随阳离子嵌段共聚物。生物活性材料包括生物分子
(例如DNA、基因、肽、蛋白质、酶、脂质、磷脂和核苷酸)、天然或合成的有机化合物(例如药物、染料、合成聚合物、低聚物和氨基酸)、无机材料(例如金属和金属氧化物)、前述的放射性变体以及前述的组合。“生物活性”意指物质可以以理想的方式改变细胞的化学结构和/或活性，或者可以以理想的方式相对于另外的细胞类型选择性地改变细胞类型的化学结构
和/或活性。作为实例，化学结构的一种理想变化可以是基因掺入细胞中。活性的理想变
化可以是转染的基因的表达。细胞活性的另外的变化可以是所需激素或酶的诱导产生。可
选择的是，理想的活性变化可以是一类细胞类型与另外的细胞类型相比的选择性死亡。即
生物活性材料和阳离子嵌段共聚物可以通过不同的机理和在不同的细胞类型中诱导细胞
死亡。不限制生物活性材料引起的细胞活性的相对变化，条件是该变化是理想且有用的，并且条件是阳离子嵌段共聚物的抗微生物性质不会受到负面影响。此外，不限制所谓的货物，条件是该货物从胶束中释放时诱导有用的细胞响应。更特别地，生物活性材料不带负电。在一个实施方案中，生物活性材料选自肽、药物及其组合。
[0053] 在环状羰基单体的通式的以下描述中，“第一环状羰基单体”指包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的官能离去基团的第一类环状羰基单体。术语“第二环状羰基单体”指不含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的离去基团的第二类环状羰基单体。另外，第一和第二环状羰基单体可以具有选自任何如下所述式的结构。
[0054] 以下所述形成胶束的嵌段共聚物根据通式(1)命名：
[0055] A’-[P(单体1，...)]w (1)
[0056] 其中A’表示具有w个亲核位点的引发剂，并且[P(单体1，...)]表示通过一种或多种环状羰基单体的开环聚合形成的ROP聚合物。“P()”表示括号内所含一种或多种环状
羰基单体的开环聚合。[P(单体1，...)]可以包含聚合物链，所述的聚合物链包含由单一
环状羰基单体形成的均聚物、由两种或更多种环状羰基单体(在式(1)中由分开单体名的
“-r-”表示)形成的无规共聚物、由两种或更多种环状羰基单体(由分开两种或更多种环状羰基单体的“-b-”表示)形成的嵌段共聚物，或其混合物。即[P(单体1，...)]本身可以
包含这些聚合物链类型中任一种或其混合物。
羰基单体的开环聚合。[P(单体1，...)]可以包含聚合物链，所述的聚合物链包含由单一
环状羰基单体形成的均聚物、由两种或更多种环状羰基单体(在式(1)中由分开单体名的
“-r-”表示)形成的无规共聚物、由两种或更多种环状羰基单体(由分开两种或更多种环状羰基单体的“-b-”表示)形成的嵌段共聚物，或其混合物。即[P(单体1，...)]本身可以
包含这些聚合物链类型中任一种或其混合物。
[0057] 例如，通过单体二醇BnMPA引发，由MTCOPrCl和TMC制备的嵌段共聚物表示为BnMPA-[P(MTCOPrCl)-b-P(TMC)]2。如下所示，聚合物不封端。在以下反应中，m和n分别表示MTCOPrCl和TMC的摩尔数。
[0058]
[0059] 环状羰基单体可以独立地选自通式(2)化合物：
[0060]
[0061] 其中t是0至6的整数，并且当t是0时，标记为4和6的碳通过单键连接在一起。各个Y是二价基团，其独立地选自-O-，-S- 其中短划线“-”表示连接点。后两
个基团在本文中还表示为-N(Q1)-和-C(Q1)2-。各个Q1是单价基团，其独立地选自氢、羧基、卤化物、包含1至30个碳的烷基、包含6至30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
个基团在本文中还表示为-N(Q1)-和-C(Q1)2-。各个Q1是单价基团，其独立地选自氢、羧基、卤化物、包含1至30个碳的烷基、包含6至30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
[0062]
[0063] 其中M1是单价基团，其选自-R1、-OR1、-NHR1、-NR1R1或-SR1，其中短划线表示连接1
点。各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳
1
基。一个或多个Q 基团可以进一步包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基
团(即连接于四个碳原子上的带正电季铵离子)。单价离去基团的非限制性实例包括烷基
卤化物形式的卤化物(例如烷基氯化物、烷基溴化物或烷基碘化物)、磺酸酯(例如甲苯磺
1 1
酸酯或甲磺酸酯)和环氧化物。各个Q 基团可以独立地是支化或非支化的。各个Q 基团
也可以独立地包含其它官能团，其选自酮基、醛基、烯基、炔基、包含3至10个碳的脂环族环、包含2至10个碳的杂环、醚基、酰胺基、酯基以及上述其它官能团的组合。杂环可以包
1
含氧、硫和/或氮。两个或更多个Q 基团可以一起形成环。式(2)的第一环状羰基单体包
1 1
含Q 基团，所述的Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团。式(2)
的第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
点。各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳
1
基。一个或多个Q 基团可以进一步包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基
团(即连接于四个碳原子上的带正电季铵离子)。单价离去基团的非限制性实例包括烷基
卤化物形式的卤化物(例如烷基氯化物、烷基溴化物或烷基碘化物)、磺酸酯(例如甲苯磺
1 1
酸酯或甲磺酸酯)和环氧化物。各个Q 基团可以独立地是支化或非支化的。各个Q 基团
也可以独立地包含其它官能团，其选自酮基、醛基、烯基、炔基、包含3至10个碳的脂环族环、包含2至10个碳的杂环、醚基、酰胺基、酯基以及上述其它官能团的组合。杂环可以包
1
含氧、硫和/或氮。两个或更多个Q 基团可以一起形成环。式(2)的第一环状羰基单体包
1 1
含Q 基团，所述的Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团。式(2)
的第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
[0064] 更具体的能开环聚合的环状羰基单体具有通式(3)：
[0065]
[0066] 其中Q2是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
[0067]
[0068] 其中M1是单价基团，其选自-R1、-OR1、-NHR1、-NR1R1和-SR1，其中短划线表示连接点。各个R1是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；R2是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基；并且Q3是
单价基团，其选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基。在一个实施方案
中，各个Q2是氢，Q3是甲基或乙基，并且R2是包含1至30个碳的烷基。式(3)的第一环状
羰基单体包含R2基团，所述的R2基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基
团。式(3)的第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
单价基团，其选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳基。在一个实施方案
中，各个Q2是氢，Q3是甲基或乙基，并且R2是包含1至30个碳的烷基。式(3)的第一环状
羰基单体包含R2基团，所述的R2基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基
团。式(3)的第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。
[0069] 另外更具体的环状羰基单体具有通式(4)：
[0070]
[0071] 其中u是1至8的整数，各个Q4是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
[0072]
[0073] 其中M1是单价基团，其选自-R1、-OR1、-NHR1、-NR1R1或-SR1，其中短划线表示连接1
点。各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基。
内酯环可以任选包含碳-碳双键；即任选式(4)的 基团可以独立地表示 基团。内
酯环还可以包含杂原子，例如氧、氮、硫或其组合；即任选式(4)的 基团可以独立地
1 1 1 1
表示-O-、-S-、-NHR 或-NRR 基团，其中短划线表示连接点并且各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基。式(4)的第一环状羰基单体包
4 4
含Q 基团，所述的Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团。式(4)
的第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。在一个实施
4
方案中，u是1至6的整数，并且各个Q 是氢。
点。各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基。
内酯环可以任选包含碳-碳双键；即任选式(4)的 基团可以独立地表示 基团。内
酯环还可以包含杂原子，例如氧、氮、硫或其组合；即任选式(4)的 基团可以独立地
1 1 1 1
表示-O-、-S-、-NHR 或-NRR 基团，其中短划线表示连接点并且各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基。式(4)的第一环状羰基单体包
4 4
含Q 基团，所述的Q 基团包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基团。式(4)
的第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任何季胺的部分的官能团。在一个实施
4
方案中，u是1至6的整数，并且各个Q 是氢。
[0074] 另一个更具体的环状羰基单体是通式(5)的二 烷二羰基：
[0075]
[0076] 其中各个v独立地是1至6的整数；各个Q5是单价基团，其独立地选自氢、卤化物、羧基、包含1至30个碳的烷基、包含6至30个碳原子的芳基和具有如下结构的基团：
[0077]1 1 1 1 1 1 1
[0078] 其中M 是单价基团，其选自-R、-OR、-NHR、-NRR 或-SR，其中短划线表示连接1
点。各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳
6
基；各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳
基。式(5)的第一环状羰基单体包含含有能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基
5 6
团的Q 基团和/或Q 基团。式(5)的第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任
5 6
何季胺的部分的官能团。在一个实施方案中，各个v是1，各个Q 是氢，并且各个Q 是包含
1-6个碳的烷基。
点。各个R 是单价基团，其独立地选自包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳
6
基；各个Q 是单价基团，其独立地选自氢、具有1至30个碳的烷基和具有6至30个碳的芳
基。式(5)的第一环状羰基单体包含含有能与叔胺反应形成包含季胺的部分的单价离去基
5 6
团的Q 基团和/或Q 基团。式(5)的第二环状羰基单体不包含能与叔胺反应形成包含任
5 6
何季胺的部分的官能团。在一个实施方案中，各个v是1，各个Q 是氢，并且各个Q 是包含
1-6个碳的烷基。
[0079] 环状羰基化合物可以具有一个或多个不对称碳中心，其可以以异构富集形式，作为R异构体或S异构体存在。另外，各个不对称碳中心可以独立地以80％或更多、更特别地
90％或更多的对映异构体过量存在。
90％或更多的对映异构体过量存在。
[0080] 具有烷基卤化物形式的单价离去基团的式(2)或(3)的环状羰基单体的实例包括表1的环状单体。
[0081] 表1.
[0082]
[0083] 式(3)环状羰基单体的另外的实例包括表2的化合物。这些可以例如在表1的卤化物单体的开环聚合中用作共聚单体以形成无规共聚物或嵌段共聚物。
[0084] 表2.
[0085]
[0086]
[0087] 式(4)的环状羰基单体的实例包括表3的化合物。
[0088] 表3.
[0089]
[0090]
[0091] 式(5)的环状羰基单体的实例包括表4的化合物。
[0092] 表4.
[0093]
[0094] 阳离子嵌段共聚物可以包含侧保护的羧酸，如果需要的话，其可以在约pH 5下转化为羧酸。潜羧酸基团的实例是乙缩醛保护的羧酸基团，在本文中也称为乙缩醛酯基。乙
缩醛酯基具有通式(6)：
缩醛酯基具有通式(6)：
[0095]
[0096] 其中＊表示至环状羰基部分的键，并且Rc和Rd是独立地包含1-20个碳的单价基团。在一个实施方案中，Rc是甲基并且Rd是乙基。具有潜羧酸基团的环状羰基化合物的更
特别的实例是MTCOEE：
特别的实例是MTCOEE：
[0097]
[0098] 当共聚成阳离子嵌段共聚物时，衍生自MTCOEE的重复单元包含在温和酸性条件下容易脱保护的侧链乙缩醛酯。以这样的方式可就具体pH环境而言调整阳离子嵌段聚合
物的疏水性质。
物的疏水性质。
[0099] 调节阳离子嵌段共聚物与例如生物活性货物的非共价相互作用的策略是使用包含氟化的叔醇基团的环状羰基单体。已知氟化的叔醇基团结合磷酸酯和相关结构，但具有
低于静电相互作用的相互作用能，因此更容易释放。
低于静电相互作用的相互作用能，因此更容易释放。
[0100] 以上单体可以通过从溶剂例如乙酸乙酯中重结晶或通过其它已知的纯化方法纯化，特别注意从单体中除去尽可能多的水。单体含水量可以是单体重量的1至10,000ppm、
1至1,000ppm、1至500ppm并且最特别的是1至100ppm。
1至1,000ppm、1至500ppm并且最特别的是1至100ppm。
[0101] 上述环状羰基单体(其中至少一种包含能与叔胺反应的离去基团)进行开环聚合以形成第一聚合物。第一聚合物是能引发与相同或不同的环状羰基单体或环状羰基单体混
合物的链增长以形成嵌段共聚物的活性聚合物。可以任选将第一聚合物用封端剂处理以防
止进一步链增长并且稳定反应性端基。然后将产生的前体嵌段共聚物用叔胺处理以形成阳
离子嵌段共聚物。第一聚合物、前体嵌段共聚物和阳离子嵌段共聚物可以以无规立构、间规立构或全同立构形式产生。特别的立构规整度取决于环状单体、异构纯度和反应条件。
合物的链增长以形成嵌段共聚物的活性聚合物。可以任选将第一聚合物用封端剂处理以防
止进一步链增长并且稳定反应性端基。然后将产生的前体嵌段共聚物用叔胺处理以形成阳
离子嵌段共聚物。第一聚合物、前体嵌段共聚物和阳离子嵌段共聚物可以以无规立构、间规立构或全同立构形式产生。特别的立构规整度取决于环状单体、异构纯度和反应条件。
[0102] 可选择的是，阳离子嵌段共聚物可以通过包含季胺基团的环状羰基单体的开环聚合得到。然而，这些单体更难以制备，较不稳定，并且相应聚合物倾向于更多分散。因此，季铵化反应优选在开环聚合之后进行。
[0103] 第一聚合物可以是由包含第一环状羰基单体、催化剂、促进剂、引发剂和任选溶剂的反应混合物制备的均聚物。第一环状单体包含能与叔胺反应形成包含季胺的部分的离去基团。开环聚合通常在反应器中在惰性气氛例如氮气或氩气下进行。聚合可以通过在惰性
溶剂例如苯、甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、二 烷、氯仿和二氯乙烷中溶液聚合，或者通过本体(bulk)聚合进行。ROP反应温度可以是约环境温度至250℃。通常，将反应混合物
在大气压力下加热0.5至72小时以进行聚合，形成包含第一聚合物的第二混合物。衍生自
引发剂的链段连接于第一聚合物的一端。如果引发剂为用于开环聚合的双亲核引发剂，则
衍生自引发剂的链段连接于两个ROP链各自的一端等。然后，任选将第一聚合物封端以形
成前体嵌段共聚物。然后，将前体嵌段共聚物用叔胺处理以形成阳离子嵌段共聚物，其中多于0％的衍生自第一羰基单体的重复单元包含含有季胺的部分。
溶剂例如苯、甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、二 烷、氯仿和二氯乙烷中溶液聚合，或者通过本体(bulk)聚合进行。ROP反应温度可以是约环境温度至250℃。通常，将反应混合物
在大气压力下加热0.5至72小时以进行聚合，形成包含第一聚合物的第二混合物。衍生自
引发剂的链段连接于第一聚合物的一端。如果引发剂为用于开环聚合的双亲核引发剂，则
衍生自引发剂的链段连接于两个ROP链各自的一端等。然后，任选将第一聚合物封端以形
成前体嵌段共聚物。然后，将前体嵌段共聚物用叔胺处理以形成阳离子嵌段共聚物，其中多于0％的衍生自第一羰基单体的重复单元包含含有季胺的部分。
[0104] 第一聚合物也可以是通过例如第一环状羰基单体和第二环状羰基单体的共聚形成无规共聚物。任选将无规第一聚合物封端以形成无规前体共聚物。在这种情况下，衍生
自引发剂的链段可以连接于衍生自第一或第二环状羰基单体的重复单元上。然后将无规前
体共聚物用叔胺处理以形成无规阳离子共聚物，其中多于0％的衍生自第一环状羰基单体
的重复单元包含含有季胺的部分。衍生自第二环状羰基单体的重复单元不与任何叔胺反应
以形成季胺。应当理解的是，如果需要的话，反应混合物可以包含另外的环状羰基单体，第一类或第二类。
自引发剂的链段可以连接于衍生自第一或第二环状羰基单体的重复单元上。然后将无规前
体共聚物用叔胺处理以形成无规阳离子共聚物，其中多于0％的衍生自第一环状羰基单体
的重复单元包含含有季胺的部分。衍生自第二环状羰基单体的重复单元不与任何叔胺反应
以形成季胺。应当理解的是，如果需要的话，反应混合物可以包含另外的环状羰基单体，第一类或第二类。
[0105] 更特别地，第一聚合物是通过例如第一环状羰基单体和第二环状羰基单体的顺序开环聚合以形成第一嵌段共聚物而形成的嵌段共聚物。然后任选将第一嵌段共聚物封端以
形成前体嵌段共聚物。然后，将前体嵌段共聚物用叔胺处理以形成阳离子嵌段共聚物，其中多于0％的衍生自第一环状羰基单体的重复单元包含含有季胺的部分。如前所述，衍生自第一环状羰基单体的重复单元不与叔胺反应。取决于开环聚合的顺序，衍生自引发剂的链段
可以连接于阳离子嵌段共聚物的任一嵌段上。在一个实例中，第一环状羰基单体首先聚合
以形成嵌段共聚物的第一嵌段，并且第二环状羰基单体其次聚合以形成嵌段共聚物的第二
嵌段。在该实例中，阳离子嵌段共聚物包含连接于衍生自引发剂的链段上的衍生自第一环
状羰基单体的亲水嵌段，和连接于亲水嵌段和封端基团上的衍生自第二羰基单体的疏水嵌
段。在另一个实例中，第二环状羰基单体首先聚合，并且第一环状羰基单体其次聚合。在该实例中，阳离子嵌段共聚物包含连接于衍生自引发剂的链段上的疏水嵌段，和连接于疏水
嵌段和封端基团上的亲水嵌段。如果需要的话，另外的嵌段可以在通过将任一类另外的环
状羰基单体或其组合顺序聚合而封端之前形成。更特别地，嵌段共聚物是两亲的，在水溶液中形成自组装的纳米级胶束。
形成前体嵌段共聚物。然后，将前体嵌段共聚物用叔胺处理以形成阳离子嵌段共聚物，其中多于0％的衍生自第一环状羰基单体的重复单元包含含有季胺的部分。如前所述，衍生自第一环状羰基单体的重复单元不与叔胺反应。取决于开环聚合的顺序，衍生自引发剂的链段
可以连接于阳离子嵌段共聚物的任一嵌段上。在一个实例中，第一环状羰基单体首先聚合
以形成嵌段共聚物的第一嵌段，并且第二环状羰基单体其次聚合以形成嵌段共聚物的第二
嵌段。在该实例中，阳离子嵌段共聚物包含连接于衍生自引发剂的链段上的衍生自第一环
状羰基单体的亲水嵌段，和连接于亲水嵌段和封端基团上的衍生自第二羰基单体的疏水嵌
段。在另一个实例中，第二环状羰基单体首先聚合，并且第一环状羰基单体其次聚合。在该实例中，阳离子嵌段共聚物包含连接于衍生自引发剂的链段上的疏水嵌段，和连接于疏水
嵌段和封端基团上的亲水嵌段。如果需要的话，另外的嵌段可以在通过将任一类另外的环
状羰基单体或其组合顺序聚合而封端之前形成。更特别地，嵌段共聚物是两亲的，在水溶液中形成自组装的纳米级胶束。
[0106] 用于ROP聚合的示例性催化剂包括金属氧化物，例如四甲氧基锆、四-异丙氧基锆、四-异丁氧基锆、四-正丁氧基锆、四-叔丁氧基锆、三乙氧基铝、三-正丙氧基铝、
三-异丙氧基铝、三-正丁氧基铝、三-异丁氧基铝、三-仲丁氧基铝、单-仲丁氧基-二-异
丙氧基铝、乙酰乙酸乙酯铝二异丙酯、三(乙酰乙酸乙酯)铝、四乙氧基钛、四-异丙氧基
钛、四-正丙氧基钛、四-正丁氧基钛、四-仲丁氧基钛、四-叔丁氧基钛、四-异丙氧基镓、四-异丙氧基锑、三-异丁氧基锑、三甲氧基硼、三乙氧基硼、四-异丙氧基硼、三-正丙氧
基硼、三-异丁氧基硼、三-正丁氧基硼、三-仲丁氧基硼、三-叔丁氧基硼、四-异丙氧基
镓、四甲氧基锗、四乙氧基锗、四-异丙氧基锗、四-正丙氧基锗、四-异丁氧基锗、四-正丁氧基锗、四-仲丁氧基锗和四-叔丁氧基锗；卤代化合物，例如五氯化锑、氯化锌、溴化锂、氯化锡(IV)、氯化镉和三氟化硼二乙醚；烷基铝，例如三甲基铝、三乙基铝、二乙基氯化铝、乙基二氯化铝和三-异丁基铝；烷基锌，例如二甲基锌、二乙基锌和二异丙基锌；叔胺，例如三烯丙基胺、三乙胺、三-正辛基胺和苄基二甲基胺；杂多酸，例如磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸及其碱金属盐；锆化合物，例如氯化锆(zirconium acid chloride)、辛酸锆、硬脂酸锆和硝酸锆。更特别地，催化剂是辛酸锆、四烷氧基锆或三烷氧基铝化合物。
三-异丙氧基铝、三-正丁氧基铝、三-异丁氧基铝、三-仲丁氧基铝、单-仲丁氧基-二-异
丙氧基铝、乙酰乙酸乙酯铝二异丙酯、三(乙酰乙酸乙酯)铝、四乙氧基钛、四-异丙氧基
钛、四-正丙氧基钛、四-正丁氧基钛、四-仲丁氧基钛、四-叔丁氧基钛、四-异丙氧基镓、四-异丙氧基锑、三-异丁氧基锑、三甲氧基硼、三乙氧基硼、四-异丙氧基硼、三-正丙氧
基硼、三-异丁氧基硼、三-正丁氧基硼、三-仲丁氧基硼、三-叔丁氧基硼、四-异丙氧基
镓、四甲氧基锗、四乙氧基锗、四-异丙氧基锗、四-正丙氧基锗、四-异丁氧基锗、四-正丁氧基锗、四-仲丁氧基锗和四-叔丁氧基锗；卤代化合物，例如五氯化锑、氯化锌、溴化锂、氯化锡(IV)、氯化镉和三氟化硼二乙醚；烷基铝，例如三甲基铝、三乙基铝、二乙基氯化铝、乙基二氯化铝和三-异丁基铝；烷基锌，例如二甲基锌、二乙基锌和二异丙基锌；叔胺，例如三烯丙基胺、三乙胺、三-正辛基胺和苄基二甲基胺；杂多酸，例如磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸及其碱金属盐；锆化合物，例如氯化锆(zirconium acid chloride)、辛酸锆、硬脂酸锆和硝酸锆。更特别地，催化剂是辛酸锆、四烷氧基锆或三烷氧基铝化合物。
[0107] 其它ROP催化剂包括无金属有机催化剂，所述催化剂可以提供具有可控、可预测分子量和窄多分散性的聚合物的平台。环状酯、碳酸酯和硅氧烷的ROP有机催化剂的实例
是4-二甲基氨基吡啶、膦、N-杂环卡宾(carbenes)(NHC)、双官能氨基硫脲、磷腈、脒和胍。
在一个实施方案中，催化剂是N-(3，5-三氟甲基)苯基-N’-环己基-硫脲(TU)：
是4-二甲基氨基吡啶、膦、N-杂环卡宾(carbenes)(NHC)、双官能氨基硫脲、磷腈、脒和胍。
在一个实施方案中，催化剂是N-(3，5-三氟甲基)苯基-N’-环己基-硫脲(TU)：
[0108]
[0109] 在另一个实施方案中，催化剂和促进剂是相同的化合物，例如1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)。
[0110] 另一种无金属ROP催化剂包含至少一个1，1，1，3，3，3-六氟丙-2-醇-2-基(HFP)基团。单一供氢键催化剂具有式(7)：
[0111] R2-C(CF3)2OH (7)。
[0112] R2表示氢或具有1至20个碳的单价基团，例如烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、杂环烷基、取代的杂环烷基、芳基、取代的芳基或其组合。示例性的单一供氢键催化剂列于表5中。
[0113] 表5.
[0114]
[0115] 双重供氢键催化剂具有两个通式(8)表示的HFP基团：
[0116]3
[0117] 其中R 是桥联含有1至20个碳的基团的二价基团，例如亚烷基、取代的亚烷基、亚环烷基、取代的亚环烷基、亚杂环烷基、取代的亚杂环烷基、亚芳基、取代的亚芳基及其组
2
合。代表性的式(8)双氢键催化剂包括表6中所列那些。在特别的实施方案中，R 是亚芳
基或取代的亚芳基，并且HFP基团占据芳环上彼此的间位。
2
合。代表性的式(8)双氢键催化剂包括表6中所列那些。在特别的实施方案中，R 是亚芳
基或取代的亚芳基，并且HFP基团占据芳环上彼此的间位。
[0118] 表6.
[0119]
[0120]
[0121] 在一个实施方案中，催化剂选自4-HFA-St、4-HFA-Tol、HFTB、NFTB、HPIP、3，5-HFA-MA、3，5-HFA-St、1，3-HFAB、1，4-HFAB及其组合。
[0122] 还预期包含键合于载体上的含HFP的基团的催化剂。在一个实施方案中，载体包含聚合物、交联聚合物珠、无机颗粒或金属颗粒。含HFP的聚合物可以通过已知方法形成，包括含HFP的单体(例如甲基丙烯酸酯单体3，5-HFA-MA或苯乙烯基单体3，5-HFA-St)的
直接聚合。可以进行直接聚合(或与共聚单体聚合)的含HFP的单体中的官能团包括丙
烯酸酯、甲基丙烯酸酯、α，α，α-三氟甲基丙烯酸酯、α-卤代甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、降冰片烯、乙烯基、乙烯基醚和本领域中已知的其它基团。这类可聚合的含HFP的单体的典型实例可在Ito等人，Polym.Adv.Technol.2006，17(2)，104-115；
Ito等 人，Adv.Polym.Sci.2005，172，37-245；Ito 等 人，US20060292485；Maeda等 人，WO2005098541；Allen等人，US20070254235；和Miyazawa等人，WO2005005370中找到。可
选择的是，预形成的聚合物和其它固体载体表面可以通过将含HFP的基团化学经由连接
基团键合于聚合物或载体上而修饰。这类聚合物或载体的实例参考M.R.Buchmeiser编
辑的“Polymeric Materials in Organic Synthesis and Catalysis(有机合成和催化
中的聚合材料)”，Wiley-VCH，2003；M.Delgado和K.D.Janda“Polymeric Supports for Solid Phase Organic Synthesis(固相有机合成的聚合物载体)”，Curr.Org.Chem.2002，
6(12)，1031-1043；A.R.Vaino 和 K.D.Janda“Solid Phase Organic Synthesis：A
Critical Understanding of the Resin(固相有机合成：树脂的重要理解)”，J.Comb.
Chem.2000，2(6)，579-596；D.C.Sherrington“Polymer-supported Reagents，Catalysts，and Sorbents：Evolution and Exploitation-A Personalized View(聚合物支持的试剂、催化剂和吸着剂：进展和开发-个人观点)”，J.Polym.Sci.A.Polym.Chem.2001，39(14)，
2364-2377；和T.J.Dickerson等人，“Soluble Polymers as Scaffold for Recoverable Catalysts and Reagents(作为用于可回收的催化剂和试剂的支架的可溶性聚合物)”，
Chem.Rev.2002，102(10)，3325-3343中。连接基团的实例包括C1-C12烷基、C1-C12杂烷基、醚基、硫醚基、氨基、酯基、酰胺基或其组合。还预期包含带电的含HFP的基团的催化剂，所述含HFP的基团通过离子缔合键合于聚合物或载体表面上的相对带电位置上。
直接聚合。可以进行直接聚合(或与共聚单体聚合)的含HFP的单体中的官能团包括丙
烯酸酯、甲基丙烯酸酯、α，α，α-三氟甲基丙烯酸酯、α-卤代甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、降冰片烯、乙烯基、乙烯基醚和本领域中已知的其它基团。这类可聚合的含HFP的单体的典型实例可在Ito等人，Polym.Adv.Technol.2006，17(2)，104-115；
Ito等 人，Adv.Polym.Sci.2005，172，37-245；Ito 等 人，US20060292485；Maeda等 人，WO2005098541；Allen等人，US20070254235；和Miyazawa等人，WO2005005370中找到。可
选择的是，预形成的聚合物和其它固体载体表面可以通过将含HFP的基团化学经由连接
基团键合于聚合物或载体上而修饰。这类聚合物或载体的实例参考M.R.Buchmeiser编
辑的“Polymeric Materials in Organic Synthesis and Catalysis(有机合成和催化
中的聚合材料)”，Wiley-VCH，2003；M.Delgado和K.D.Janda“Polymeric Supports for Solid Phase Organic Synthesis(固相有机合成的聚合物载体)”，Curr.Org.Chem.2002，
6(12)，1031-1043；A.R.Vaino 和 K.D.Janda“Solid Phase Organic Synthesis：A
Critical Understanding of the Resin(固相有机合成：树脂的重要理解)”，J.Comb.
Chem.2000，2(6)，579-596；D.C.Sherrington“Polymer-supported Reagents，Catalysts，and Sorbents：Evolution and Exploitation-A Personalized View(聚合物支持的试剂、催化剂和吸着剂：进展和开发-个人观点)”，J.Polym.Sci.A.Polym.Chem.2001，39(14)，
2364-2377；和T.J.Dickerson等人，“Soluble Polymers as Scaffold for Recoverable Catalysts and Reagents(作为用于可回收的催化剂和试剂的支架的可溶性聚合物)”，
Chem.Rev.2002，102(10)，3325-3343中。连接基团的实例包括C1-C12烷基、C1-C12杂烷基、醚基、硫醚基、氨基、酯基、酰胺基或其组合。还预期包含带电的含HFP的基团的催化剂，所述含HFP的基团通过离子缔合键合于聚合物或载体表面上的相对带电位置上。
[0123] ROP反应混合物包含至少一种催化剂，并且合适时包含几种催化剂一起。ROP催化剂以相对于环状羰基单体1/20至1/40,000摩尔并且优选1/1,000至1/20,000摩尔的比
例加入。在一个实施方案中，催化剂是有机催化剂。
例加入。在一个实施方案中，催化剂是有机催化剂。
[0124] 开环聚合在促进剂、特别是氮碱的存在下进行。示例性的氮碱促进剂列于下文中，并且包括表7中所示的吡啶(Py)、N，N-二甲基氨基环己烷(Me2NCy)、4-N，N-二甲基氨基吡啶(DMAP)、反式1，2-双(二甲基氨基)环己烷(TMCHD)、1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一
碳-7-烯(DBU)、1，5，7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)、7-甲基-1，5，7-三氮杂二环
[4.4.0]癸-5-烯(MTBD)、(-)-鹰爪豆碱(Sp)、1，3-双(2-丙基)-4，5-二甲基咪唑-2-亚
基(Im-1)、1，3-双(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-亚基(Im-2)、1，3-双(2，6-二-异丙基
苯基(咪唑-2-亚基(Im-3)、1，3-双(1-金刚烷基)咪唑-2-亚基(Im-4)、1，3-二-异丙
基咪唑-2-亚基(Im-5)、1，3-二-叔丁基咪唑-2-亚基(Im-6)、1，3-双(2，4，6-三甲基苯
基)-4，5-二氢咪唑-2-亚基(Im-7)、1，3-双(2，6-二-异丙基苯基)-4，5-二氢咪唑-2-亚
基、1，3-双(2，6-二-异丙基苯基)-4，5-二氢咪唑-2-亚基(Im-8)或其组合。
碳-7-烯(DBU)、1，5，7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)、7-甲基-1，5，7-三氮杂二环
[4.4.0]癸-5-烯(MTBD)、(-)-鹰爪豆碱(Sp)、1，3-双(2-丙基)-4，5-二甲基咪唑-2-亚
基(Im-1)、1，3-双(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-亚基(Im-2)、1，3-双(2，6-二-异丙基
苯基(咪唑-2-亚基(Im-3)、1，3-双(1-金刚烷基)咪唑-2-亚基(Im-4)、1，3-二-异丙
基咪唑-2-亚基(Im-5)、1，3-二-叔丁基咪唑-2-亚基(Im-6)、1，3-双(2，4，6-三甲基苯
基)-4，5-二氢咪唑-2-亚基(Im-7)、1，3-双(2，6-二-异丙基苯基)-4，5-二氢咪唑-2-亚
基、1，3-双(2，6-二-异丙基苯基)-4，5-二氢咪唑-2-亚基(Im-8)或其组合。
[0125] 表7.
[0126]
[0127]
[0128]
[0129] 在一个实施方案中，促进剂具有两个或三个氮，其各自能作为路易斯碱参与，如例如在结构(-)-鹰爪豆碱中。更强的碱通常改善了聚合速率。
[0130] ROP反应混合物还包含引发剂。引发剂通常包括亲核体，例如醇、胺和硫醇。通常，抗微生物阳离子嵌段共聚物可以使用为单官能、二官能或多官能例如树枝状、聚合或相关体系结构的引发剂形成。单官能引发剂可以包括具有保护的官能团的亲核体，包括硫醇、胺、酸和醇。醇引发剂可以是任何适合的醇，包括单醇、二醇、三醇或其它多元醇，条件是醇的选择不会负面影响聚合收率、聚合物分子量、纳米颗粒稳定胶束的形成、与生物活性材料的络合和/或产物聚合物的理想的机械和物理性质。醇也可以是除一个或多个羟基外，还
包含卤化物、醚基、酯基、酰胺基或其它官能团的多官能醇。示例性的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇(pentanol)、戊醇(amyl alcohol)、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇、十九醇和其它脂族饱和醇、环戊醇、环己醇、环庚醇、环辛醇和其它脂族环醇；苯酚、取代的苯酚、苄醇、取代的苄醇、苯二甲醇、三羟甲基丙烷、糖、聚(乙二醇)、丙二醇、衍生自低聚醇的醇官能化嵌段共聚物，或衍生自支化醇的醇官能化支化聚合物，或其组合。
包含卤化物、醚基、酯基、酰胺基或其它官能团的多官能醇。示例性的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇(pentanol)、戊醇(amyl alcohol)、辛醇、壬醇、癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇、十九醇和其它脂族饱和醇、环戊醇、环己醇、环庚醇、环辛醇和其它脂族环醇；苯酚、取代的苯酚、苄醇、取代的苄醇、苯二甲醇、三羟甲基丙烷、糖、聚(乙二醇)、丙二醇、衍生自低聚醇的醇官能化嵌段共聚物，或衍生自支化醇的醇官能化支化聚合物，或其组合。
[0131] 更特别地，ROP引发剂是双亲核引发剂，并且各个亲核基团引发开环聚合以形成阳离子嵌段共聚物的聚合物链。阳离子嵌段共聚物可以包含与引发剂的亲核基团一样多的聚合物链。即阳离子嵌段共聚物可以包含两个或更多个嵌段共聚物链，所述链各自连接于引
发剂的亲核基团上。各个聚合物链可以包含含有通过开环聚合形成的均聚物或无规共聚物
的嵌段。在一个实施方案中，双亲核引发剂是单体亚烷基二醇，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。更特别的亚烷基二醇引发剂是BnMPA，在制备环状碳酸酯单体中应用的前体：
发剂的亲核基团上。各个聚合物链可以包含含有通过开环聚合形成的均聚物或无规共聚物
的嵌段。在一个实施方案中，双亲核引发剂是单体亚烷基二醇，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。更特别的亚烷基二醇引发剂是BnMPA，在制备环状碳酸酯单体中应用的前体：
[0132]
[0133] 甚至更特别地，ROP反应混合物包含弯曲和或扭转强迫的双亲核引发剂，其形成阳离子嵌段共聚物的刚性或半刚性链段。所谓的刚性引发剂可以是单体、低聚或聚合的。刚性引发剂包含两个或更多个变成链段的骨架芳环的芳环，赋予链段可弯曲的刚性。刚性双
亲核引发剂具有通式(9)：
亲核引发剂具有通式(9)：
[0134] T’-[CH2]a-L’-[CH2]b-T’ (9)
[0135] 其中下标a和b是独立地选自1至20的整数，L’是弯曲和/或扭转强迫的二价基团，并且各个T’是包含亲核基团的单价基团，所述的亲核基团独立地选
d
自-OH、-SH、-NH2和-NRH，其中短划线表示在式(9)的亚甲基上的连接点(即短划线不应
d d
理解为-OH、-SH、-NH2和-NRH中的碳)。R 是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷
基和包含6至30个碳的芳基。L’可以包含一个或多个、2个或更多个并且更特别是3个或
更多个变成阳离子嵌段共聚物的骨架单元的芳环。一个或多个变成骨架单元的芳环的作用
是与类似长度的烃链相比诱导L’的弯曲和/或扭转刚性。因此，L’具有长度，并且L’与
烃链相比以纵向弯曲或折叠较差。L’可以具有包含平面芳族基团的平坦带状结构，或者L’可以具有线圈结构，所述结构例如通过氢键和空间相互作用的组合具有短程弯曲和扭转刚
性，例如在DNA螺旋中。在一个实施方案中，L’包含3个或更多个变成阳离子嵌段共聚物
的骨架单元的芳环。在另一个实施方案中，由衍生自刚性双亲核引发剂的阳离子嵌段共聚
物形成的胶束具有纳米颗粒杆状结构。在另一个实施方案中，由衍生自刚性双亲核引发剂
的阳离子嵌段共聚物形成的胶束不形成球形胶束。
d
自-OH、-SH、-NH2和-NRH，其中短划线表示在式(9)的亚甲基上的连接点(即短划线不应
d d
理解为-OH、-SH、-NH2和-NRH中的碳)。R 是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷
基和包含6至30个碳的芳基。L’可以包含一个或多个、2个或更多个并且更特别是3个或
更多个变成阳离子嵌段共聚物的骨架单元的芳环。一个或多个变成骨架单元的芳环的作用
是与类似长度的烃链相比诱导L’的弯曲和/或扭转刚性。因此，L’具有长度，并且L’与
烃链相比以纵向弯曲或折叠较差。L’可以具有包含平面芳族基团的平坦带状结构，或者L’可以具有线圈结构，所述结构例如通过氢键和空间相互作用的组合具有短程弯曲和扭转刚
性，例如在DNA螺旋中。在一个实施方案中，L’包含3个或更多个变成阳离子嵌段共聚物
的骨架单元的芳环。在另一个实施方案中，由衍生自刚性双亲核引发剂的阳离子嵌段共聚
物形成的胶束具有纳米颗粒杆状结构。在另一个实施方案中，由衍生自刚性双亲核引发剂
的阳离子嵌段共聚物形成的胶束不形成球形胶束。
[0136] 更特别地，刚性双亲核引发剂具有通式(10)：
[0137]
[0138] 其中各个X’和各个W’独立地是单键或二价基团，其选自-(CR’2)c-、-O-、-S-、-NR’-和-NR’(CR’2)c-，其中短划线表示连接点，各个c独立地是1至5的整数，并且R’是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基。
各个Y’可以是单键或二价基团，其选自-CO-(羰基)、-NR’CO-(氨基羰基)、-OCO-(氧基
羰基)、-SCO-(硫代羰基)，其中短划线表示连接点。各个T’是单价亲核基团，其独立地选d d
自-OH、-SH、-NH2和-NRH，其中短划线表示连接点，其中R 是单价基团，其选自氢、包含1至
30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基。各个Z’是单价基因，其独立地选自卤化物、包含
1至20个碳的烷基、包含1至20个碳的烷氧基和包含6至20个碳的芳基。各个下标b独
立地是1至20的整数；并且各个下标d独立地是0或1至4的整数。当d是0时，芳环应
当理解为具有四个连接于芳环上的氢。
各个Y’可以是单键或二价基团，其选自-CO-(羰基)、-NR’CO-(氨基羰基)、-OCO-(氧基
羰基)、-SCO-(硫代羰基)，其中短划线表示连接点。各个T’是单价亲核基团，其独立地选d d
自-OH、-SH、-NH2和-NRH，其中短划线表示连接点，其中R 是单价基团，其选自氢、包含1至
30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基。各个Z’是单价基因，其独立地选自卤化物、包含
1至20个碳的烷基、包含1至20个碳的烷氧基和包含6至20个碳的芳基。各个下标b独
立地是1至20的整数；并且各个下标d独立地是0或1至4的整数。当d是0时，芳环应
当理解为具有四个连接于芳环上的氢。
[0139] 刚性双亲核引发剂的实例包括如下二醇、HPUBT和HPUPT。
[0140]
[0141] 开环聚合反应可以使用或不使用溶剂进行。任选的溶剂包括二氯甲烷、氯仿、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氟甲苯、石油醚、乙腈、戊烷、己烷、庚烷、2，2，4-三甲基戊烷、环己烷、乙醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、二 烷、四氢呋喃或包含一种上述溶剂的组合。当存在溶剂时，适合的单体浓度为约0.1至5摩尔/升并且更特别为约0.2至4摩尔/升。
在特别的实施方案中，用于开环聚合的反应混合物不含溶剂。
在特别的实施方案中，用于开环聚合的反应混合物不含溶剂。
[0142] 开环聚合可以在约环境温度或更高的温度下，更特别地在15℃至200℃并且更特别地在20℃至200℃的温度下进行。当反应以本体进行时，聚合可以在50℃或更高并且更
特别地在100℃至200℃的温度下进行。反应时间随着溶剂、温度、搅拌速率、压力和设备而不同，但通常聚合在1至100小时内完成。
特别地在100℃至200℃的温度下进行。反应时间随着溶剂、温度、搅拌速率、压力和设备而不同，但通常聚合在1至100小时内完成。
[0143] 无论在溶液中还是本体进行，聚合在惰性(即干燥)气氛中并且在100至500MPa(1至5atm)的压力下，更典型地在100至200MPa(1至2atm)的压力下进行。在反应
完成时，可以使用降低的压力将溶剂除去。
完成时，可以使用降低的压力将溶剂除去。
[0144] 催化剂以基于环状羰基单体的总摩尔数的约0.2至20mol％、0.5至10mol％、1至5mol％或1至2.5mol％的量存在。
[0145] 氮碱促进剂以基于环状羰基单体的总摩尔数的0.1至5.0mol％、0.1至2.5mol％、0.1至1.0mol％或0.2至0.5mol％的量存在。
[0146] 引发剂的量基于引发剂中每亲核基团的当量分子量计算。例如，羟基可以以基于环状羰基单体的总摩尔数的0.001至10.0mol％、0.1至2.5mol％、0.1至1.0mol％和0.2
至0.5mol％的量存在。如果引发剂的分子量为100g/摩尔，并且引发剂具有2个羟基，则每
羟基的当量分子量为50g/摩尔。如果聚合要求每摩尔单体5mol％羟基，则引发剂的量为每
摩尔单体0.05×50＝2.5g。
至0.5mol％的量存在。如果引发剂的分子量为100g/摩尔，并且引发剂具有2个羟基，则每
羟基的当量分子量为50g/摩尔。如果聚合要求每摩尔单体5mol％羟基，则引发剂的量为每
摩尔单体0.05×50＝2.5g。
[0147] 在特别的实施方案中，催化剂以约0.2至20mol％的量存在，氮碱促进剂以0.1至5.0mol％的量存在，并且引发剂的羟基以基于引发剂中每羟基的当量分子量的0.1至
5.0mol％的量存在。
5.0mol％的量存在。
[0148] 如上所述，第一聚合物为活性聚合物。第一聚合物包含末端羟基、末端硫羟基或末端胺基团，其各自可以引发ROP链增长。第一聚合物可以任选被封端以防止进一步链增长和/或稳定骨架。封端材料和技术是聚合物化学中非常确定的。这些包括例如用于将末端
羟基转化为酯的材料，例如羧酸酐、羧酸氯化物或反应性酯(例如对-硝基苯基酯)。在一
个实施方案中，将第一聚合物用乙酸酐处理以用乙酰基封住链，形成前体嵌段共聚物。
羟基转化为酯的材料，例如羧酸酐、羧酸氯化物或反应性酯(例如对-硝基苯基酯)。在一
个实施方案中，将第一聚合物用乙酸酐处理以用乙酰基封住链，形成前体嵌段共聚物。
[0149] 第一聚合物和/或前体嵌段共聚物可以具有如通过粒度排阻色谱测定至少1000g/mol、更特别是4000g/mol至150000g/mol并且甚至更特别是10000g/mol至50000g/
摩尔的数均分子量Mn。在一个实施方案中，第一聚合物和/或前体嵌段共聚物具有10000
至20000g/摩尔的数均分子量。第一聚合物和/或前体嵌段共聚物还具有通常为1.01至
1.35、更特别是1.10至1.30并且甚至更特别是1.10至1.25的窄多分散指数(PDI)。阳离
子嵌段共聚物的亲水嵌段和疏水嵌段可以独立地包含选自聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯及
其组合的骨架。
摩尔的数均分子量Mn。在一个实施方案中，第一聚合物和/或前体嵌段共聚物具有10000
至20000g/摩尔的数均分子量。第一聚合物和/或前体嵌段共聚物还具有通常为1.01至
1.35、更特别是1.10至1.30并且甚至更特别是1.10至1.25的窄多分散指数(PDI)。阳离
子嵌段共聚物的亲水嵌段和疏水嵌段可以独立地包含选自聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯及
其组合的骨架。
[0150] 催化剂可以通过选择性沉淀或在固体负载型催化剂的情况下简单地通过过滤除去。第一聚合物可以包含基于第一聚合物和残余催化剂的总重量的大于0wt.％(重量百
分数)的量的残余催化剂。残余催化剂的量也可以为基于第一聚合物和残余催化剂的总重
量的少于20wt.％、少于15wt.％、少于10wt.％、少于5wt.％、少于1wt.％或最特别是少于
0.5wt.％。类似地，前体嵌段共聚物可以包含基于前体嵌段共聚物和残余催化剂的总重量
的大于0wt.％的量的残余催化剂。残余催化剂的量也可以为基于前体嵌段共聚物和残余催
化剂的总重量的少于20wt.％、少于15wt.％、少于10wt.％、少于5wt.％、少于1wt.％或最特别是少于0.5wt.％。
分数)的量的残余催化剂。残余催化剂的量也可以为基于第一聚合物和残余催化剂的总重
量的少于20wt.％、少于15wt.％、少于10wt.％、少于5wt.％、少于1wt.％或最特别是少于
0.5wt.％。类似地，前体嵌段共聚物可以包含基于前体嵌段共聚物和残余催化剂的总重量
的大于0wt.％的量的残余催化剂。残余催化剂的量也可以为基于前体嵌段共聚物和残余催
化剂的总重量的少于20wt.％、少于15wt.％、少于10wt.％、少于5wt.％、少于1wt.％或最特别是少于0.5wt.％。
[0151] 前体嵌段共聚物包含衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元。当用叔胺处理时，包含含有反应性单价离去基团的侧链部分的第一重复单元产生包含含有季胺的部分的
阳离子嵌段共聚物。不限制叔胺的结构，条件是叔胺能与第一重复单元的多于0％的单价
离去基团、更特别是10％或更多、20％或更多、30％或更多、40％或更多、50％或更多、60％或更多、70％或更多或者更特别是80％或更多的单价离去基团反应形成包含季胺的侧链部
分。
阳离子嵌段共聚物。不限制叔胺的结构，条件是叔胺能与第一重复单元的多于0％的单价
离去基团、更特别是10％或更多、20％或更多、30％或更多、40％或更多、50％或更多、60％或更多、70％或更多或者更特别是80％或更多的单价离去基团反应形成包含季胺的侧链部
分。
[0152] 叔胺可以包含单氮，例如三烷基胺，包括但不限于三甲胺、三乙胺、三丙胺等。叔胺可以进一步包含另外的官能团，特别是羧酸基团，例如3-(N，N-二甲基氨基)丙酸。在该实例中，阳离子嵌段共聚物将包含含有侧链部分的第一重复单元，所述侧链部分包含季胺和羧酸基团。
[0153] 叔胺还可以包含叔胺的同位素富集变体，例如三甲胺-14C、三甲胺-15N、三甲15 13 15
胺- N、三甲基- C3-胺、三甲基-d9-胺和三甲基-d9-胺- N。叔胺还可以包含适于靶向具
体细胞类型、例如癌细胞的放射性部分。该放射性部分可以包含重金属放射性同位素。
胺- N、三甲基- C3-胺、三甲基-d9-胺和三甲基-d9-胺- N。叔胺还可以包含适于靶向具
体细胞类型、例如癌细胞的放射性部分。该放射性部分可以包含重金属放射性同位素。
[0154] 叔胺可以是通式(11)的双叔胺：
[0155]
[0156] 其中L”是包含2至30个碳的二价连接基团，并且各个单价Rb基团独立地选自包b
含1至30个碳的烷基或包含6至30个碳的芳基。各个R 基团可以独立地是支化或非支
b
化。各个R 基团可以独立地包含另外的官能团，例如酮基、醛基、羟基、烯基、炔基、包含3至
10个碳的脂环族环、包含2至10个碳的杂环、醚基、酰胺基、酯基和上述另外的官能团的组b
合。杂环可以包含氧、硫和/或氮。2个或更多个R 基团也可以一起形成环。代表性的L”
基团包括-(CH2)e'-，其中e’是2至30的整数，-(CH2CH2O)e”CH2CH2-，其中e”是1至10的整数，-CH2CH2SCH2CH2-，-CH2CH2SSCH2CH2-，-CH2CH2SOCH2CH2-和-CH2CH2SO2CH2CH2-。L”可以进一步包含包含3至20个碳的单价或二价脂环族环、包含6至20个碳的单价或二价芳环、酮
基、醛基、羟基、烯基、炔基、包含2至10个碳的杂环、醚基、酰胺基、酯基和上述官能团的组合。杂环可以包含氧、硫和/或氮。双叔胺还可以包含双叔胺的同位素富集形式，例如其氘、碳-13和/或氮-15富集形式。
含1至30个碳的烷基或包含6至30个碳的芳基。各个R 基团可以独立地是支化或非支
b
化。各个R 基团可以独立地包含另外的官能团，例如酮基、醛基、羟基、烯基、炔基、包含3至
10个碳的脂环族环、包含2至10个碳的杂环、醚基、酰胺基、酯基和上述另外的官能团的组b
合。杂环可以包含氧、硫和/或氮。2个或更多个R 基团也可以一起形成环。代表性的L”
基团包括-(CH2)e'-，其中e’是2至30的整数，-(CH2CH2O)e”CH2CH2-，其中e”是1至10的整数，-CH2CH2SCH2CH2-，-CH2CH2SSCH2CH2-，-CH2CH2SOCH2CH2-和-CH2CH2SO2CH2CH2-。L”可以进一步包含包含3至20个碳的单价或二价脂环族环、包含6至20个碳的单价或二价芳环、酮
基、醛基、羟基、烯基、炔基、包含2至10个碳的杂环、醚基、酰胺基、酯基和上述官能团的组合。杂环可以包含氧、硫和/或氮。双叔胺还可以包含双叔胺的同位素富集形式，例如其氘、碳-13和/或氮-15富集形式。
[0157] 更特别的双叔胺包括N，N，N’，N’-四甲基-1，2-乙二胺(TMEDA)、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-丙二胺(TMPDA)、N，N，N’，N’-四甲基-1，4-丁二胺(TMBDA)、N，N，N’，N’-四乙基-1，2-乙二胺(TEEDA)、N，N，N’，N’-四乙基-1，3-丙二胺(TEPDA)、1，4-双(二甲基氨基)环己烷、1，4-双(二甲基氨基苯)、N，N，N’，N’-四乙基-1，4-丁二胺(TEBDA)、4-二甲基氨基吡啶(DMAP)、4，4-二吡啶-1，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)、4-吡咯烷子基吡啶、1-甲基苯并咪唑及其组合。在实施方案中，双叔胺是TMEDA。
[0158] 阳离子嵌段共聚物通过在有机溶剂例如四氢呋喃中一次或多次沉淀，然后过滤并且真空干燥而分离。多于0％的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分。当将前体嵌
段共聚物用双叔胺处理时，多于0％的第一重复单元包含含有季胺基团和叔胺基团的侧链
部分。当将前体嵌段共聚物用包含羧酸基团的叔胺处理时，多于0％的衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元包含含有季胺基团和羧酸基团的侧链部分。季胺基团以多于0％的衍
生自第一环状羰基单体的侧链单价离去基团的量存在于阳离子嵌段共聚物中。更特别地，
季胺基团以10至100％、20至100％、30至100％、40至100％、50至100％、60至100％、70
至100％或80至100％的衍生自第一环状羰基单体的侧链单价离去基团的量存在于阳离子
嵌段共聚物中。当将前体嵌段共聚物用双叔胺处理时，叔胺基团可以以多于0％的前体嵌段共聚物的第一重复单元中的单价离去基团的量存在于阳离子嵌段共聚物中，更特别是以10
至100％、20至100％、30至100％、40至100％、50至100％、60至100％、70至100％或80
至100％的前体嵌段共聚物的第一重复单元中的单价离去基团的量存在于阳离子嵌段共聚
物中。
段共聚物用双叔胺处理时，多于0％的第一重复单元包含含有季胺基团和叔胺基团的侧链
部分。当将前体嵌段共聚物用包含羧酸基团的叔胺处理时，多于0％的衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元包含含有季胺基团和羧酸基团的侧链部分。季胺基团以多于0％的衍
生自第一环状羰基单体的侧链单价离去基团的量存在于阳离子嵌段共聚物中。更特别地，
季胺基团以10至100％、20至100％、30至100％、40至100％、50至100％、60至100％、70
至100％或80至100％的衍生自第一环状羰基单体的侧链单价离去基团的量存在于阳离子
嵌段共聚物中。当将前体嵌段共聚物用双叔胺处理时，叔胺基团可以以多于0％的前体嵌段共聚物的第一重复单元中的单价离去基团的量存在于阳离子嵌段共聚物中，更特别是以10
至100％、20至100％、30至100％、40至100％、50至100％、60至100％、70至100％或80
至100％的前体嵌段共聚物的第一重复单元中的单价离去基团的量存在于阳离子嵌段共聚
物中。
[0159] 阳离子嵌段共聚物可以具有如通过粒度排阻色谱测定至少1000g/mol、更特别是4000g/mol至150000g/mol并且甚至更特别是10000g/mol至50000g/mol的数均分子量Mn。
在一个实施方案中，阳离子嵌段共聚物具有10000至20000g/摩尔的数均分子量Mn。阳离
子嵌段共聚物还具有通常1.01至1.35、更特别是1.10至1.30并且甚至更特别是1.10至
1.25的值的窄多分散指数(PDI)。
在一个实施方案中，阳离子嵌段共聚物具有10000至20000g/摩尔的数均分子量Mn。阳离
子嵌段共聚物还具有通常1.01至1.35、更特别是1.10至1.30并且甚至更特别是1.10至
1.25的值的窄多分散指数(PDI)。
[0160] 更特别地，阳离子嵌段共聚物是包含两个或更多个连接于衍生自二醇引发剂的链段上的嵌段共聚物链的两亲嵌段共聚物。两个或更多个嵌段共聚物链各自包含疏水嵌段和
亲水嵌段，并且两个或更多个嵌段共聚物链各自可以任选被封端。在一个实施方案中，两个或更多个嵌段共聚物链各自的亲水嵌段连接于衍生自刚性二醇引发剂的链段上，并且疏水
嵌段连接于亲水嵌段和任选的封端基团上。在另一个实施方案中，两个或更多个嵌段共聚
物链各自的疏水嵌段连接于衍生自刚性二醇引发剂的链段上，并且亲水嵌段连接于疏水嵌
段和任选的封端基团上。在一个实施方案中，二醇引发剂选自HPUBT、HPUPT和BnMPA。
亲水嵌段，并且两个或更多个嵌段共聚物链各自可以任选被封端。在一个实施方案中，两个或更多个嵌段共聚物链各自的亲水嵌段连接于衍生自刚性二醇引发剂的链段上，并且疏水
嵌段连接于亲水嵌段和任选的封端基团上。在另一个实施方案中，两个或更多个嵌段共聚
物链各自的疏水嵌段连接于衍生自刚性二醇引发剂的链段上，并且亲水嵌段连接于疏水嵌
段和任选的封端基团上。在一个实施方案中，二醇引发剂选自HPUBT、HPUPT和BnMPA。
[0161] 制备阳离子嵌段共聚物的方法包括：形成包含催化剂、促进剂、二醇引发剂和任选溶剂的反应混合物；在反应混合物中顺序加入包含能与叔胺反应的离去基团的第一环状羰基单体和不能与叔胺反应的第二环状羰基单体，并且聚合以形成第一嵌段共聚物，其中第
一嵌段共聚物包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元，和通过开环聚
合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元；任选将第一嵌段共聚物封端以形成前体嵌段
共聚物；和将前体嵌段共聚物用叔胺处理以形成阳离子嵌段共聚物，其中多于0％的衍生
自第一环状单体的第一重复单元包含含有季胺的侧链部分。在一个实施方案中，70％或更
多的衍生自第一环状单体的第一重复单元包含含有季胺的部分。在一个实施方案中，二醇
引发剂是单体亚烷基二醇引发剂，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。更特别地，单体亚烷基二醇引发剂是BnMPA。
一嵌段共聚物包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元，和通过开环聚
合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元；任选将第一嵌段共聚物封端以形成前体嵌段
共聚物；和将前体嵌段共聚物用叔胺处理以形成阳离子嵌段共聚物，其中多于0％的衍生
自第一环状单体的第一重复单元包含含有季胺的侧链部分。在一个实施方案中，70％或更
多的衍生自第一环状单体的第一重复单元包含含有季胺的部分。在一个实施方案中，二醇
引发剂是单体亚烷基二醇引发剂，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。更特别地，单体亚烷基二醇引发剂是BnMPA。
[0162] 形成可生物降解阳离子嵌段共聚物的另一种方法包括：
[0163] (i)形成包含有机催化剂、促进剂、任选溶剂和通式(10)的双亲核引发剂的反应混合物：
[0164]
[0165] 其中各个X’和各个W’独立地是单键或二价基团，其选自-(CR’2)c-、-O-、-S-、-NR’-和-NR’(CR’2)c-，各个c独立地是1至5的整数，R’是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基，各个Y’是单键或二价基团，其选自-CO-(羰基)、-NR’CO-(氨基羰基)、-OCO-(氧基羰基)、-SCO-(硫代羰基)，各个T’是单价亲核体，其独立地选自-OH、-SH、-NH2和-NRdH，其中Rd是单价基团，其选自氢、包含1至30个碳的烷基和包含6至30个碳的芳基，各个Z’是单价基团，其独立地选自卤化物、包含1至20个碳的烷基、包含1至20个碳的烷氧基和包含6至20个碳的芳基的，各个b是独立地为1至20的整数，并且各个下标d独立地是0或1至4的整数；
[0166] (ii)在反应混合物中顺序加入第一环状羰基单体，随后加入第二环状羰基单体，并且通过开环聚合反应，从而形成第一嵌段共聚物，其中第一环状羰基单体包含能与叔胺
反应形成季胺的单价离去基团，并且第二环状羰基单体不能与叔胺反应形成任何季胺，并
且其中第一嵌段共聚物包含含有两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环的链段；
反应形成季胺的单价离去基团，并且第二环状羰基单体不能与叔胺反应形成任何季胺，并
且其中第一嵌段共聚物包含含有两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环的链段；
[0167] (iii)任选将第一嵌段共聚物封端，从而形成前体嵌段共聚物；和
[0168] (iv)用叔胺处理前体嵌段共聚物以形成阳离子嵌段共聚物，其中阳离子嵌段共聚物包含衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元，多于0％的第一重复单元包含含有季胺
的侧链部分，并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。在一个
实施方案中，顺序反应以相反顺序进行以形成第一嵌段共聚物。在另一个实施方案中，使用羧酸酐将第一嵌段共聚物封端，从而形成末端酯基。亲水嵌段和疏水嵌段可以独立地包含
选自聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯及其组合的骨架。第二重复单元可以包含潜羧酸基团例如侧链乙缩醛酯基。单价离去基团可以选自卤化物、磺酸酯和环氧化物。在一个实施方案中，叔胺是三甲胺。在另一个实施方案中，叔胺是双叔胺，并且侧链部分包含季胺和叔胺。在另一个实施方案中，双叔胺选自N，N，N’，N’-四甲基-1，2-乙二胺(TMEDA)、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-丙二胺(TMPDA)、N，N，N’，N’-四甲基-1，4-丁二胺(TMBDA)、N，N，N’，N’-四乙基-1，2-乙二胺(TEEDA)、N，N，N’，N’-四乙基-1，3-丙二胺(TEPDA)、1，4-双(二甲基氨基)环己烷、1，4-双(二甲基氨基苯)、N，N，N’，N’-四乙基-1，4-丁二胺(TEBDA)、4-二甲基氨基吡啶(DMAP)、4，4-二吡啶-1，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)、4-吡咯烷子
基吡啶、1-甲基苯并咪唑及其组合。
的侧链部分，并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。在一个
实施方案中，顺序反应以相反顺序进行以形成第一嵌段共聚物。在另一个实施方案中，使用羧酸酐将第一嵌段共聚物封端，从而形成末端酯基。亲水嵌段和疏水嵌段可以独立地包含
选自聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯及其组合的骨架。第二重复单元可以包含潜羧酸基团例如侧链乙缩醛酯基。单价离去基团可以选自卤化物、磺酸酯和环氧化物。在一个实施方案中，叔胺是三甲胺。在另一个实施方案中，叔胺是双叔胺，并且侧链部分包含季胺和叔胺。在另一个实施方案中，双叔胺选自N，N，N’，N’-四甲基-1，2-乙二胺(TMEDA)、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-丙二胺(TMPDA)、N，N，N’，N’-四甲基-1，4-丁二胺(TMBDA)、N，N，N’，N’-四乙基-1，2-乙二胺(TEEDA)、N，N，N’，N’-四乙基-1，3-丙二胺(TEPDA)、1，4-双(二甲基氨基)环己烷、1，4-双(二甲基氨基苯)、N，N，N’，N’-四乙基-1，4-丁二胺(TEBDA)、4-二甲基氨基吡啶(DMAP)、4，4-二吡啶-1，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)、4-吡咯烷子
基吡啶、1-甲基苯并咪唑及其组合。
[0169] 如上所述，通过开环聚合得到的阳离子嵌段共聚物包含与引发剂上的引发位点数一样多的支链。另外，阳离子嵌段共聚物包含与封端之前顺序开环聚合的数一样多的每链
嵌段，应当理解的是连续开环聚合用不同的环状羰基单体组成进行。
嵌段，应当理解的是连续开环聚合用不同的环状羰基单体组成进行。
[0170] 阳离子嵌段共聚物在去离子水中自组装成纳米颗粒胶束。阳离子嵌段共聚物具有多于0μg/mL至约300μg/mL的临界胶束浓度(CMC)。更特别地，阳离子嵌段共聚物具有
1μg/mL至90μg/mL、1μg/mL至80μg/mL、1μg/mL至70μg/mL、1μg/mL至 60μg/mL、
1μg/mL至50μg/mL、1μg/mL至40μg/mL、1μg/mL至30μg/mL、1μg/mL 至20μg/mL、
1μg/mL至10μg/mL，或更特别是1μg/mL至6μg/mL的CMC。在一个实施方案中，阳离子
嵌段共聚物具有约15μg/mL至约71μg/mL的CMC。
1μg/mL至90μg/mL、1μg/mL至80μg/mL、1μg/mL至70μg/mL、1μg/mL至 60μg/mL、
1μg/mL至50μg/mL、1μg/mL至40μg/mL、1μg/mL至30μg/mL、1μg/mL 至20μg/mL、
1μg/mL至10μg/mL，或更特别是1μg/mL至6μg/mL的CMC。在一个实施方案中，阳离子
嵌段共聚物具有约15μg/mL至约71μg/mL的CMC。
[0171] 纳米颗粒胶束具有例如大于0nm的平均粒度。更特别地，胶束具有10nm至500nm、10nm至250nm、10nm至200nm、10nm至150nm、10nm至120nm、10nm至100nm、10nm至90nm、
10nm至80nm、10nm至70nm、10nm至60nm、10nm至50nm、10nm至40nm、10nm至30nm或10nm
至20nm的平均粒度。在一个实施方案中，胶束具有50nm至100nm的平均粒度。在另一个实
施方案中，胶束的平均粒度为约20nm至约402nm。粒度通过装配有658nm(散射角：90°)
的He-Ne激光束的动态光散射(Brookhaven Instrument Corp.，Holtsville，NY，美国)测
量。粒度测量对各样品重复5次，并且粒度作为5次读数的平均值报告。就上述粒度而言，
水溶液可以具有5.0至8.0的pH。粒度为胶束在水中的平均水动力直径。
10nm至80nm、10nm至70nm、10nm至60nm、10nm至50nm、10nm至40nm、10nm至30nm或10nm
至20nm的平均粒度。在一个实施方案中，胶束具有50nm至100nm的平均粒度。在另一个实
施方案中，胶束的平均粒度为约20nm至约402nm。粒度通过装配有658nm(散射角：90°)
的He-Ne激光束的动态光散射(Brookhaven Instrument Corp.，Holtsville，NY，美国)测
量。粒度测量对各样品重复5次，并且粒度作为5次读数的平均值报告。就上述粒度而言，
水溶液可以具有5.0至8.0的pH。粒度为胶束在水中的平均水动力直径。
[0172] 在去离子水中，每升3000mg 阳离子嵌段共聚物的浓度下，胶束的ζ电势为约20mV至约80mV，更特别是45mV至约69mV。
[0173] 胶束具有多于0微摩尔/L至约100微摩尔/L的微生物生长最小抑制浓度(MIC)。更特别地，胶束具有1微摩尔/L至80微摩尔/L、1微摩尔/L至70微摩尔/L、1微摩尔/L
至60微摩尔/L、1微摩尔/L至50微摩尔/L、1微摩尔/L至40微摩尔/L、1微摩尔/L至
30微摩尔/L、1微摩尔/L至20微摩尔/L、1微摩尔/L至10微摩尔/L或更特别是1微摩
尔/L至6微摩尔/L的MIC。在一个实施方案中，胶束具有约4微摩尔/L至约66微摩尔/
L的MIC，其中微摩尔基于阳离子嵌段共聚物的Mn。
至60微摩尔/L、1微摩尔/L至50微摩尔/L、1微摩尔/L至40微摩尔/L、1微摩尔/L至
30微摩尔/L、1微摩尔/L至20微摩尔/L、1微摩尔/L至10微摩尔/L或更特别是1微摩
尔/L至6微摩尔/L的MIC。在一个实施方案中，胶束具有约4微摩尔/L至约66微摩尔/
L的MIC，其中微摩尔基于阳离子嵌段共聚物的Mn。
[0174] 在一个实施方案中，公开了包含可生物降解的阳离子嵌段共聚物的5至500μg/mL的含水胶束混合物。可生物降解的阳离子嵌段共聚物包含：包含通过开环聚合衍生自
第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元包含含有季
胺基团的侧链部分；包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌
段；衍生自开环聚合的双亲核引发剂的链段；和任选封端基团。含水胶束混合物通过诱导
微生物细胞膜裂解而抑制微生物生长，并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天
内生物降解60％。链段可以包含2个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环。在一个实
施方案中，链段衍生自具有式(10)的双亲核引发剂，例如HPUBT或HPUPT。在另一个实施方
案中，链段衍生自单体亚烷基二醇引发剂，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。更特别地，单体亚烷基二醇引发剂是BnMPA。在另一个实施方案中，含水胶束的季胺衍生自三甲胺。含水胶束可以具有杆状结构或球形结构。含水胶束可以是包含生物
活性材料的负载型胶束，其中生物活性材料不带负电。
第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元包含含有季
胺基团的侧链部分；包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌
段；衍生自开环聚合的双亲核引发剂的链段；和任选封端基团。含水胶束混合物通过诱导
微生物细胞膜裂解而抑制微生物生长，并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天
内生物降解60％。链段可以包含2个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨架芳环。在一个实
施方案中，链段衍生自具有式(10)的双亲核引发剂，例如HPUBT或HPUPT。在另一个实施方
案中，链段衍生自单体亚烷基二醇引发剂，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。更特别地，单体亚烷基二醇引发剂是BnMPA。在另一个实施方案中，含水胶束的季胺衍生自三甲胺。含水胶束可以具有杆状结构或球形结构。含水胶束可以是包含生物
活性材料的负载型胶束，其中生物活性材料不带负电。
[0175] 生物活性材料可以为肽、药物或其组合。抗微生物药的非限制性实例包括但不限于氨基糖苷，例如阿米卡星、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、链霉素和妥布霉素；抗生素，例如杆菌肽、克林霉素、达托霉素、林可霉素、利奈唑胺、甲硝唑(metronid)、多粘菌素、利福昔明、万古霉素；头孢菌素，例如头孢唑啉；大环内脂抗生素，例如红霉素、阿奇霉素等；β-内酰胺抗生素，例如青霉素；喹诺酮，例如环丙沙星；磺酰胺，例如磺胺嘧啶；二甲胺四环素和四环素；和其它抗生素，例如甲硝唑(metronidazole)、利福平、三氯生和氯己定。在一个实施方案中，生物活性材料是增强或拓宽胶束的抗微生物活性谱的抗微生物药。第一环状羰
基单体可以是式(2)、式(3)、式(4)或式(5)的化合物。
基单体可以是式(2)、式(3)、式(4)或式(5)的化合物。
[0176] 形成含水胶束混合物的方法包括：在搅拌下，在5.0-8.0的pH下并且以5至500μg/mL或更多的浓度，将可生物降解阳离子嵌段共聚物混合在水溶液中，从而形成含水胶束混合物；其中胶束具有10至500nm的平均粒度，并且嵌段共聚物包含：包含通过开环
聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元
包含含有季胺基团的侧链部分，包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单
元的疏水嵌段，衍生自开环聚合的双亲核引发剂的链段，和任选封端基团。该方法可以进一步包括将第一含水混合物与包含生物活性材料的第二含水混合物接触，其中生物活性材料
是不带负电的。含水胶束混合物诱导0至15％溶血，更特别是无溶血，并且具有0至20％
的细胞毒性，或更特别是无细胞毒性。
聚合衍生自第一环状羰基单体的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元
包含含有季胺基团的侧链部分，包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单
元的疏水嵌段，衍生自开环聚合的双亲核引发剂的链段，和任选封端基团。该方法可以进一步包括将第一含水混合物与包含生物活性材料的第二含水混合物接触，其中生物活性材料
是不带负电的。含水胶束混合物诱导0至15％溶血，更特别是无溶血，并且具有0至20％
的细胞毒性，或更特别是无细胞毒性。
[0177] 进一步公开了处理微生物的方法，该方法包括：使微生物的细胞膜与在5.0至8.0的pH并且有效诱导细胞膜裂解的浓度下的包含可生物降解的阳离子嵌段共聚物的含水胶
束混合物接触；其中阳离子嵌段共聚物包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体
的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分；
包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；衍生自开环聚合
的双亲核引发剂的链段，和任选封端基团；并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。在一个实施方案中，链段包含两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨
架芳环。在另一个实施方案中，双亲核引发剂是单体亚烷基二醇，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。在另一个实施方案中，胶束是包含增强或拓宽胶束的抗微生物活性谱的生物活性材料的负载型胶束。生物活性材料是不带负电的。可以使微生物
在体外、离体和动物中或在体内(例如动物或人)暴露于胶束或负载型胶束。
束混合物接触；其中阳离子嵌段共聚物包含：包含通过开环聚合衍生自第一环状羰基单体
的第一重复单元的亲水嵌段，其中多于0％的第一重复单元包含含有季胺基团的侧链部分；
包含通过开环聚合衍生自第二环状羰基单体的第二重复单元的疏水嵌段；衍生自开环聚合
的双亲核引发剂的链段，和任选封端基团；并且根据ASTM D6400，阳离子嵌段共聚物在180天内生物降解60％。在一个实施方案中，链段包含两个或更多个衍生自双亲核引发剂的骨
架芳环。在另一个实施方案中，双亲核引发剂是单体亚烷基二醇，其选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇及其混合物。在另一个实施方案中，胶束是包含增强或拓宽胶束的抗微生物活性谱的生物活性材料的负载型胶束。生物活性材料是不带负电的。可以使微生物
在体外、离体和动物中或在体内(例如动物或人)暴露于胶束或负载型胶束。
[0178] 如下实施例证明了通过有机催化开环聚合制备的可生物降解的聚碳酸酯和聚(酯碳酸酯)嵌段共聚物是有效的抗微生物剂。可生物降解的含卤素碳酸酯和与胺的季铵
化反应的组合提供了形成具有不同抗微生物应用功能的阳离子嵌段共聚物的通用途径。前
体嵌段共聚物上的卤化物可以取决于靶标应用体系结构和类型而不同。阳离子聚碳酸酯可
以自组装成具有疏水核和带正电表面的胶束纳米颗粒。生物活性材料可以载入疏水核中以
增强或拓宽胶束的抗微生物活性谱。
化反应的组合提供了形成具有不同抗微生物应用功能的阳离子嵌段共聚物的通用途径。前
体嵌段共聚物上的卤化物可以取决于靶标应用体系结构和类型而不同。阳离子聚碳酸酯可
以自组装成具有疏水核和带正电表面的胶束纳米颗粒。生物活性材料可以载入疏水核中以
增强或拓宽胶束的抗微生物活性谱。
[0179] 实施例
[0180] 用于聚合物合成的材料
[0181] 反应中所用的THF、DMF和二氯甲烷通过溶剂干燥体系(Innovative)得到。N-(3，5-三氟甲基)苯基-N’-环己基-硫脲(TU)如R.C.Pratt，B.G.G.Lohmeijer，
D.A.Long，P.N.P.Lundberg，A.Dove，H.Li，C.G.Wade，R.M.Waymouth 和 J.L.Hedrick，Macromolecules，2006，39(23)，7863-7871所报告的制备，并且通过经CaH2在干燥的THF中搅拌，过滤并且在真空下除去溶剂而干燥。BisMPA苄酯(BnMPA)如下文所述制备，并且通过溶于干燥的THF中，用CaH2搅拌，过滤并且在真空下除去溶剂而进一步干燥。DMSO、1，8-二氮杂二环[5，4，0]十一碳-7-烯(DBU)和(-)-鹰爪豆碱经CaH2搅拌，真空蒸馏，然后储存
于分子筛 上。在使用之前将L-丙交酯(LLA)和D-丙交酯(DLA)(Purac，99％)从干
燥的甲苯中重结晶3次。将三亚甲基碳酸脂(TMC)在使用之前从甲苯中共沸干燥。其它试
剂直接使用。
D.A.Long，P.N.P.Lundberg，A.Dove，H.Li，C.G.Wade，R.M.Waymouth 和 J.L.Hedrick，Macromolecules，2006，39(23)，7863-7871所报告的制备，并且通过经CaH2在干燥的THF中搅拌，过滤并且在真空下除去溶剂而干燥。BisMPA苄酯(BnMPA)如下文所述制备，并且通过溶于干燥的THF中，用CaH2搅拌，过滤并且在真空下除去溶剂而进一步干燥。DMSO、1，8-二氮杂二环[5，4，0]十一碳-7-烯(DBU)和(-)-鹰爪豆碱经CaH2搅拌，真空蒸馏，然后储存
于分子筛 上。在使用之前将L-丙交酯(LLA)和D-丙交酯(DLA)(Purac，99％)从干
燥的甲苯中重结晶3次。将三亚甲基碳酸脂(TMC)在使用之前从甲苯中共沸干燥。其它试
剂直接使用。
[0182] 用于聚合物物理化学和生物学表征的材料
[0183] 枯草杆菌和金黄色葡萄球菌从ATCC得到，并且在37℃的胰蛋白酶大豆培养基中生长。甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌、粪肠球菌和新型隐球菌从病人的痰中提取，并且
由 Y.S.Yu，Department of Infectious Diseases，The First Affiliated Hospital，
College of Medicine，Zhejiang University，P.R.China善意提供。临床样品在37℃的
Mueller-Hinton培养基中生长。
由 Y.S.Yu，Department of Infectious Diseases，The First Affiliated Hospital，
College of Medicine，Zhejiang University，P.R.China善意提供。临床样品在37℃的
Mueller-Hinton培养基中生长。
[0184] I.衍生自单体亚烷基二醇引发剂的阳离子嵌段共聚物
[0185] 用于功能可生物降解单体的特别有用的合成子为衍生自2，2-双(羟甲基)丙酸(bisMPA)的环状碳酸酯单体的所谓MTC族。BisMPA提供给5-甲基-5-羧基-1，3-二
烷-2-酮(MTCOH)及其衍生物以容易路线，如流程图1所示。
烷-2-酮(MTCOH)及其衍生物以容易路线，如流程图1所示。
[0186] 流程图1.
[0187]
[0188] 该方法平行于(甲基)丙烯酸酯衍生的方法，并且已经证明了产生能进行开环聚合的官能单体的宽选择。2，2-双(羟甲基)丙酸(BisMPA)首先转化(i)为苄酯BnMPA(本
文中还用作聚合的引发剂)，然后(ii)BnMPA与三光气反应形成环状羰基单体MTCOBn。将
MTCOBn脱苄化(iii)以产生环状羰基羧酸MTCOH。显示用于由MTCOH形成酯的两条路线。
在第一路线(iv)中，将MTCOH用适合的羧基活化剂例如二环己基碳二亚胺(DCC)处理，所
述活化剂在单一步骤中与ROH反应形成MTCOR。可选择的是，MTCOH可以首先转化成(v)
酰基氯MTCCl，然后(vi)将MTCCl在碱的存在下用ROH处理以形成MTCOR。两条路线是说
明性的并且不意欲为限制性的。以下条件对流程图1中所示的反应而言是典型的：(i)苄
基溴(BnBr)，KOH，DMF，100℃，15小时，62％的bis-MPA的苄基酯收率；(ii)三光气，吡啶，CH2Cl2，-78℃至0℃，95％的MTCOBn收率；(iii)Pd/C(10％)，H2(3atm)，EtOAc，室温，24小时，99％的MTCOH收率；(iv)ROH，DCC，THF，室温，1至24小时；(v)(COCl)2，THF，室温，1小时，99％的MTCCl收率；(vi)ROH，NEt3，RT，3小时，得到MTCOR。
文中还用作聚合的引发剂)，然后(ii)BnMPA与三光气反应形成环状羰基单体MTCOBn。将
MTCOBn脱苄化(iii)以产生环状羰基羧酸MTCOH。显示用于由MTCOH形成酯的两条路线。
在第一路线(iv)中，将MTCOH用适合的羧基活化剂例如二环己基碳二亚胺(DCC)处理，所
述活化剂在单一步骤中与ROH反应形成MTCOR。可选择的是，MTCOH可以首先转化成(v)
酰基氯MTCCl，然后(vi)将MTCCl在碱的存在下用ROH处理以形成MTCOR。两条路线是说
明性的并且不意欲为限制性的。以下条件对流程图1中所示的反应而言是典型的：(i)苄
基溴(BnBr)，KOH，DMF，100℃，15小时，62％的bis-MPA的苄基酯收率；(ii)三光气，吡啶，CH2Cl2，-78℃至0℃，95％的MTCOBn收率；(iii)Pd/C(10％)，H2(3atm)，EtOAc，室温，24小时，99％的MTCOH收率；(iv)ROH，DCC，THF，室温，1至24小时；(v)(COCl)2，THF，室温，1小时，99％的MTCCl收率；(vi)ROH，NEt3，RT，3小时，得到MTCOR。
[0189] 使用以上流程图，MTCCl与3-溴丙醇、3-氯丙醇、2-碘乙醇和乙醇反应以形成相应的MTCOPrBr、MTCOPrCl、MTCOEtI和MTCOEt。将卤代酯通过重结晶或通过快速色谱
(乙酸乙酯/己烷)以高收率(＞85％)纯化。MTCOEt用作稀释作用的非功能性对应物
(counterpart)并且将疏水嵌段引入聚合物中用于自组装。
(乙酸乙酯/己烷)以高收率(＞85％)纯化。MTCOEt用作稀释作用的非功能性对应物
(counterpart)并且将疏水嵌段引入聚合物中用于自组装。
[0190] 单体制备.
[0191] 制备5-甲基-5-(3-氯丙基)氧基羧基-1，3-二 烷-2-酮(MTCOPrCl)，MW236.65
[0192]
[0193] 使用标准程序用草酰氯将MTCOH(8.82g，55mmol)转化成MTCOCl。在具有搅拌棒的干燥的250mL圆底烧瓶中，将形成的中间体溶于150mL干燥的二氯甲烷中。在氮气流
下，连接加料漏斗，其中装有3-氯丙醇(4.94g，4.36mL，52.25mmol)、吡啶(3.95g，4.04mL，
55mmol)和50mL干燥的二氯甲烷。将烧瓶使用冰浴冷却至0℃并且在30分钟期间滴加入顶
溶液。将形成的溶液搅拌另外30分钟，然后除去冰浴并且将溶液在氮气下搅拌另外16小
时。将粗产物MTCOPrCl直接应用于硅胶柱上并且通过用100％二氯甲烷洗脱而分离产物。
除去产物级分并且蒸发溶剂，得到产物，为类白色油状物，将其放置结晶。收率11g(85％)。
1
H-NMR(CDCl3)δ：4.63(d，2H，CH2)，4.32(t，2H，CH2)，4.16(d，2H，CH2)，3.55(t，2H，CH2)，
2.09(m，2H，CH2)，1.25(s，3H，CH3)。
下，连接加料漏斗，其中装有3-氯丙醇(4.94g，4.36mL，52.25mmol)、吡啶(3.95g，4.04mL，
55mmol)和50mL干燥的二氯甲烷。将烧瓶使用冰浴冷却至0℃并且在30分钟期间滴加入顶
溶液。将形成的溶液搅拌另外30分钟，然后除去冰浴并且将溶液在氮气下搅拌另外16小
时。将粗产物MTCOPrCl直接应用于硅胶柱上并且通过用100％二氯甲烷洗脱而分离产物。
除去产物级分并且蒸发溶剂，得到产物，为类白色油状物，将其放置结晶。收率11g(85％)。
1
H-NMR(CDCl3)δ：4.63(d，2H，CH2)，4.32(t，2H，CH2)，4.16(d，2H，CH2)，3.55(t，2H，CH2)，
2.09(m，2H，CH2)，1.25(s，3H，CH3)。
[0194] 制备5-甲基-5-(3-溴丙基)氧基羧基-1，3-二 烷-2-酮(MTCOPrBr)，MW281.10
[0195]
[0196] MTCOPrBr通过关于MTCOPrCl的方法以45mmol规模使用3-溴-1-丙醇作为醇制1
备。将产物通过柱色谱，随后重结晶而纯化，得到白色晶体(6.3g，49％)。H NMR(400MHz，CDCl3)：δ4.69(d，2H；CH2OCOO)，4.37(t，2H；OCH2)，4.21(d，2H；CH2OCOO)，3.45(t，2H；
13
CH2Br)，2.23(m，2H；CH2)，1.33(s，3H；CH3)。 C NMR(100MHz，CDCl3)：δ171.0，147.3，72.9，
63.9，40.2，31.0，28.9，17.3。
备。将产物通过柱色谱，随后重结晶而纯化，得到白色晶体(6.3g，49％)。H NMR(400MHz，CDCl3)：δ4.69(d，2H；CH2OCOO)，4.37(t，2H；OCH2)，4.21(d，2H；CH2OCOO)，3.45(t，2H；
13
CH2Br)，2.23(m，2H；CH2)，1.33(s，3H；CH3)。 C NMR(100MHz，CDCl3)：δ171.0，147.3，72.9，
63.9，40.2，31.0，28.9，17.3。
[0197] 单体3.制备5-甲基-5-(2-碘乙基)氧基羧基-1，3-二 烷-2-酮(MTCOEtI)，MW 314.08
[0198]
[0199] MTCOEtI通过关于MTCOPrCl的方法以45mmol规模，使用2-碘乙醇作为醇制备，并1
且通过柱色谱，随后重结晶而纯化，得到浅黄色晶体(7.7g，54％)。H NMR(400MHz，CDCl3)：
δ4.73(d，2H；CH2OCOO)，4.45(t，2H；OCH2)，4.22(d，2H；CH2OCOO)，3.34(t，2H；CH2I)，
13
1.38(s，3H；CH3)。 C NMR(100MHz，CDCl3)：δ170.5，147.3，72.8，65.6，40.3，17.5，-0.3。
且通过柱色谱，随后重结晶而纯化，得到浅黄色晶体(7.7g，54％)。H NMR(400MHz，CDCl3)：
δ4.73(d，2H；CH2OCOO)，4.45(t，2H；OCH2)，4.22(d，2H；CH2OCOO)，3.34(t，2H；CH2I)，
13
1.38(s，3H；CH3)。 C NMR(100MHz，CDCl3)：δ170.5，147.3，72.8，65.6，40.3，17.5，-0.3。
[0200] 有机催化开环聚合：通用方法
[0201] 开环聚合在室温下在二氯甲烷中在有机催化剂、N-(3，5-三氟甲基)苯基-N’-环己基-硫脲(TU)和1，8-二氮杂二环[5，4，0]十一碳-7-烯(DBU)的存在下进行(1-2小
时)，得到包含侧3-卤代丙基酯的第一聚合物，其具有与进料比一致的分子量([M]0/[I]0)、窄多分散性(1.1-1.2)和端基保真度(fidelity)。第一聚合物的封端通过将末端羟基用乙
酸酐处理24小时至48小时而实现。这可以防止聚合物链在季铵化反应期间在胺的存在下
通过破坏主干(back-biting stemming)而与末端羟基分离。
时)，得到包含侧3-卤代丙基酯的第一聚合物，其具有与进料比一致的分子量([M]0/[I]0)、窄多分散性(1.1-1.2)和端基保真度(fidelity)。第一聚合物的封端通过将末端羟基用乙
酸酐处理24小时至48小时而实现。这可以防止聚合物链在季铵化反应期间在胺的存在下
通过破坏主干(back-biting stemming)而与末端羟基分离。
[0202] 以下制备的ROP聚合物具有通式(12)：
[0203]
[0204] 其中I’是衍生自引发剂的亚单元，w是I’上的引发基团的数，M1是环状羰基单体，2 1 2
M 是另外的环状单体，E’是任选封端基团，并且a∶b是M ∶M 摩尔比。在嵌段共聚物的
1 2 1 2
制备中，首先加入M，然后加入M。对于无规共聚物，应当理解的是单体M 或M 可以连接于
引发剂I’上。实施例1至3用二醇BnMPA引发；因此w＝2并且形成两个聚合物链，所述
聚合物链通过衍生自引发剂的链段连接。流程图2说明了用于使用BnMPA制备实施例1至
3的步骤。
M 是另外的环状单体，E’是任选封端基团，并且a∶b是M ∶M 摩尔比。在嵌段共聚物的
1 2 1 2
制备中，首先加入M，然后加入M。对于无规共聚物，应当理解的是单体M 或M 可以连接于
引发剂I’上。实施例1至3用二醇BnMPA引发；因此w＝2并且形成两个聚合物链，所述
聚合物链通过衍生自引发剂的链段连接。流程图2说明了用于使用BnMPA制备实施例1至
3的步骤。
[0205] 流程图2.
[0206]
[0207] 实施例1至3：制备BnMPA引发的阳离子嵌段共聚物
[0208] 使用路易斯酸1-(3，5-双(三氟甲基)-苯基)-3-环己基-2-硫脲(TU)与路易斯碱1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)的混合物(1∶1摩尔计)作为催化剂使
MTCOPrCl和三亚甲基碳酸脂(TMC)共聚。在手套箱中，将93mg(0.422mmol)BnMPA引发剂、
1.0g(4.22mmol)MTCOPrCl(对于10的DP)和1.29g(12.66mmol)TMC装入装配有搅拌棒的
20mL玻璃瓶中。加入二氯甲烷并且将浓度调整至2M。在清澈溶液中加入80mg(0.211mmol)
硫脲催化剂和32mg(0.211mmol)DBU以引发聚合。5小时后，加入51mg(0.422mmol)苯甲酸
以将聚合猝灭，然后将粗无规共聚物从手套箱中取出，并且在冷甲醇中沉淀。使沉淀物沉
降，并且将上清液倾析。将收集的聚合物在真空烘箱中干燥直至达到恒重。收率～2.1g(～
1
92％)，GPC：Mw～6811g/mol，Mn～5890g/mol，PDI～1.15，H-NMR(CDCl3)δ：7.41-7.35(m，
5H，引发剂)，5.19(s，2H，引发剂)，4.40-4.30(m，6H，MTC-聚合物)，4.30-4.18(t4H，TMC-聚合物)，3.76(t，4H，端基)，3.61(t，2H，MTC-聚合物)，2.18-2.12(m，2H，MTC-聚合物)，
2.12-2.00(m，4H，TMC-聚合物)，1.92(m，4H，端基)，1.28(s，3H，MTC-聚合物)。
MTCOPrCl和三亚甲基碳酸脂(TMC)共聚。在手套箱中，将93mg(0.422mmol)BnMPA引发剂、
1.0g(4.22mmol)MTCOPrCl(对于10的DP)和1.29g(12.66mmol)TMC装入装配有搅拌棒的
20mL玻璃瓶中。加入二氯甲烷并且将浓度调整至2M。在清澈溶液中加入80mg(0.211mmol)
硫脲催化剂和32mg(0.211mmol)DBU以引发聚合。5小时后，加入51mg(0.422mmol)苯甲酸
以将聚合猝灭，然后将粗无规共聚物从手套箱中取出，并且在冷甲醇中沉淀。使沉淀物沉
降，并且将上清液倾析。将收集的聚合物在真空烘箱中干燥直至达到恒重。收率～2.1g(～
1
92％)，GPC：Mw～6811g/mol，Mn～5890g/mol，PDI～1.15，H-NMR(CDCl3)δ：7.41-7.35(m，
5H，引发剂)，5.19(s，2H，引发剂)，4.40-4.30(m，6H，MTC-聚合物)，4.30-4.18(t4H，TMC-聚合物)，3.76(t，4H，端基)，3.61(t，2H，MTC-聚合物)，2.18-2.12(m，2H，MTC-聚合物)，
2.12-2.00(m，4H，TMC-聚合物)，1.92(m，4H，端基)，1.28(s，3H，MTC-聚合物)。
[0209] 将氯化物官能前体嵌段共聚物(2.0g，约0.4mmol)溶于乙腈(50mL)中并且将溶液转移(在氮气下)至装配有搅拌棒的100mL压力安全Schlenk管中。在氮气下将溶液用
干冰冷却，然后将三甲胺(约0.5g)冷凝至Schlenk管中，然后密封。将溶液加热至50℃
并且在搅拌下保持48小时。在反应之后，将溶液冷却至环境温度，并且鼓入氮气以除去过
量三甲胺。将溶剂通过旋转蒸发除去，并且将所得产物在真空烘箱中干燥直至达到恒重。
1
H-NMR(DMSO-d6)δ：7.41-7.35(m，5H，引发剂)，5.19(s，2H，引发剂)，4.40-4.20(m，6H，MTC-聚合物)，4.20-4.10(t，4H，TMC聚合物)，3.50(t，4H，端基)，3.50-3.40(t，2H，MTC-聚合物)，3.10-3.0(s，9H，MTC-聚合物)，2.10-2.0(m，2H，MTC-聚合物)，2.0-1.90(m，4H，TMC-聚合物)，1.85(m，4H，端基)，1.22(s，3H，MTC-聚合物)。
干冰冷却，然后将三甲胺(约0.5g)冷凝至Schlenk管中，然后密封。将溶液加热至50℃
并且在搅拌下保持48小时。在反应之后，将溶液冷却至环境温度，并且鼓入氮气以除去过
量三甲胺。将溶剂通过旋转蒸发除去，并且将所得产物在真空烘箱中干燥直至达到恒重。
1
H-NMR(DMSO-d6)δ：7.41-7.35(m，5H，引发剂)，5.19(s，2H，引发剂)，4.40-4.20(m，6H，MTC-聚合物)，4.20-4.10(t，4H，TMC聚合物)，3.50(t，4H，端基)，3.50-3.40(t，2H，MTC-聚合物)，3.10-3.0(s，9H，MTC-聚合物)，2.10-2.0(m，2H，MTC-聚合物)，2.0-1.90(m，4H，TMC-聚合物)，1.85(m，4H，端基)，1.22(s，3H，MTC-聚合物)。
[0210] 实施例1至3在MTCOPrCl与TMC的摩尔比方面不同。表8列出了通过以上方法制备的实施例1至3的性质。实施例2具有比实施例1更长的TMC(疏水)嵌段长度，而实
施例3含有更长长度的阳离子(亲水)嵌段。
施例3含有更长长度的阳离子(亲水)嵌段。
[0211] 表8.
[0212]
[0213]
[0214] 临界胶束浓度(CMC)测定：CMC是重要的参数，在该参数以上两亲大分子形成核/壳结构纳米颗粒(即胶束)。聚合物在DI水和用于细菌生长的胰蛋白酶大豆培养基中
的CMC值通过荧光光谱使用芘作为探针评估。荧光光谱在室温下通过LS 50B发光光谱仪
-5
(Perkin Elmer，美国)记录。将等份的芘的丙酮溶液(6.16×10 M，10μL)加入至容器中
并且保持丙酮蒸发。将多种浓度的聚合物溶液(1mL)加入至容器中并且保持平衡24小时。
-7
各样品中的最终芘浓度为6.16×10 M。激发光谱在395nm的发射波长下从300至360nm扫
描。激发和发射带宽设置为2.5nm。作为聚合物浓度的函数从激发光谱中分析I337/I334的
强度(峰高)比。CMC从曲线弯曲处的切线与低浓度点的切线之间的交点获取。
的CMC值通过荧光光谱使用芘作为探针评估。荧光光谱在室温下通过LS 50B发光光谱仪
-5
(Perkin Elmer，美国)记录。将等份的芘的丙酮溶液(6.16×10 M，10μL)加入至容器中
并且保持丙酮蒸发。将多种浓度的聚合物溶液(1mL)加入至容器中并且保持平衡24小时。
-7
各样品中的最终芘浓度为6.16×10 M。激发光谱在395nm的发射波长下从300至360nm扫
描。激发和发射带宽设置为2.5nm。作为聚合物浓度的函数从激发光谱中分析I337/I334的
强度(峰高)比。CMC从曲线弯曲处的切线与低浓度点的切线之间的交点获取。
[0215] 聚碳酸酯实施例1至3通过将嵌段共聚物溶于水中而形成阳离子胶束，并且在去离子(DI)水中具有35.5、15.8和70.8μg/mL的临界胶束浓度(CMC)。图1A、2A和3A为显
示作为在测定实施例1、2和3分别在去离子水中的CMC中所用的聚合物浓度的对数(lg C，
mg/L)的函数的I337/I334比的图中的交点的图。在该研究中所用的用于使细菌生长的胰蛋
白酶大豆培养基中，实施例1至3具有显著更低的CMC值，其分别为17.8、11.2和28.2μg/
mL。图1B、2B和3B为显示作为在测定实施例1、2和3分别在胰蛋白酶大豆培养基中的CMC
中所用的聚合物浓度的对数(lg C，mg/L)的函数的I337/I334比图中的交点的图。实施例2
具有比实施例1更低的CMC，其归因子实施例2中相对较长的疏水嵌段的长度，认为这提供
了实施例2的链之间更强的疏水相互作用，导致较低浓度下的胶束形成。实施例3具有比实
施例1更高的CMC，这归因于实施例3中相对较长的亲水嵌段长度，认为这提供了较长亲水
嵌段中的链之间提高的排斥力，需要更多聚合物链集合以形成稳定胶束。实施例1和3的
自组装胶束的平均直径为200nm以下(表8)。具有最长疏水嵌段长度的实施例2形成了平
均直径为402nm的大聚集体。实施例1、2和3的自组装胶束具有ζ电势分别为47、65和
60mV的带正电表面。
示作为在测定实施例1、2和3分别在去离子水中的CMC中所用的聚合物浓度的对数(lg C，
mg/L)的函数的I337/I334比的图中的交点的图。在该研究中所用的用于使细菌生长的胰蛋
白酶大豆培养基中，实施例1至3具有显著更低的CMC值，其分别为17.8、11.2和28.2μg/
mL。图1B、2B和3B为显示作为在测定实施例1、2和3分别在胰蛋白酶大豆培养基中的CMC
中所用的聚合物浓度的对数(lg C，mg/L)的函数的I337/I334比图中的交点的图。实施例2
具有比实施例1更低的CMC，其归因子实施例2中相对较长的疏水嵌段的长度，认为这提供
了实施例2的链之间更强的疏水相互作用，导致较低浓度下的胶束形成。实施例3具有比实
施例1更高的CMC，这归因于实施例3中相对较长的亲水嵌段长度，认为这提供了较长亲水
嵌段中的链之间提高的排斥力，需要更多聚合物链集合以形成稳定胶束。实施例1和3的
自组装胶束的平均直径为200nm以下(表8)。具有最长疏水嵌段长度的实施例2形成了平
均直径为402nm的大聚集体。实施例1、2和3的自组装胶束具有ζ电势分别为47、65和
60mV的带正电表面。
[0216] 另外，进行粗颗粒模拟以进一步研究聚碳酸酯在水溶液中的胶束形成。粗颗粒模拟提供了热力学性质的微观理解和自组装胶束的详细分子模型。模拟结果表明疏水嵌段组
装至球形胶束的核中，而阳离子和亲水嵌段形成了球形胶束的壳。实施例3在DI水中的
TEM图像进一步证明了胶束是球形的，如图4所示。带正电的自组装胶束借助静电相互作用
与微生物的带负电表面相互作用，并且容易地被微生物吸收。
装至球形胶束的核中，而阳离子和亲水嵌段形成了球形胶束的壳。实施例3在DI水中的
TEM图像进一步证明了胶束是球形的，如图4所示。带正电的自组装胶束借助静电相互作用
与微生物的带负电表面相互作用，并且容易地被微生物吸收。
[0217] 最小抑制浓度(MIC)测定：聚合物的MIC使用培养基微量稀释法测量。将50μL浓度范围为约1.0至500.0微摩尔/L(更特别地，15.6、31.3、62.5、125、250和500微摩尔
/L，如图5A至5E和图6A至6E所示)的聚合物溶液放入96孔板的各孔中。单位微摩尔基
于聚合物的Mn。在各孔中加入50μL微生物溶液，所述微生物溶液为得到在600nm下～0.1
至0.2的光密度读数的浓度。微生物溶液的光密度读数作为时间的函数测量。MIC在微生
物的生长期中肉眼和微孔板读数仪(microplate reader)(Bio-Teck Instruments，Inc)没
有观察到生长的浓度下获得。仅含有培养基的孔用作对照。该试验重复至少3次。
/L，如图5A至5E和图6A至6E所示)的聚合物溶液放入96孔板的各孔中。单位微摩尔基
于聚合物的Mn。在各孔中加入50μL微生物溶液，所述微生物溶液为得到在600nm下～0.1
至0.2的光密度读数的浓度。微生物溶液的光密度读数作为时间的函数测量。MIC在微生
物的生长期中肉眼和微孔板读数仪(microplate reader)(Bio-Teck Instruments，Inc)没
有观察到生长的浓度下获得。仅含有培养基的孔用作对照。该试验重复至少3次。
[0218] 图5A至5E为分别显示当用实施例1形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌和粪肠球菌以及真菌新型隐球菌的活力的
条形图。图6A至6E为分别显示当用由实施例3形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌枯草杆
菌、金黄色葡萄球菌和甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌以及真菌新型隐球菌及革兰氏阳性菌
粪肠球菌的活力的条形图。图7为显示当用由实施例2形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌
枯草杆菌的活力的条形图。实施例2未显示对细菌生长的强抑制作用，对枯草杆菌具有高
于66.4微摩尔/L的MIC(图7)。这归因于具有最长疏水嵌段的聚合物与生长缓冲液接触
时沉淀。在明显对比中，实施例1和实施例3对革兰氏阳性和耐药性革兰氏阳性菌以及真
菌的生长具有强抑制作用。它们的MIC是细胞类型相关的。实施例1对枯草杆菌、金黄色
葡萄球菌、甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌、粪肠球菌和新型隐球菌分别具有12.9、8.6、6.8、
21.3和21.3微摩尔/L的MIC(分别图5A-5E)。实施例3对这些微生物的MIC分别为4.5、
6.7、7.2、11.2和11.2微摩尔/L(分别图6A至6E)，其通常低于实施例1的那些，可能是由
于实施例3中较长的阳离子嵌段。因此，实施例1和3的MIC范围为4.5至21.3微摩尔/
L，约大于实施例2的MIC(＞66.4微摩尔/L)的7％至32％。实施例1和3对所有类型的
测试微生物的MIC高于它们在缓冲液中的CMC(即实施例1的CMC为17.8μg/mL，相当于
3.8微摩尔/L，并且实施例3的CMC为28.2μg/mL，相当于3.2微摩尔/L)。因此，在小于
或等于CMC的浓度下，聚合物对抗细菌生长是无效的。胶束的形成提高了阳离子电荷和聚
合物质量的局部浓度，导致胶束与细胞壁/细胞膜之间更强的相互作用，这转化成有效的
抗微生物活性。调整共聚物各嵌段的疏水性可以显著增强抗微生物活性。例如，疏水单体
可以共聚成阳离子亲水嵌段以进一步增强抗微生物活性。可选择的是，更多疏水烷基可以
掺入叔胺基团中以增强抗微生物活性。
条形图。图6A至6E为分别显示当用由实施例3形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌枯草杆
菌、金黄色葡萄球菌和甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌以及真菌新型隐球菌及革兰氏阳性菌
粪肠球菌的活力的条形图。图7为显示当用由实施例2形成的胶束处理时，革兰氏阳性菌
枯草杆菌的活力的条形图。实施例2未显示对细菌生长的强抑制作用，对枯草杆菌具有高
于66.4微摩尔/L的MIC(图7)。这归因于具有最长疏水嵌段的聚合物与生长缓冲液接触
时沉淀。在明显对比中，实施例1和实施例3对革兰氏阳性和耐药性革兰氏阳性菌以及真
菌的生长具有强抑制作用。它们的MIC是细胞类型相关的。实施例1对枯草杆菌、金黄色
葡萄球菌、甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌、粪肠球菌和新型隐球菌分别具有12.9、8.6、6.8、
21.3和21.3微摩尔/L的MIC(分别图5A-5E)。实施例3对这些微生物的MIC分别为4.5、
6.7、7.2、11.2和11.2微摩尔/L(分别图6A至6E)，其通常低于实施例1的那些，可能是由
于实施例3中较长的阳离子嵌段。因此，实施例1和3的MIC范围为4.5至21.3微摩尔/
L，约大于实施例2的MIC(＞66.4微摩尔/L)的7％至32％。实施例1和3对所有类型的
测试微生物的MIC高于它们在缓冲液中的CMC(即实施例1的CMC为17.8μg/mL，相当于
3.8微摩尔/L，并且实施例3的CMC为28.2μg/mL，相当于3.2微摩尔/L)。因此，在小于
或等于CMC的浓度下，聚合物对抗细菌生长是无效的。胶束的形成提高了阳离子电荷和聚
合物质量的局部浓度，导致胶束与细胞壁/细胞膜之间更强的相互作用，这转化成有效的
抗微生物活性。调整共聚物各嵌段的疏水性可以显著增强抗微生物活性。例如，疏水单体
可以共聚成阳离子亲水嵌段以进一步增强抗微生物活性。可选择的是，更多疏水烷基可以
掺入叔胺基团中以增强抗微生物活性。
[0219] 溶血分析：将新鲜小鼠红血细胞用PBS洗涤3次。将100μL在PBS(4％体积)中的红血细胞悬浮液放入96孔板的各孔中，并且将100μL聚合物溶液加入至各孔中。将板在
37℃下温育1小时。取出细胞悬浮液并且以1000g离心5分钟。将等份(100μL)的上清
液转移至96孔板中，使用微孔板读数仪(Bio-Teck Instruments，Inc)在576am处监控血
红蛋白释放。在PBS中的红血细胞悬浮液用作阴性对照。获取用0.5％Triton X-100裂解
的红血细胞的孔的吸收作为100％溶血。溶血的百分数使用下式计算：溶血(％)＝[(纳
米颗粒溶液中的O.D.576nm-PBS中的O.D.576nm)/(0.5％Triton X-100中的O.D.576nm-PBS中的O.D.576nm)]×100。
37℃下温育1小时。取出细胞悬浮液并且以1000g离心5分钟。将等份(100μL)的上清
液转移至96孔板中，使用微孔板读数仪(Bio-Teck Instruments，Inc)在576am处监控血
红蛋白释放。在PBS中的红血细胞悬浮液用作阴性对照。获取用0.5％Triton X-100裂解
的红血细胞的孔的吸收作为100％溶血。溶血的百分数使用下式计算：溶血(％)＝[(纳
米颗粒溶液中的O.D.576nm-PBS中的O.D.576nm)/(0.5％Triton X-100中的O.D.576nm-PBS中的O.D.576nm)]×100。
[0220] 图8为关于实施例1和实施例3，作为浓度的函数的％溶血的图。聚合物甚至在非常高于它们的MIC的500μg/mL(关于实施例1和3分别为108和56微摩尔/L)的浓度下
未显示出显著的溶血活性。革兰氏阳性菌和真菌的表面比红血细胞表面带有更多的负电。
因此，细菌/真菌表面与阳离子胶束之间的静电相互作用比红血细胞表面与阳离子胶束之
间的强得多，导致极好的抗微生物活性，仍保持不明显的溶血活性。
未显示出显著的溶血活性。革兰氏阳性菌和真菌的表面比红血细胞表面带有更多的负电。
因此，细菌/真菌表面与阳离子胶束之间的静电相互作用比红血细胞表面与阳离子胶束之
间的强得多，导致极好的抗微生物活性，仍保持不明显的溶血活性。
[0221] 透射电子显微镜法(TEM)：使用80keV的加速电压在JEM-1230透射电子显微镜(JEOL，日本)下观察用胶束处理之前和之后微生物的形态。将微生物溶液(1.5mL)与0.5mL
胶束溶液(1000mg/L)温育3小时。将溶液以5000rpm离心10分钟，并且除去上清液。将
磷酸盐缓冲液(pH 7.0，1.5mL)与微生物混合，然后以5000rpm离心10分钟以除去磷酸盐
缓冲液。将含有2.5％戊二醛的磷酸盐缓冲液(pH 7.0，0.5mL)加入至微生物中，并且在
4℃下温育过夜以固定。将样品用磷酸盐缓冲液洗涤3次(各15分钟)，然后用在磷酸盐
缓冲液(pH 7.0)中的1％OsO4后固定1小时。将固定的样品在磷酸盐缓冲液中洗涤3次
(各15分钟)，然后在分级乙醇系列中脱水。将样品在室温下用丙酮和Spurr树脂的混合
物(1∶1体积计)温育1小时，然后将其转移至丙酮和Spurr树脂的1∶3混合物中达3
小时，然后至Spurr树脂中过夜。使用Reichert-Jung Ultracut E超薄切片机切下超薄切
片(70-90nm)，并且各自在TEM观察之前用乙酸双氧铀和柠檬酸铅后染色15分钟。胶束的
TEM图像使用FEI Tecnai G2F20电子显微镜以200keV的加速电压得到。为了制备TEM样
品，将数滴胶束溶液置于聚乙烯醇缩甲醛(formvar)/碳包被的200目铜网上并且在室温下
保持干燥。
胶束溶液(1000mg/L)温育3小时。将溶液以5000rpm离心10分钟，并且除去上清液。将
磷酸盐缓冲液(pH 7.0，1.5mL)与微生物混合，然后以5000rpm离心10分钟以除去磷酸盐
缓冲液。将含有2.5％戊二醛的磷酸盐缓冲液(pH 7.0，0.5mL)加入至微生物中，并且在
4℃下温育过夜以固定。将样品用磷酸盐缓冲液洗涤3次(各15分钟)，然后用在磷酸盐
缓冲液(pH 7.0)中的1％OsO4后固定1小时。将固定的样品在磷酸盐缓冲液中洗涤3次
(各15分钟)，然后在分级乙醇系列中脱水。将样品在室温下用丙酮和Spurr树脂的混合
物(1∶1体积计)温育1小时，然后将其转移至丙酮和Spurr树脂的1∶3混合物中达3
小时，然后至Spurr树脂中过夜。使用Reichert-Jung Ultracut E超薄切片机切下超薄切
片(70-90nm)，并且各自在TEM观察之前用乙酸双氧铀和柠檬酸铅后染色15分钟。胶束的
TEM图像使用FEI Tecnai G2F20电子显微镜以200keV的加速电压得到。为了制备TEM样
品，将数滴胶束溶液置于聚乙烯醇缩甲醛(formvar)/碳包被的200目铜网上并且在室温下
保持干燥。
[0222] 使用以上方法，通过TEM研究胶束的抗微生物行为的机理。图9为历经3小时周期后，粪肠球菌(标记为A1、A2和A3的TEM)和新型隐球菌(标记为B1、B2和B3的TEM)
的形态变化的一套TEM图像。标记为A1和B1的TEM图像是温育之前的。标记为A2和B2
的TEM图像是以致死剂量(1000mg/L)用实施例1温育之后的。标记为A3和B3的TEM图
像是以致死剂量(1000mg/L)用实施例3温育之后的。如图9图像A2和A3所示，微生物的
细胞壁和膜破裂，并且在用胶束处理之后观察到细胞裂解。在用胶束处理之后，如图9中标记为B2和B3的TEM图像所示，从微生物的损害的细胞壁和膜还观察到细胞质破裂。因此，
由实施例1和3形成的阳离子胶束容易通过静电相互作用与带负电的细胞壁相互作用。通
过细胞壁中胶束的质量和阳离子胶束与细胞壁之间的静电相互作用赋予的位阻抑制了细
胞壁合成和/或损坏细胞壁，引起细胞裂解。另外，胶束由于相对较大体积胶束的存在而可以容易地渗入有机体的细胞质膜，因此基于电穿孔和/或沉排模型(sinking raft model)
而不稳定膜，并且导致细胞死亡。
的形态变化的一套TEM图像。标记为A1和B1的TEM图像是温育之前的。标记为A2和B2
的TEM图像是以致死剂量(1000mg/L)用实施例1温育之后的。标记为A3和B3的TEM图
像是以致死剂量(1000mg/L)用实施例3温育之后的。如图9图像A2和A3所示，微生物的
细胞壁和膜破裂，并且在用胶束处理之后观察到细胞裂解。在用胶束处理之后，如图9中标记为B2和B3的TEM图像所示，从微生物的损害的细胞壁和膜还观察到细胞质破裂。因此，
由实施例1和3形成的阳离子胶束容易通过静电相互作用与带负电的细胞壁相互作用。通
过细胞壁中胶束的质量和阳离子胶束与细胞壁之间的静电相互作用赋予的位阻抑制了细
胞壁合成和/或损坏细胞壁，引起细胞裂解。另外，胶束由于相对较大体积胶束的存在而可以容易地渗入有机体的细胞质膜，因此基于电穿孔和/或沉排模型(sinking raft model)
而不稳定膜，并且导致细胞死亡。
[0223] II.具有刚性(shape-persistent)部分的抗微生物聚合物
[0224] 双(4-氨基苄基)对苯二甲酰胺(terephthalamide)(BAMT)的制备
[0225]
[0226] 在schlenk管中放入聚(亚乙基对苯二甲酸酯)(PET)片(1.92g，3mm×3mm；由再循环的PET饮料瓶得到)、对氨基苄胺(3.5mL，30.8mmol)、1，5，7-三氮杂二环[4.4.0]
癸-5-烯(TBD：147mg，1.1mmol)和搅拌棒。将不均匀混合物在氮气气氛下在120℃下加
热20小时并且使其冷却至室温。将未反应的过量胺用乙酸乙酯和THF从粗产物中洗涤
出数次。将残留物在真空下干燥，得到足以用于以下步骤的清洁BAMT(2.57g，69％)。1H
NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ8.97(t，2H；NH)，7.93(s，4H；Ph)，6.99(d，2H；Ph)，6.51(d，2H；
Ph)，4.97(s，4H；NH2)，4.30(d，4H；CH2)。13C NMR(125MHz，DMSO-d6)：δ165.4，147.6，136.7，
128.4，127.3，126.4，113.8，42.5。
癸-5-烯(TBD：147mg，1.1mmol)和搅拌棒。将不均匀混合物在氮气气氛下在120℃下加
热20小时并且使其冷却至室温。将未反应的过量胺用乙酸乙酯和THF从粗产物中洗涤
出数次。将残留物在真空下干燥，得到足以用于以下步骤的清洁BAMT(2.57g，69％)。1H
NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ8.97(t，2H；NH)，7.93(s，4H；Ph)，6.99(d，2H；Ph)，6.51(d，2H；
Ph)，4.97(s，4H；NH2)，4.30(d，4H；CH2)。13C NMR(125MHz，DMSO-d6)：δ165.4，147.6，136.7，
128.4，127.3，126.4，113.8，42.5。
[0227] 双(4-氨基苯基)对苯二甲酰胺(BAPT)的制备
[0228]
[0229] 在schlenk管中放入PET片(1.96g)、对-苯二胺(3.42g，33.5mmol)、TBD(143mg，1.0mmol)和搅拌棒。将不均匀混合物在氮气气氛下在160℃下加热66小时并且使其冷
却至室温。将未反应的过量胺用乙酸乙酯和THF从粗产物中洗涤出数次。将残留物在真
1
空下干燥，得到足以用于以下步骤的清洁BAPT(2.42g，68％)。H NMR(400MHz，DMSO-d6)
13
δ10.0(s，2H；NH)，8.02(s，4H；Ph)，7.39(d，2H；Ph)，6.55(d，2H；Ph)，5.00(s，4H；NH2)。 C NMR(125MHz，DMSO-d6)：δ164.0，145.4，137.4，127.9，127.4，122.3，113.7。
却至室温。将未反应的过量胺用乙酸乙酯和THF从粗产物中洗涤出数次。将残留物在真
1
空下干燥，得到足以用于以下步骤的清洁BAPT(2.42g，68％)。H NMR(400MHz，DMSO-d6)
13
δ10.0(s，2H；NH)，8.02(s，4H；Ph)，7.39(d，2H；Ph)，6.55(d，2H；Ph)，5.00(s，4H；NH2)。 C NMR(125MHz，DMSO-d6)：δ164.0，145.4，137.4，127.9，127.4，122.3，113.7。
[0230] 双(4-(3-(5-羟基戊基)脲基)苄基)对苯二甲酰胺(HPUBT)的制备
[0231]
[0232] 在双(五氟苯基)碳酸酯(1.0g，2.53mmol)的DMF溶液(4mL)中加入BAMT(0.37g，1.0mmol)的DMF(4mL)溶液。将反应混合物在室温下搅拌1小时，加入5-氨基-1-戊
醇(0.45mL，4.15mmol)，并且将混合物保持搅拌另外2小时。将甲醇(200mL)加入至混
合物中以搅拌3小时，其中仅产物沉淀。然后将沉淀物过滤并且在真空中在80℃下干
燥，得到HPUBT，为微黄色固体(0.56g，89％)。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.09(t，2H；
PhNH)，8.37(s，2H；PhCONH)，7.95(s，4H；Ph)，7.32(d，4H；Ph)，7.17(d，4H；Ph)，6.08(t，
2H；NHCH2)，4.43-4.34(m，6H；PhCH2NH 和 OH)，3.38(q，4H；CH2OH)，3.05(q，4H；NHCH2CH2)，
13
1.47-1.35(m，8H；CH2)，1.34-1.23(m，4H；CH2)。 C NMR(125MHz，DMSO-d6)：δ165.4，155.1，
139.3，136.6，131.8，127.7，127.2，117.4，60.6，42.3，32.2，29.6，22.9。
醇(0.45mL，4.15mmol)，并且将混合物保持搅拌另外2小时。将甲醇(200mL)加入至混
合物中以搅拌3小时，其中仅产物沉淀。然后将沉淀物过滤并且在真空中在80℃下干
燥，得到HPUBT，为微黄色固体(0.56g，89％)。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.09(t，2H；
PhNH)，8.37(s，2H；PhCONH)，7.95(s，4H；Ph)，7.32(d，4H；Ph)，7.17(d，4H；Ph)，6.08(t，
2H；NHCH2)，4.43-4.34(m，6H；PhCH2NH 和 OH)，3.38(q，4H；CH2OH)，3.05(q，4H；NHCH2CH2)，
13
1.47-1.35(m，8H；CH2)，1.34-1.23(m，4H；CH2)。 C NMR(125MHz，DMSO-d6)：δ165.4，155.1，
139.3，136.6，131.8，127.7，127.2，117.4，60.6，42.3，32.2，29.6，22.9。
[0233] 双(4-(3-(5-羟基戊基)脲基)苯基)对苯二甲酰胺(HPUPT)的制备
[0234]
[0235] 该化合物通过与用于HPUBT的相同方法使用BAPT代替BAMT得到。产物作为灰1
色固体得到(0.44g，72％)。H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ10.3(s，2H；PhNH)，8.39(s，2H；
PhCONH)，8.06(s，4H；Ph)，7.63(d，4H；Ph)，7.37(d，4H；Ph)，6.10(t，2H；NHCH2)，4.38(t，
2H；OH)，3.40(q，4H；CH2OH)，3.07(q，4H；CH2NH)，1.50-1.36(m，8H；CH2)，1.36-1.25(m，4H；
13
CH2)。C NMR(125MHz，DMSO-d6)：δ164.3，155.2，137.4，136.8，132.4，127.5，121.1，117.7，
60.6，32.2，29.7，22.9。
色固体得到(0.44g，72％)。H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ10.3(s，2H；PhNH)，8.39(s，2H；
PhCONH)，8.06(s，4H；Ph)，7.63(d，4H；Ph)，7.37(d，4H；Ph)，6.10(t，2H；NHCH2)，4.38(t，
2H；OH)，3.40(q，4H；CH2OH)，3.07(q，4H；CH2NH)，1.50-1.36(m，8H；CH2)，1.36-1.25(m，4H；
13
CH2)。C NMR(125MHz，DMSO-d6)：δ164.3，155.2，137.4，136.8，132.4，127.5，121.1，117.7，
60.6，32.2，29.7，22.9。
[0236] HPUBT-[P(LLA)]2的制备。通过HPUBT引发的L-丙交酯(LLA)的ROP
[0237]
[0238] 在手套箱中，将HPUBT(63mg，0.10mmol)和1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU；1.7mg，0.01mmol)溶于干燥的DMSO(1.0mL)中，并且伴随轻微搅拌使其均匀。将
L-丙交酯(302mg，2.1mmol)和N-(3，5-双(三氟甲基)苯基-N’-环己基硫脲(TU；37mg，
0.1mmol)的溶液(1.0mL)合并入引发剂/催化剂溶液中并且将混合物在室温下搅拌5
小时([LA]/[HPUBT]＝21，～80％转化)，通过加入苯甲酸(11.6mg，0.09mmol)猝灭，
并且在2-丙醇(240mg，66％)中沉淀。GPC(THF，PS标准)：Mn＝6100，PDI＝1.09。1H
NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.08(t，2H；PhNH)，8.37(s，2H；CONH)，7.95(s，4H；Ph)，7.32(d，
4H；Ph)，7.17(d，4H；Ph)，6.09(t，2H；NHCH2)，5.26-5.05(m， ～ 40H；CHPLA)，4.39(d，4H；
NHCH2)，4.20(q，2H；CHPLA端 基)，4.14-4.02(m，4H；CH2O)，3.05(q，4H；NHCH2)，1.66-1.53(m，
4H；CH2)，1.53-1.35(m，～124H；CH3PLA和CH2)，1.36-1.23(m，10H；CH2和CH3PLA端基)。
L-丙交酯(302mg，2.1mmol)和N-(3，5-双(三氟甲基)苯基-N’-环己基硫脲(TU；37mg，
0.1mmol)的溶液(1.0mL)合并入引发剂/催化剂溶液中并且将混合物在室温下搅拌5
小时([LA]/[HPUBT]＝21，～80％转化)，通过加入苯甲酸(11.6mg，0.09mmol)猝灭，
并且在2-丙醇(240mg，66％)中沉淀。GPC(THF，PS标准)：Mn＝6100，PDI＝1.09。1H
NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.08(t，2H；PhNH)，8.37(s，2H；CONH)，7.95(s，4H；Ph)，7.32(d，
4H；Ph)，7.17(d，4H；Ph)，6.09(t，2H；NHCH2)，5.26-5.05(m， ～ 40H；CHPLA)，4.39(d，4H；
NHCH2)，4.20(q，2H；CHPLA端 基)，4.14-4.02(m，4H；CH2O)，3.05(q，4H；NHCH2)，1.66-1.53(m，
4H；CH2)，1.53-1.35(m，～124H；CH3PLA和CH2)，1.36-1.23(m，10H；CH2和CH3PLA端基)。
[0239] HPUPT-[P(LLA)]2的制备。通过HPUPT引发的L-丙交酯的ROP
[0240]
[0241] ROP通过与关于HPUBT-P(LLA)所述相同的方法使用HPUPT代替HPUBT进行(～1
90％转化，237mg，65％)。GPC(THF，PS标准)：Mn＝5900，PDI＝1.22。H NMR(400MHz，
DMSO-d6)：δ10.3(s，2H；PhNH)，8.39(s，2H；CONH)，8.06(s，4H；Ph)，7.62(d，4H；Ph)，
7.37(d，4H；Ph)，6.12(s，2H；NHCH2)，5.21-5.19(m，～40H；CHPLA)，4.26-4.02(m，6H；CHPLA端基和CH2O)，3.07(q，4H；NHCH2)，1.67-1.55(m，4H；CH2)，1.54-1.37(m，～124H；CH3PLA和CH2)，
1.37-1.23(m，10H；CH2和CH3PLA端基)。
90％转化，237mg，65％)。GPC(THF，PS标准)：Mn＝5900，PDI＝1.22。H NMR(400MHz，
DMSO-d6)：δ10.3(s，2H；PhNH)，8.39(s，2H；CONH)，8.06(s，4H；Ph)，7.62(d，4H；Ph)，
7.37(d，4H；Ph)，6.12(s，2H；NHCH2)，5.21-5.19(m，～40H；CHPLA)，4.26-4.02(m，6H；CHPLA端基和CH2O)，3.07(q，4H；NHCH2)，1.67-1.55(m，4H；CH2)，1.54-1.37(m，～124H；CH3PLA和CH2)，
1.37-1.23(m，10H；CH2和CH3PLA端基)。
[0242] 乙酰基封端的前体嵌段共聚物HPUBT-[P(LLA)n/2-b-P(MTCOPrBr)m/2Ac]2的制备
[0243]
[0244] 第一嵌段共聚物通过使用HPUBT-[P(LLA)]2引发2-(3-溴丙基)氧基羰基-2-甲基三亚甲基碳酸酯(MTCOPrBr)的ROP而形成。将第一嵌段共聚物用乙酰基封端。因此，
将HPUBT-[P(LLA)]2(155mg，[OH] ＝ 0.08mmol)、MTCOPrBr(282mg，1.0mmol)、TU(10.5mg，
0.03mmol)溶于干燥的二氯甲烷(2.0mL)中并且在手套箱中在室温下转移至含有
DBU(3.8mg，0.02mmol)的小瓶中以进行ROP达2.5小时([MTCOPrBr]/[OH]＝12)。将乙
酸酐(59mg，0.6mmol)加入至混合物中以将反应猝灭并且封住末端羟基(～90％转化)。
将混合物搅拌60小时，在冷甲醇中沉淀，分离并且在真空中干燥20小时，得到以上前体
嵌段共聚物HPUBT-[P(LLA)-b-P(MTCOPrBr)Ac]2(390mg，89％)。GPC(THF，PS标准)：Mn
＝9400，PDI＝1.23。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.08(t，2H；PhNH)，8.39(s，2H；CONH)，
7.95(s，4H；Ph)，7.32(d，4H；Ph)，7.16(d，4H；Ph)，6.12(s，2H；NHCH2)，5.26-5.02(m， ～
40H；CHPLA)，4.39(d，4H；NHCH2)，4.33-4.00(m，～144H；CH2OPCBP 和CH2O)，3.58-3.49(m，～
45H；CH2BrPCBP)，3.05(q，4H；NHCH2)，2.16-2.04(m，～49H；CH2PCBP和CH3端基)，1.64-1.53(m，
4H；CH2)，1.52-1.35(m，～130H；CH3PLA和CH2)，1.36-1.26(m，4H；CH2)，1.23-1.13(s，～70H；
CH3PCBP)。
将HPUBT-[P(LLA)]2(155mg，[OH] ＝ 0.08mmol)、MTCOPrBr(282mg，1.0mmol)、TU(10.5mg，
0.03mmol)溶于干燥的二氯甲烷(2.0mL)中并且在手套箱中在室温下转移至含有
DBU(3.8mg，0.02mmol)的小瓶中以进行ROP达2.5小时([MTCOPrBr]/[OH]＝12)。将乙
酸酐(59mg，0.6mmol)加入至混合物中以将反应猝灭并且封住末端羟基(～90％转化)。
将混合物搅拌60小时，在冷甲醇中沉淀，分离并且在真空中干燥20小时，得到以上前体
嵌段共聚物HPUBT-[P(LLA)-b-P(MTCOPrBr)Ac]2(390mg，89％)。GPC(THF，PS标准)：Mn
＝9400，PDI＝1.23。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.08(t，2H；PhNH)，8.39(s，2H；CONH)，
7.95(s，4H；Ph)，7.32(d，4H；Ph)，7.16(d，4H；Ph)，6.12(s，2H；NHCH2)，5.26-5.02(m， ～
40H；CHPLA)，4.39(d，4H；NHCH2)，4.33-4.00(m，～144H；CH2OPCBP 和CH2O)，3.58-3.49(m，～
45H；CH2BrPCBP)，3.05(q，4H；NHCH2)，2.16-2.04(m，～49H；CH2PCBP和CH3端基)，1.64-1.53(m，
4H；CH2)，1.52-1.35(m，～130H；CH3PLA和CH2)，1.36-1.26(m，4H；CH2)，1.23-1.13(s，～70H；
CH3PCBP)。
[0245] 乙酰基封端的前体嵌段共聚物HPUPT-[P(LLA)-b-P(MTCOPrBr)Ac]2的制备
[0246]
[0247] 第一嵌段共聚物由HPUPT-[P(LLA)]2引发2-(3-溴丙基)氧基羰基-2-甲基三亚甲基碳酸酯(MTCOPrBr)的ROP而形成。将该前体嵌段共聚物用乙酰基封端。因此，ROP通
过与以上关于HPUBT-[P(LLA)-b-P(MTCOPrBr)Ac]2所述的相同方法使用HPUPT-[P(LLA)]2
代替HPUBT-[P(LLA)]2作为引发剂而进行(～88％转化，324mg，74％)。GPC(THF，
1
PS 标 准 )：Mn ＝ 9900，PDI ＝ 1.26。H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ10.2(s，2H；PhNH)，
8.44(s，2H；CONH)，8.06(s，4H；Ph)，7.62(d，4H；Ph)，7.37(d，4H；Ph)，6.17(s，2H；NHCH2)，
5.25-5.00(m，～40H；CHPLA)，4.35-4.03(m，～151H；CH2OPCBP和CH2O)，3.58-3.47(m，～49H；
CH2BrPCBP)，3.07(q，4H；NHCH2)，2.16-2.04(m，～ 48H；CH2PCBP 和 CH3端 基)1.67-1.55(m，4H；
CH2)，1.52-1.36(m，～128H；CH3PLA和 CH2)，1.36-1.28(m，4H；CH2)，1.23-1.12(s，～ 75H；
CH3PCBP)。
过与以上关于HPUBT-[P(LLA)-b-P(MTCOPrBr)Ac]2所述的相同方法使用HPUPT-[P(LLA)]2
代替HPUBT-[P(LLA)]2作为引发剂而进行(～88％转化，324mg，74％)。GPC(THF，
1
PS 标 准 )：Mn ＝ 9900，PDI ＝ 1.26。H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ10.2(s，2H；PhNH)，
8.44(s，2H；CONH)，8.06(s，4H；Ph)，7.62(d，4H；Ph)，7.37(d，4H；Ph)，6.17(s，2H；NHCH2)，
5.25-5.00(m，～40H；CHPLA)，4.35-4.03(m，～151H；CH2OPCBP和CH2O)，3.58-3.47(m，～49H；
CH2BrPCBP)，3.07(q，4H；NHCH2)，2.16-2.04(m，～ 48H；CH2PCBP 和 CH3端 基)1.67-1.55(m，4H；
CH2)，1.52-1.36(m，～128H；CH3PLA和 CH2)，1.36-1.28(m，4H；CH2)，1.23-1.12(s，～ 75H；
CH3PCBP)。
[0248] 实施例4：HPUBT-[P(LLA)-b-P(MTCOPrBr)Ac]2的季铵化
[0249]
[0250] 将三甲胺气体(274mg，4.6mmol)装入浸入干冰/丙酮浴中的HPUBT-[P(LLA)n/2-b-P(MTCOPrBr)m/2Ac]2(390mg，[Br]＝0.9mmol)的乙腈和DMF(4+2mL)混合溶液中。
然后将溶液温至室温并且保持搅拌18小时，然后在真空下除去乙腈和过量气体。将浓
残留物在THF中沉淀，分离并且在真空中干燥，得到阳离子嵌段共聚物HPUBT-[P(LLA)
n/2-b-P(MTCOPrBrm/2＊NMe3)Ac]2，下文中称为实施例4(324mg，73％)。在上式中，n＝10，m＝12。式中MTCOPrBr后的“＊”表示NMe3形成了具有通过MTCOPrBr形成的含卤化物
1
的重复单元的季盐。H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.09(s，2H；PhNH)，8.43(s，2H；CONH)，
7.95(s，4H；Ph)，7.32(d，4H；Ph)，7.16(d，4H；Ph)，6.16(s，2H；NHCH2)，5.27-5.02(m， ～+
40H；CHPLA)，4.44-4.00(m，～166H；NHCH2，CH2OPCPAB和CH2O)，3.52-3.38(m，～52H；CH2NPCPAB)，+
3.22-2.99(m，～ 234H；NCH3 PCPAB 和 NHCH2)，2.14-1.96(m，～ 51H；CH2PCPAB 和 CH3端 基)，
1.66-1.53(m，4H；CH2)，1.53-1.35(m， ～ 117H；CH3PLA 和 CH2)，1.33-1.25(m，4H；CH2)，
1.26-1.14(s，～80H；CH3PCPAB)。97％季铵化；Mn＝12,000g/mol(NMR)。
然后将溶液温至室温并且保持搅拌18小时，然后在真空下除去乙腈和过量气体。将浓
残留物在THF中沉淀，分离并且在真空中干燥，得到阳离子嵌段共聚物HPUBT-[P(LLA)
n/2-b-P(MTCOPrBrm/2＊NMe3)Ac]2，下文中称为实施例4(324mg，73％)。在上式中，n＝10，m＝12。式中MTCOPrBr后的“＊”表示NMe3形成了具有通过MTCOPrBr形成的含卤化物
1
的重复单元的季盐。H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ9.09(s，2H；PhNH)，8.43(s，2H；CONH)，
7.95(s，4H；Ph)，7.32(d，4H；Ph)，7.16(d，4H；Ph)，6.16(s，2H；NHCH2)，5.27-5.02(m， ～+
40H；CHPLA)，4.44-4.00(m，～166H；NHCH2，CH2OPCPAB和CH2O)，3.52-3.38(m，～52H；CH2NPCPAB)，+
3.22-2.99(m，～ 234H；NCH3 PCPAB 和 NHCH2)，2.14-1.96(m，～ 51H；CH2PCPAB 和 CH3端 基)，
1.66-1.53(m，4H；CH2)，1.53-1.35(m， ～ 117H；CH3PLA 和 CH2)，1.33-1.25(m，4H；CH2)，
1.26-1.14(s，～80H；CH3PCPAB)。97％季铵化；Mn＝12,000g/mol(NMR)。
[0251] 实施例5：HPUPT-[P(LLA)-b-P(MTCOPrBr)Ac]2的季铵化
[0252]
[0253] 将 三 甲 胺 气 体(246mg，4.2mmol) 装 入 浸 入 干 冰 / 丙 酮 浴 中 的HPUPT-[P(LLA)-b-P(MTCOPrBr)Ac]2(324mg，[Br]＝0.8mmol)的乙腈 和DMF(4+2mL)混
合溶液中。然后将溶液温至室温并且保持搅拌18小时，然后在真空下除去乙腈和过量气
体。将浓残留物在THF中沉淀，分离并且在真空中干燥，得到阳离子嵌段共聚物HPUPT-
+ -
[P(LLA)-b-P(MTCOPrNMe3Br)Ac]2，下文中称为实施例5(314mg，85％)。在上式中，n＝
1
10，m ＝ 12。H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ10.3(s，2H；PhNH)，8.46(s，2H；CONH)，8.07(s，
4H；Ph)，7.63(d，4H；Ph)，7.37(d，4H；Ph)，6.19(s，2H；NHCH2)，5.35-5.01(m，～40H；CHPLA)，+
4.56-4.00(m，～137H；CH2OPCPAB和CH2O)，3.59-3.43(m，～59H；CH2NPCPAB)，3.28-3.02(m，～+
208H；NCH3PCPAB和NHCH2)，2.16-1.99(m，～52H；CH2PCPAB和CH3端基)，1.66-1.55(m，4H；CH2)，
1.55-1.37(m，～114H；CH3PLA和CH2)，1.36-1.15(m，～79H；CH2和CH3PCBAB)。93％季铵化；Mn＝11800g/mol(NMR)。
合溶液中。然后将溶液温至室温并且保持搅拌18小时，然后在真空下除去乙腈和过量气
体。将浓残留物在THF中沉淀，分离并且在真空中干燥，得到阳离子嵌段共聚物HPUPT-
+ -
[P(LLA)-b-P(MTCOPrNMe3Br)Ac]2，下文中称为实施例5(314mg，85％)。在上式中，n＝
1
10，m ＝ 12。H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ10.3(s，2H；PhNH)，8.46(s，2H；CONH)，8.07(s，
4H；Ph)，7.63(d，4H；Ph)，7.37(d，4H；Ph)，6.19(s，2H；NHCH2)，5.35-5.01(m，～40H；CHPLA)，+
4.56-4.00(m，～137H；CH2OPCPAB和CH2O)，3.59-3.43(m，～59H；CH2NPCPAB)，3.28-3.02(m，～+
208H；NCH3PCPAB和NHCH2)，2.16-1.99(m，～52H；CH2PCPAB和CH3端基)，1.66-1.55(m，4H；CH2)，
1.55-1.37(m，～114H；CH3PLA和CH2)，1.36-1.15(m，～79H；CH2和CH3PCBAB)。93％季铵化；Mn＝11800g/mol(NMR)。
[0254] 阳离子嵌段共聚物实施例4和5的性质显示于表9中。
[0255] 表9.
[0256]
[0257]
[0258] 实施例4和5的抗微生物阳离子嵌段共聚物分别包含衍生自HPUBT和HPUPT引发剂的刚性部分。衍生自较不刚性的HPUBT引发剂的实施例4在水中形成杆状纳米结构，如
图10的TEM所示。衍生自更受限制的HPUPT引发剂的实施例5通过直接溶于水中而形成
球形胶束，如图11的TEM所示。
图10的TEM所示。衍生自更受限制的HPUPT引发剂的实施例5通过直接溶于水中而形成
球形胶束，如图11的TEM所示。
[0259] 实施例4和5(即溶血和TEM分析)和纳米结构的物理化学和生物表征使用与如上所示关于实施例1至3所用那些相同的方法进行。
[0260] 由动态光散射测量的实施例4胶束的粒度在1000和3000mg/L的浓度下分别为97nm和209nm，并且实施例5球形胶束在1000mg/L下为20nm。实施例4胶束的ζ电势在
1000和3000mg/L下分别为67和57mV，并且实施例5球形胶束在1000mg/L下为69mV。
1000和3000mg/L下分别为67和57mV，并且实施例5球形胶束在1000mg/L下为69mV。
[0261] 实施例4(图12)和实施例5(图13)有效地杀灭枯草杆菌，并且它们的MIC值是相同的，为62.5mg/L。重要的是它们不会导致溶血直至3000mg/L的浓度(图14)，该浓度
非常高于MIC。因此，包含刚性部分的这些阳离子嵌段聚合物由于它们的无毒性和强抗微生物活性可以成为有希望的抗微生物剂。
非常高于MIC。因此，包含刚性部分的这些阳离子嵌段聚合物由于它们的无毒性和强抗微生物活性可以成为有希望的抗微生物剂。
[0262] 用阳离子嵌段共聚物实施例1至5形成的胶束具有约20nm至约402nm的平均粒度，并且具有约4微摩尔/L至约66微摩尔/L的MIC，其中摩尔数基于阳离子嵌段共聚物的
Mn。实施例1至3的CMC为约15μg/mL至约70.8μg/mL。
Mn。实施例1至3的CMC为约15μg/mL至约70.8μg/mL。
[0263] 其它前体和阳离子聚合物
[0264] 实施例6：MTCOPrCl的聚合
[0265]
[0266] 将MTCOPrCl(501mg，2.1mmol)、BnMPA(4.7mg，0.02mmol，引发剂)和TU(37.2mg，0.1mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(15.2mg，0.1mmol)的小
瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝100)。2小时后，将乙酸酐(72.4mg，0.71mmol)加
入至混合物中并且将混合物搅拌48小时(转化～95％)。然后将溶液在冷甲醇中沉淀
两次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：466mg(93％)，GPC(THF)：Mn 12200g/
1
mol，PDI 1.17，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.39-7.29(m，5H；Ph)，5.16(s，2H；PhCH2)，
4.38-4.19(br，～350H；CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.64-3.55(m，～117H；CH2Cl聚合物)，
2.15-2.07(m，～114H；CH2聚合物)，2.06(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.27(br，～169H；CH3聚合物)。
瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝100)。2小时后，将乙酸酐(72.4mg，0.71mmol)加
入至混合物中并且将混合物搅拌48小时(转化～95％)。然后将溶液在冷甲醇中沉淀
两次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：466mg(93％)，GPC(THF)：Mn 12200g/
1
mol，PDI 1.17，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.39-7.29(m，5H；Ph)，5.16(s，2H；PhCH2)，
4.38-4.19(br，～350H；CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.64-3.55(m，～117H；CH2Cl聚合物)，
2.15-2.07(m，～114H；CH2聚合物)，2.06(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.27(br，～169H；CH3聚合物)。
[0267] 实施例7：MTCOPrBr的聚合。
[0268]
[0269] 将MTCOPrBr(280mg，1.0mmol)、BnMPA(4.5mg，0.02mmol，引发剂)和TU(9.8mg，0.026mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(3.9mg，0.026mmol)的
小瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝50)。1小时后，将乙酸酐(19.2mg，0.18mmol)加
入至混合物中并且搅拌75小时(转化94％)。然后将溶液在冷甲醇中沉淀两次，并且将沉
1
淀物离心并且在真空中干燥。收率：233mg(82％)，GPC(THF)：Mn 11700g/mol，PDI 1.11，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.41-7.28(m，5H；Ph)，5.17(s，2H；PhCH2)，4.41-4.14(m，～ 313H；
CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.55-3.36(m，～98H；CH2Br聚合物)，2.26-2.12(m，～97H；CH2聚合物)，
2.06(s，6H；OCH3端基)，1.36-1.17(m，～152H；CH3聚合物)。
小瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝50)。1小时后，将乙酸酐(19.2mg，0.18mmol)加
入至混合物中并且搅拌75小时(转化94％)。然后将溶液在冷甲醇中沉淀两次，并且将沉
1
淀物离心并且在真空中干燥。收率：233mg(82％)，GPC(THF)：Mn 11700g/mol，PDI 1.11，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.41-7.28(m，5H；Ph)，5.17(s，2H；PhCH2)，4.41-4.14(m，～ 313H；
CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.55-3.36(m，～98H；CH2Br聚合物)，2.26-2.12(m，～97H；CH2聚合物)，
2.06(s，6H；OCH3端基)，1.36-1.17(m，～152H；CH3聚合物)。
[0270] 实施例8：MTCOEtI的聚合
[0271]
[0272] 将MTCOEtI(312mg，1.0mmol)、BnMPA(4.4mg，0.02mmol，引 发剂)和 TU(9.4mg，0.03mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(3.3mg，0.02mmol)的小
瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝51)。2小时后，将乙酸酐(107.2mg，1.05mmol)加
入至混合物中并且搅拌2夜(转化94％)。然后将溶液在冷甲醇中沉淀两次，并且将沉
淀物离心并且在真空中干燥。收率：268mg(86％)，GPC(THF)：Mn 10500g/mol，PDI 1.22，
1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.37-7.31(m，5H；Ph)，5.17(s，2H；PhCH2)，4.44-4.36(m，～92H；
OCH2聚合物)，4.36-4.24(m，～178H；CH2OCOO聚合物)，3.35-3.27(m，～89H；CH2I聚合物)，
2.07(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.34-1.24(br，～144H；CH3聚合物)。
瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝51)。2小时后，将乙酸酐(107.2mg，1.05mmol)加
入至混合物中并且搅拌2夜(转化94％)。然后将溶液在冷甲醇中沉淀两次，并且将沉
淀物离心并且在真空中干燥。收率：268mg(86％)，GPC(THF)：Mn 10500g/mol，PDI 1.22，
1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.37-7.31(m，5H；Ph)，5.17(s，2H；PhCH2)，4.44-4.36(m，～92H；
OCH2聚合物)，4.36-4.24(m，～178H；CH2OCOO聚合物)，3.35-3.27(m，～89H；CH2I聚合物)，
2.07(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.34-1.24(br，～144H；CH3聚合物)。
[0273] 实施例9：TMC和MTCOPrCl的嵌段聚合
[0274]
[0275] 将TMC(108mg，1.0mmol，指定为M1)、BnMPA(11mg，0.05mmol)和TU(17.5mg，0.05mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(7.3mg，0.05mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合([M1]0/[I]0＝20)。在通过NMR证实第一单体(M1)完全消耗(3小时，转
化97％)后，将反应混合物转移至含有MTCOPrCl(603mg，2.55mmol)、用于第二聚合的第二
单体M2([M2]0/[I]0＝50)的小瓶中，并且搅拌另外18小时(转化96％)。然后将乙酸酐
(117mg，1.15mmol)加入至混合物中并且搅拌2夜。然后将溶液在冷甲醇中沉淀2次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：640mg(90％)，GPC(THF)：Mn 12000g/mol，PDI 1.19，
1
H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.38-7.30(m，5H；Ph)，5.17(s，2H；PhCH2)，4.33-4.26(m，～ 208H；
CH2OCOO，OCH2P(MTCprCl))，4.26-4.20(m，～70H，CH2OCOOPTMC)，3.63-3.56(m，～73H；CH2ClP(MTCprCl))，
2.15-2.00(m，～111H；CH2 P(MTCprCl)，CH2 PTMC，OCH3乙酰端基)，1.27(br，～107H，CH3P(MTCprCl))。
化97％)后，将反应混合物转移至含有MTCOPrCl(603mg，2.55mmol)、用于第二聚合的第二
单体M2([M2]0/[I]0＝50)的小瓶中，并且搅拌另外18小时(转化96％)。然后将乙酸酐
(117mg，1.15mmol)加入至混合物中并且搅拌2夜。然后将溶液在冷甲醇中沉淀2次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：640mg(90％)，GPC(THF)：Mn 12000g/mol，PDI 1.19，
1
H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.38-7.30(m，5H；Ph)，5.17(s，2H；PhCH2)，4.33-4.26(m，～ 208H；
CH2OCOO，OCH2P(MTCprCl))，4.26-4.20(m，～70H，CH2OCOOPTMC)，3.63-3.56(m，～73H；CH2ClP(MTCprCl))，
2.15-2.00(m，～111H；CH2 P(MTCprCl)，CH2 PTMC，OCH3乙酰端基)，1.27(br，～107H，CH3P(MTCprCl))。
[0276] 聚酯-聚碳酸酯嵌段共聚物
[0277] 实施例10：LLA和MTCOPrBr的嵌段聚合
[0278] 在以下制备中，未显示L-丙交酯(LLA)的立体化学。
[0279]
[0280] 将L-丙交酯(146mg，1.0mmol)(LLA)、BnMPA(12mg，0.05mmol)和TU(9.0mg，0.024mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有(-)-鹰爪豆碱(3.0mg，0.013mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合([M1]0/[I]0＝20)。在NMR证实第一单体完全消耗(1.5小时，转化96％)后，将含有聚酯的反应混合物转移至含有MTCOPrBr(427mg，1.52mmol)的小瓶中，将其进一步转移至含有TU(9.7mg，0.026mmol)和DBU(4.1mg，0.027mmol)的小瓶中用于第二聚合([M2]0/[I]0＝29)。将第二反应混合物搅拌另外1小时(转化97％)。然后将乙酸酐(205mg，2.01mmol)加入至混合物中并且搅拌2夜。然后将溶液在冷甲醇中沉淀2次，并且将沉淀物离心并且在
真空中干燥，提供聚酯-聚碳酸酯嵌段共聚物。收率：524mg(90％)，GPC (THF)：Mn 12200g/
1
mol，PDI 1.14，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.38-7.28(m，5H；Ph)，5.22-5.09(m，～35H；PhCH2，CH PLA)，4.38-4.19(m，～158H；CH2OCOO，OCH2P(MTCprBr))，3.48-3.41(m，～56H，CH2Br)，2.23-2.14(m，～
55H；CH2)，2.06(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.61-1.52(m，～106H；CH3PLA)，1.32-1.27(br，～86H，CH3P(MTCprBr))。
真空中干燥，提供聚酯-聚碳酸酯嵌段共聚物。收率：524mg(90％)，GPC (THF)：Mn 12200g/
1
mol，PDI 1.14，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.38-7.28(m，5H；Ph)，5.22-5.09(m，～35H；PhCH2，CH PLA)，4.38-4.19(m，～158H；CH2OCOO，OCH2P(MTCprBr))，3.48-3.41(m，～56H，CH2Br)，2.23-2.14(m，～
55H；CH2)，2.06(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.61-1.52(m，～106H；CH3PLA)，1.32-1.27(br，～86H，CH3P(MTCprBr))。
[0281] 实施例11：DLA和MTCOPrBr的嵌段聚合
[0282] 该聚合物通过与实施例10相同的方法制备，加入D-丙交酯(DLA)代替L-丙交酯(LLA)作为第一单体。收率：503mg(87％)，GPC(THF)：Mn 12400g/mol，PDI 1.13。
1
H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.38-7.28(m，5H；Ph)，5.22-5.09(m， ～ 39H；PhCH2，CHPLA)，
4.38-4.19(m，～195H；CH2OCOO，OCH2P(MTCprBr))，3.48-3.41(m，～63H，CH2Br)，2.23-2.14(m，～
62H；CH2)，2.06(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.61-1.52(m，～119H；CH3PLA)，1.32-1.27(br，～
97H，CH3P(MTCprBr))
1
H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.38-7.28(m，5H；Ph)，5.22-5.09(m， ～ 39H；PhCH2，CHPLA)，
4.38-4.19(m，～195H；CH2OCOO，OCH2P(MTCprBr))，3.48-3.41(m，～63H，CH2Br)，2.23-2.14(m，～
62H；CH2)，2.06(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.61-1.52(m，～119H；CH3PLA)，1.32-1.27(br，～
97H，CH3P(MTCprBr))
[0283] 无规聚碳酸酯共聚物
[0284] 实施例12：MTCOEt和MTCOPrBr的无规聚合
[0285]
[0286] 以上结构中的方括号表示衍生自MTCOPrBr或MTCOEt的重复单元可以结合于衍生自引发剂的亚单元以及乙酰基上。
[0287] 将MTCOPrBr(282mg，1.0mmol)、MTCOEt(188mg，1.0mmol)、BnMPA(9.0mg，0.04mmol)和TU(18.7mg，0.05mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(7.8mg，0.05mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝50)。2小时后，将乙酸酐(194mg，
1.90mmol)加入至混合物中并且搅拌2夜(转化93％)。然后将溶液在冷甲醇中沉淀两次，
并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：370mg(77％)，GPC(THF)：Mn 11400g/mol，PDI
1
1.20，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.37-7.31(m，5H；Ph)，5.16(s，2H；PhCH2)，4.35-4.24(m，～
247H；CH2OCOO，OCH2PMTC(prBr))，4.23-4.14(m， ～ 56H；OCH2PMTC(Et))，3.48-3.41(m， ～ 47H；
CH2Br)，2.23-2.14(m，～47H；CH2PMTC(prBr))，2.06(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.30-1.20(m，～
227H；CH3，CH2CH3PMTC(Et))。
1.90mmol)加入至混合物中并且搅拌2夜(转化93％)。然后将溶液在冷甲醇中沉淀两次，
并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：370mg(77％)，GPC(THF)：Mn 11400g/mol，PDI
1
1.20，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.37-7.31(m，5H；Ph)，5.16(s，2H；PhCH2)，4.35-4.24(m，～
247H；CH2OCOO，OCH2PMTC(prBr))，4.23-4.14(m， ～ 56H；OCH2PMTC(Et))，3.48-3.41(m， ～ 47H；
CH2Br)，2.23-2.14(m，～47H；CH2PMTC(prBr))，2.06(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.30-1.20(m，～
227H；CH3，CH2CH3PMTC(Et))。
[0288] 阳离子聚合物的制备
[0289] 将前阳离子卤素官能聚合物(即第一或起始ROP聚合物)与N，N，N’，N’-四甲基乙二胺(TMEDA)在DMSO中反应以提供相应的阳离子聚合物。观察数种双胺，但仅选择一种
叔胺作为可用的试剂，因为伯胺和仲胺导致聚碳酸酯骨架的显著减少。式中TMEDA或NMe3
前的“＊”表示叔胺形成具有含卤化物的重复单元的季盐。
叔胺作为可用的试剂，因为伯胺和仲胺导致聚碳酸酯骨架的显著减少。式中TMEDA或NMe3
前的“＊”表示叔胺形成具有含卤化物的重复单元的季盐。
[0290] 实施例13.
[0291]
[0292] 将实施例6的均聚物(427mg，[Cl]＝1.77mmol)溶于DMSO(8mL)中并且与TMEDA(1.1mL，7.22mmol)混合，在90℃下搅拌6小时。然后将混合物在THF中沉淀两
次，并且通过离心收集沉淀物并且在真空中干燥。收率：546mg(86％)，GPC(DMF)：Mn
1
11300g/mol，PDI 1.27，H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.42-7.32(br，5H；Ph)，5.19(s，2H；
+
PhCH2)，4.45-4.17(m，～252H；CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.63-3.44(br，～149H；CH2N 聚+
合物)，3.27-3.18(br，～210H；NCH3聚合物)，2.85-2.76(br，～73H；CH2N聚合物)，
2.36-2.30(br，～213H；NCH3聚合物)，2.28-2.17(br，～70H；CH2聚合物)，2.06(s，3H；OCH3乙酰端基)，1.34-1.25(br，～119H；CH3聚合物)，1.22(s，3H；CH3端基)。85％季铵化；Mn＝13,900g/mol(NMR)。
次，并且通过离心收集沉淀物并且在真空中干燥。收率：546mg(86％)，GPC(DMF)：Mn
1
11300g/mol，PDI 1.27，H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.42-7.32(br，5H；Ph)，5.19(s，2H；
+
PhCH2)，4.45-4.17(m，～252H；CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.63-3.44(br，～149H；CH2N 聚+
合物)，3.27-3.18(br，～210H；NCH3聚合物)，2.85-2.76(br，～73H；CH2N聚合物)，
2.36-2.30(br，～213H；NCH3聚合物)，2.28-2.17(br，～70H；CH2聚合物)，2.06(s，3H；OCH3乙酰端基)，1.34-1.25(br，～119H；CH3聚合物)，1.22(s，3H；CH3端基)。85％季铵化；Mn＝13,900g/mol(NMR)。
[0293] 实施例14：BnMPA-[P(MTCOPrBrn/2＊TMEDA)Ac]2
[0294]
[0295] 将TMEDA(0.38mL，2.5mmol)加入至实施例7中形成的聚合物(177mg，[Br]＝0.62mmol)的DMSO溶液(3mL)中。将溶液在室温下搅拌过夜，并且在THF中沉淀
1
两次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：220mg (88％)，H NMR(400MHz，
MeOH-d4)：δ7.42-7.30(br，5H；Ph)，5.20(s，2H；PhCH2)，4.46-4.13(m，～ 266H，CH2OCOO，+ +
OCH2聚合物)，3.66-3.42(br，～168H；CH2N 聚合物)，3.28-3.17(br，～243H；NCH3聚
合物)，2.87-2.75(br，～84H；NCH2聚合物)，2.37-2.29(br，～251H；NCH3聚合物)，
2.30-2.16(br，～85H；CH2聚合物)，2.07(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.37-1.23(br，～133H；
CH3聚合物)。93％季铵化；Mn＝17,500g/mol(NMR)。
1
两次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：220mg (88％)，H NMR(400MHz，
MeOH-d4)：δ7.42-7.30(br，5H；Ph)，5.20(s，2H；PhCH2)，4.46-4.13(m，～ 266H，CH2OCOO，+ +
OCH2聚合物)，3.66-3.42(br，～168H；CH2N 聚合物)，3.28-3.17(br，～243H；NCH3聚
合物)，2.87-2.75(br，～84H；NCH2聚合物)，2.37-2.29(br，～251H；NCH3聚合物)，
2.30-2.16(br，～85H；CH2聚合物)，2.07(s，6H；OCH3乙酰端基)，1.37-1.23(br，～133H；
CH3聚合物)。93％季铵化；Mn＝17,500g/mol(NMR)。
[0296] 实施例15：BnMPA-[P(MTCOEtIn/2＊TMEDA)Ac]2
[0297]
[0298] 该阳离子聚合物使用实施例14中所述相同方法制备，不同之处在于实施例8中1
制备的聚合物为201mg规模。收率：211mg(77％)，H NMR(400MHz，D2O)：δ7.49-7.31(m，
5H；Ph)，5.22(s，2H；PhCH2)，4.69-4.56(br，～68H；OCH2)，4.47-4.23(m，～176H；OCOCH2)，+ +
3.90-3.76(br，～74H；NCH2)，3.66-3.51(br，～78H；OCH2CH2N)，3.29-3.15(br，～220H；
+
NCH3)，2.93-2.82(br，～76H；NCH2)，2.33-2.23(br，～222H；NCH3)，2.07(s，6H；CH3乙酰基)，1.38-1.20(br，～124H；CH3)。90％季铵化；Mn＝17,400g/mol(NMR)。
制备的聚合物为201mg规模。收率：211mg(77％)，H NMR(400MHz，D2O)：δ7.49-7.31(m，
5H；Ph)，5.22(s，2H；PhCH2)，4.69-4.56(br，～68H；OCH2)，4.47-4.23(m，～176H；OCOCH2)，+ +
3.90-3.76(br，～74H；NCH2)，3.66-3.51(br，～78H；OCH2CH2N)，3.29-3.15(br，～220H；
+
NCH3)，2.93-2.82(br，～76H；NCH2)，2.33-2.23(br，～222H；NCH3)，2.07(s，6H；CH3乙酰基)，1.38-1.20(br，～124H；CH3)。90％季铵化；Mn＝17,400g/mol(NMR)。
[0299] 实施例16：BnMPA-[P(TMC)n/2-b-P(MTCOPrClm/2＊TMEDA)Ac]2
[0300]
[0301] 在实施例9中形成的聚合物(578mg，[Cl]＝1.93mmol)的DMSO溶液(10mL)中加入TMEDA(1.27mL，8.5mmol)。将反应混合物在90℃下搅拌6小时并且在THF中沉淀两次。将
沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：735mg(92％)，GPC(DMF)：Mn 15700g/mol，PDI 1.27，
1H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.41-7.32(br，5H；Ph)，5.19(br，2H；PhCH2)，4.48-4.13(br，～
388H；CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.65-3.45(br，～179H；CH2N+聚合物)，3.28-3.18(br，～
270H；N+CH3聚合物)，2.87-2.77(br，～88H；NCH2聚合物)，2.38-2.30(br，～272H；NCH3聚合物)，2.28-2.16(br，～88H；CH2聚合物)，2.08-1.98(m，～44H；CH2聚合物，OCH3乙酰端基)，1.35-1.25(br，～149H，CH3聚合物)。91％季铵化；Mn＝18,100g/mol(NMR)。
沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：735mg(92％)，GPC(DMF)：Mn 15700g/mol，PDI 1.27，
1H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.41-7.32(br，5H；Ph)，5.19(br，2H；PhCH2)，4.48-4.13(br，～
388H；CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.65-3.45(br，～179H；CH2N+聚合物)，3.28-3.18(br，～
270H；N+CH3聚合物)，2.87-2.77(br，～88H；NCH2聚合物)，2.38-2.30(br，～272H；NCH3聚合物)，2.28-2.16(br，～88H；CH2聚合物)，2.08-1.98(m，～44H；CH2聚合物，OCH3乙酰端基)，1.35-1.25(br，～149H，CH3聚合物)。91％季铵化；Mn＝18,100g/mol(NMR)。
[0302] 实施例17：BnMPA-[P(LLA)n/2-b-P(MTCOPrBrm/2＊TMEDA)Ac]2
[0303]
[0304] 将实施例10中形成的聚合物(406mg，[Br]＝1.07mmol)和TMEDA(0.65mL，4.3mmol)在DMSO(4.0mL)中混合，在室温下搅拌过夜并且在THF中沉淀两次。将沉淀物离
心并且在真空中干燥。收率：515mg(97％)，1H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.42-7.30(br，5H；
Ph引发剂)，5.29-5.11(m，～42H；PhCH2引发剂，CHPLA)，4.49-4.15(br，～204H，CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.67-3.43(br，～123H，CH2N+聚合物)，3.29-3.15(br，～177H，N+CH3聚
合物)，2.85-2.74(br，～61H，NCH2聚合物)，2.37-2.28(br，～189H，NCH3聚合物)，
2.29-2.15(br，～62H，CH2聚合物)，2.06(s，6H，OCH3乙酰端基)，1.60-1.50(m，～128H；
CH3PLA)，1.35-1.24(br，～103H，CH3)。90％季铵化；Mn＝16,500g/mol(NMR)。
心并且在真空中干燥。收率：515mg(97％)，1H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.42-7.30(br，5H；
Ph引发剂)，5.29-5.11(m，～42H；PhCH2引发剂，CHPLA)，4.49-4.15(br，～204H，CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.67-3.43(br，～123H，CH2N+聚合物)，3.29-3.15(br，～177H，N+CH3聚
合物)，2.85-2.74(br，～61H，NCH2聚合物)，2.37-2.28(br，～189H，NCH3聚合物)，
2.29-2.15(br，～62H，CH2聚合物)，2.06(s，6H，OCH3乙酰端基)，1.60-1.50(m，～128H；
CH3PLA)，1.35-1.24(br，～103H，CH3)。90％季铵化；Mn＝16,500g/mol(NMR)。
[0305] 实施例18：BnMPA-[P(DLA)n/2-b-P(MTCOPrBrm/2＊TMEDA)Ac]2
[0306] 将来自实施例11的该聚合物根据实施例16中所用的方法用TMEDA处理以得到阳离子聚合物，区别在于亚单元衍生自DLA而不是LLA。收率：497mg(96％)，1H
NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.42-7.31(br，5H；Ph引发剂)，5.24-5.13(m，～41H；PhCH2引发剂，CHPLA)，4.46-4.18(m，～206H，CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.66-3.45(br，～124H，CH2N+聚合物)，3.28-3.18(br，～173H，N+CH3聚合物)，2.84-2.75(br，～57H，NCH2聚合物)，
2.35-2.28(br，～175H，NCH3聚合物)，2.28-2.16(br，～59H，CH2聚合物)，2.06(s，6H，OCH3乙酰端基)，1.59-1.52(m，～121H；CH3PLA)，1.35-1.25(br，～110H，CH3)。85％季铵化；Mn＝
16,100g/mol(NMR)。
NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.42-7.31(br，5H；Ph引发剂)，5.24-5.13(m，～41H；PhCH2引发剂，CHPLA)，4.46-4.18(m，～206H，CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.66-3.45(br，～124H，CH2N+聚合物)，3.28-3.18(br，～173H，N+CH3聚合物)，2.84-2.75(br，～57H，NCH2聚合物)，
2.35-2.28(br，～175H，NCH3聚合物)，2.28-2.16(br，～59H，CH2聚合物)，2.06(s，6H，OCH3乙酰端基)，1.59-1.52(m，～121H；CH3PLA)，1.35-1.25(br，～110H，CH3)。85％季铵化；Mn＝
16,100g/mol(NMR)。
[0307] 实施例19：BnMPA-[P(MTCOEta/2-r-MTCOPrBrb/2＊TMEDA)Ac]2
[0308]
[0309] 将TMEDA(0.40mL，2.69mmol)加入至来自实施例12的聚合物(342mg，[Br]＝0.67mmol)的DMSO溶液(3mL)中。将溶液在室温下搅拌过夜，并且在THF/己烷(3∶1)
1
的混合物中沉淀两次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：377mg(90％)，H
NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.41-7.35(br，5H；Ph)，5.19(s，2H；PhCH2)，4.42-4.23(m， ～
253H，CH2OCOO，OCH2PMTC(prBr-N))，4.28-4.13(m，～56H；OCH2 PMTC(Et))，3.64-3.49(br，～ 96H；
+ +
CH2N)，3.28-3.19(br，～142H；NCH3)，2.84-2.75(br，～ 52H；NCH2)，2.35-2.28(br，～
145H；NCH3)，2.29-2.17(br， ～ 49H；CH2PMTC(prBr-N))，2.06(s，6H；OCH3 乙 酰 端 基 )，
1.35-1.19(m，～234H；CH3聚合物)。100％季铵化；Mn＝15,300g/mol(NMR)。
1
的混合物中沉淀两次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：377mg(90％)，H
NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.41-7.35(br，5H；Ph)，5.19(s，2H；PhCH2)，4.42-4.23(m， ～
253H，CH2OCOO，OCH2PMTC(prBr-N))，4.28-4.13(m，～56H；OCH2 PMTC(Et))，3.64-3.49(br，～ 96H；
+ +
CH2N)，3.28-3.19(br，～142H；NCH3)，2.84-2.75(br，～ 52H；NCH2)，2.35-2.28(br，～
145H；NCH3)，2.29-2.17(br， ～ 49H；CH2PMTC(prBr-N))，2.06(s，6H；OCH3 乙 酰 端 基 )，
1.35-1.19(m，～234H；CH3聚合物)。100％季铵化；Mn＝15,300g/mol(NMR)。
[0310] 实施例20：BnMPA-[P(MTCOPrBrn/2＊NMe3)Ac]2
[0311]
[0312] 将三甲胺气体(907mg，15.3mmol)装入浸入干冰/丙酮浴中的实施例7的BnMPA-[P(MTCOPrBrn/2)Ac]2(203mg，[Br]＝0.71mmol)的乙腈溶液(5mL)中。然后将溶液
温至室温并且保持搅拌19小时，然后在真空下除去乙腈和过量气体。将浓残留物在真空中
干燥。收率：207mg(84％)，1H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.45-7.31(m，5H；Ph)，5.21(s，2H；
PhCH2)，4.45-4.20(m，～347H；CH2OCOO和CH2O聚合物)，3.66-3.48(b，～113H；N+CH2聚合物)，
3.29-3.17(m，～502H；N+CH3聚合物)，2.29-2.17(b，～109H；CH2聚合物)，2.07(s，6H；OCH3端基)，
1.36-1.25(m，～170H；CH3聚合物)。～97％季铵化；Mn＝14,800g/mol(NMR)。
温至室温并且保持搅拌19小时，然后在真空下除去乙腈和过量气体。将浓残留物在真空中
干燥。收率：207mg(84％)，1H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.45-7.31(m，5H；Ph)，5.21(s，2H；
PhCH2)，4.45-4.20(m，～347H；CH2OCOO和CH2O聚合物)，3.66-3.48(b，～113H；N+CH2聚合物)，
3.29-3.17(m，～502H；N+CH3聚合物)，2.29-2.17(b，～109H；CH2聚合物)，2.07(s，6H；OCH3端基)，
1.36-1.25(m，～170H；CH3聚合物)。～97％季铵化；Mn＝14,800g/mol(NMR)。
[0313] 实施例21：不封端的MTCOEt和MTCOPrBr的重复ROP
[0314]
[0315] 将 MTCOEt(50mg，0.27mmol)、MTCOPrBr(213mg，0.76mmol)、BnMPA(4.5mg，0.02mmol)和TU(18.6mg，0.05mmol)溶于二氯甲烷(1.1mL)中，并且将该溶液转移至
含有DBU(8.2mg，0.05mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝51)。2小
时后，将反应混合物在冷甲醇中沉淀，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥(转化～
99％)。收率：242mg(91％)，GPC(THF)：Mn 10900g/mol，PDI 1.21，1H NMR(400MHz，丙
酮-d6)：δ7.46-7.33(m，5H；Ph)，5.20(s，2H；PhCH2)，4.39-4.25(m，～269H；CH2OCOO聚合物，OCH2PMTC(BP))，4.22-4.13(m，～32H；OCH2PMTC(Et))，3.74-3.71(m，4H；CH2OH端基)，3.63-3.55(m，～
70H；CH2Br PMTC(BP))，2.26-2.17(m，～69H；CH2聚合物)，1.32-1.18(m，～201H；CH2CH3PMTC(Et)，CH3聚合物)。
含有DBU(8.2mg，0.05mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝51)。2小
时后，将反应混合物在冷甲醇中沉淀，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥(转化～
99％)。收率：242mg(91％)，GPC(THF)：Mn 10900g/mol，PDI 1.21，1H NMR(400MHz，丙
酮-d6)：δ7.46-7.33(m，5H；Ph)，5.20(s，2H；PhCH2)，4.39-4.25(m，～269H；CH2OCOO聚合物，OCH2PMTC(BP))，4.22-4.13(m，～32H；OCH2PMTC(Et))，3.74-3.71(m，4H；CH2OH端基)，3.63-3.55(m，～
70H；CH2Br PMTC(BP))，2.26-2.17(m，～69H；CH2聚合物)，1.32-1.18(m，～201H；CH2CH3PMTC(Et)，CH3聚合物)。
[0316] 实施例22：BnMPA-[P(MTCOEta/2-r-MTCOPrBrb/2＊NMe3)]2
[0317]
[0318] 将三甲胺气体(199mg，3.37mmol)装入浸入干冰/丙酮浴中的实施例21的BnMPA-[P(MTCOEta/2-r-MTCOPrBrb/2)]2(202mg，[Br]＝0.54mmol)的乙腈溶液(4mL)中。然后
将溶液温至室温并且保持搅拌18小时，然后在真空下除去乙腈和过量气体。将浓残留物
1
在真空中干燥。收率：182mg((78％)，H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.44-7.30(m，5H；Ph)，
5.19(s，2H；PhCH2)，4.44-4.24(m，～258H；CH2OCOO聚合物和CH2OPCPAB)，4.23-4.13(m，～31H；
+
CH2O PCEt)，3.69-3.66(m，4H；CH2OH端基)，3.62-3.47(b，～70H；NCH2PCPAB)，3.29-3.17(m，～+
298H；NCH3PCPAB)，2.30-2.16(b，～69H；CH2PCPAB)，1.37-1.16(m，～200H；CH2CH3PMTC(Et)，CH3聚合物)。～97％季铵化；Mn＝14,800g/mol(NMR)。
将溶液温至室温并且保持搅拌18小时，然后在真空下除去乙腈和过量气体。将浓残留物
1
在真空中干燥。收率：182mg((78％)，H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.44-7.30(m，5H；Ph)，
5.19(s，2H；PhCH2)，4.44-4.24(m，～258H；CH2OCOO聚合物和CH2OPCPAB)，4.23-4.13(m，～31H；
+
CH2O PCEt)，3.69-3.66(m，4H；CH2OH端基)，3.62-3.47(b，～70H；NCH2PCPAB)，3.29-3.17(m，～+
298H；NCH3PCPAB)，2.30-2.16(b，～69H；CH2PCPAB)，1.37-1.16(m，～200H；CH2CH3PMTC(Et)，CH3聚合物)。～97％季铵化；Mn＝14,800g/mol(NMR)。
[0319] C12MPA的制备
[0320]
[0321] (i)将bisMPA(30.4g，0.227mol)、氢氧化钾(88％分析；13.5g，0.241mol)的混合物，和DMF(20mL)和乙腈(180mL)的混合物加热至100℃达1小时。将月桂基溴(60mL，
0.250mol)加入至温溶液中，并且在100℃下继续搅拌16小时。将反应混合物冷却以将
盐滤出并且将滤液在真空下蒸发。将乙酸乙酯(200mL)加入至残留物中。保留有机层，
用水(200mL×3)洗涤，用MgSO4搅拌，并且蒸发，得到作为澄清油的2，2-双(羟甲基)丙
1
酸月桂酯，其在放置数天后固化(62.2g，91％)。H NMR(400MHz，在CDCl3中)：δ4.13(t，
2H，OCH2CH2)，3.88(d，2H，CH2OH)，3.69(d，2H，CH2OH)，3.02(b，2H；OH)，1.64(m，2H，OCH2CH2)，
1.46-1.17(m，18H，CH2)，1.05(s，3H，CH3)，0.86(t，3H，CH2CH3)。
0.250mol)加入至温溶液中，并且在100℃下继续搅拌16小时。将反应混合物冷却以将
盐滤出并且将滤液在真空下蒸发。将乙酸乙酯(200mL)加入至残留物中。保留有机层，
用水(200mL×3)洗涤，用MgSO4搅拌，并且蒸发，得到作为澄清油的2，2-双(羟甲基)丙
1
酸月桂酯，其在放置数天后固化(62.2g，91％)。H NMR(400MHz，在CDCl3中)：δ4.13(t，
2H，OCH2CH2)，3.88(d，2H，CH2OH)，3.69(d，2H，CH2OH)，3.02(b，2H；OH)，1.64(m，2H，OCH2CH2)，
1.46-1.17(m，18H，CH2)，1.05(s，3H，CH3)，0.86(t，3H，CH2CH3)。
[0322] MTCOC12的制备
[0323]
[0324] 将2，2-双(羟甲基)丙酸月桂酯(C12MPA)(30.1g，0.100mol)溶于CH2Cl2(300mL)和吡啶(50mL，0.6mol)中，并且将溶液在N2下冷却至-78℃。历经1小时滴加入三光
气(15.0g，0.05mol)的CH2Cl2溶液，此时将反应混合物温至室温达2小时。通过加入饱
和的含水NH4Cl(200mL)将反应猝灭，然后将有机层用1M含水HCl(200mL×3)、饱和的含
水NaHCO3(200mL)洗涤，经MgSO4干燥，过滤并且蒸发，得到MTCOC12，为白色固体(28.1g，
1
86％)。将用于聚合的材料通过在乙酸乙酯中重结晶纯化。H NMR(400MHz，在CDCl3中)：
δ4.68(d，2H，CH2OCOO)，4.19(d，2H，CH2OCOO)，4.18(t，1H，OCH2CH2)，1.65(m，2H，OCH2CH2)，
13
1.33(s，3H，CH3)，1.32-1.21(m，18H，CH2)，0.87(t，3H，CH2CH3)。 C NMR(100MHz，在CDCl3中 )：δ171.1，147.4，72.9，66.3，40.1，31.8，29.5，29.4，29.3，29.2，29.1，28.3，25.6，
22.6，17.5，14.0。
气(15.0g，0.05mol)的CH2Cl2溶液，此时将反应混合物温至室温达2小时。通过加入饱
和的含水NH4Cl(200mL)将反应猝灭，然后将有机层用1M含水HCl(200mL×3)、饱和的含
水NaHCO3(200mL)洗涤，经MgSO4干燥，过滤并且蒸发，得到MTCOC12，为白色固体(28.1g，
1
86％)。将用于聚合的材料通过在乙酸乙酯中重结晶纯化。H NMR(400MHz，在CDCl3中)：
δ4.68(d，2H，CH2OCOO)，4.19(d，2H，CH2OCOO)，4.18(t，1H，OCH2CH2)，1.65(m，2H，OCH2CH2)，
13
1.33(s，3H，CH3)，1.32-1.21(m，18H，CH2)，0.87(t，3H，CH2CH3)。 C NMR(100MHz，在CDCl3中 )：δ171.1，147.4，72.9，66.3，40.1，31.8，29.5，29.4，29.3，29.2，29.1，28.3，25.6，
22.6，17.5，14.0。
[0325] 实施例23：BnMPA-[P(TMC)n/2-b-{P(MTCOPrBrb/2-r-MTCOC12a/2}m]2
[0326]
[0327] 将 TMC(107mg，1.04mmol)、BnMPA(11.3mg，0.05mmol) 和 TU(10.4mg，0.028mmol)溶于二氯甲烷(1.0mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(4.2mg，0.028mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合([TMC]0/[I]0＝21)。3小时(TMC转化～97％)后，将溶液转移至含
有MTCOC12(69mmg，0.21mmol)和MTCOPrBr(291mg，1.03mmol)的小瓶中以开始第二聚合
并且在室温下搅拌1小时([MTC]0/[I]0＝25)。然后将乙酸酐(31mg，0.30mmol)加入至
反应混合物中，在另外75小时搅拌后，将其在冷甲醇中沉淀。将沉淀物离心并且在真空
中干燥(MTC转化～97％)。收率：446mg(93％)，GPC(THF)：Mn 10900g/mol，PDI 1.09，
1
H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.38-7.29(m，5H；Ph)，5.17(s，2H；PhCH2)，4.36-4.17(m， ～
254H；CH2OCOO聚合物，OCH2PMTC(BP))，4.14-4.08(m，～10H；OCH2PMTC(C12))，3.49-3.41(m，～46H；
CH2Br PMTC(BP))，2.24-2.14(m，～47H；CH2PMTC(BP))，2.09-2.00(m，～49H；CH2PTMC和OCH3端基)，
1.67-1.58(m，～9H；CH2PMTC(C12))，1.36-1.21(m，～172H；CH2PMTC(C12)，CH3PMTC)，0.91-0.84(m，～
13H；CH2CH3PMTC(C12))。
有MTCOC12(69mmg，0.21mmol)和MTCOPrBr(291mg，1.03mmol)的小瓶中以开始第二聚合
并且在室温下搅拌1小时([MTC]0/[I]0＝25)。然后将乙酸酐(31mg，0.30mmol)加入至
反应混合物中，在另外75小时搅拌后，将其在冷甲醇中沉淀。将沉淀物离心并且在真空
中干燥(MTC转化～97％)。收率：446mg(93％)，GPC(THF)：Mn 10900g/mol，PDI 1.09，
1
H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.38-7.29(m，5H；Ph)，5.17(s，2H；PhCH2)，4.36-4.17(m， ～
254H；CH2OCOO聚合物，OCH2PMTC(BP))，4.14-4.08(m，～10H；OCH2PMTC(C12))，3.49-3.41(m，～46H；
CH2Br PMTC(BP))，2.24-2.14(m，～47H；CH2PMTC(BP))，2.09-2.00(m，～49H；CH2PTMC和OCH3端基)，
1.67-1.58(m，～9H；CH2PMTC(C12))，1.36-1.21(m，～172H；CH2PMTC(C12)，CH3PMTC)，0.91-0.84(m，～
13H；CH2CH3PMTC(C12))。
[0328] 实施例24：BnMPA-[P(TMC)n/2-b-{P(MTCOPrBrb/2＊NMe3-r-MTCOC12a/2}m]2
[0329]
[0330] 将三甲胺气体(558mg，9.44mmol)装入浸入干冰/丙酮浴中的实施例23的BnMPA-[P(TMC)n/2-b-{P(MTCOPrBrb/2-r-MTCOC12a/2}m]2(407mg，[Br]＝0.88mmol) 的乙 腈溶液(5mL)中。然后将溶液温至室温并且保持搅拌20小时，然后在真空下除去乙腈和
过量气体。将浓残留物在真空中干燥。收率：393mg(82％)，1H NMR(400MHz，MeOH-d4)：
δ7.41-7.31(m，5H；Ph)，5.19(s，2H；PhCH2)，4.44-4.17(m，～236H；CH2OCOO聚合物 和CH2O PCPAB)，4.18-4.09(m，～10H；CH2O PCC12)，3.64-3.46(b，～44H；N+CH2PCPAB)，3.30-3.16(m，～
189H；N+CH3PCPAB)，2.32-2.16(b，～42H；CH2PCPAB)，2.11-1.97(m，～46H；CH2PTMC和OCH3端基)，
1.72-1.58(m，～9H；OCH2CH2PCC12)，1.45-1.23(m，～152H；CH2PCC12，CH3聚合物)，0.95-0.86(m，～
12H；CH2CH3PCC12)。～98％季铵化；Mn＝11000g/mol(NMR)。
过量气体。将浓残留物在真空中干燥。收率：393mg(82％)，1H NMR(400MHz，MeOH-d4)：
δ7.41-7.31(m，5H；Ph)，5.19(s，2H；PhCH2)，4.44-4.17(m，～236H；CH2OCOO聚合物 和CH2O PCPAB)，4.18-4.09(m，～10H；CH2O PCC12)，3.64-3.46(b，～44H；N+CH2PCPAB)，3.30-3.16(m，～
189H；N+CH3PCPAB)，2.32-2.16(b，～42H；CH2PCPAB)，2.11-1.97(m，～46H；CH2PTMC和OCH3端基)，
1.72-1.58(m，～9H；OCH2CH2PCC12)，1.45-1.23(m，～152H；CH2PCC12，CH3聚合物)，0.95-0.86(m，～
12H；CH2CH3PCC12)。～98％季铵化；Mn＝11000g/mol(NMR)。
[0331] 表10列出了实施例20、22和24的性质。
[0332] 表10.
[0333]
[0334] 电荷转移聚合物
[0335] 实施例25：无规共聚物BnMPA-[P(MTCOE Ea/2-r-MTCOPrBrb/2)Ac]2
[0336]
[0337] 将5-甲基-5-(1-乙氧基乙基)氧基羧基-1，3-二 烷-2-酮(MTCOEE；62mg，0.27mmol)、MTCOPrBr(212mg，0.75mmol)、BnMPA(4.6mg，0.02mmol) 和 TU(19.4mg，
0.05mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(7.4mg，0.05mmol)的小
瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝50)。2.5小时后，将溶液在冷甲醇中沉淀，并且将
沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：241mg(87％)，GPC(THF)：Mn 11800g/mol，PDI 1.19，
1
H NMR(400MHz，丙酮-d6)：δ7.45-7.32(m，5H；Ph)，5.96(q，～12H；CH(OEE))，5.20(s，2H；
PhCH2)，4.42-4.22(m，～333H；CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.75-3.48(m，～128H；OCH2(OEE)，CH2Br)，
2.27-2.16(m，～87H；CH2(OPrBr))，1.35(d，～44H；CHCH3(OEE))，1.33-1.23(m，～182H；CH3聚合物)，1.22-1.08(m，～69H；CH3(OEE))。a∶b＝1.0∶3.1。
0.05mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(7.4mg，0.05mmol)的小
瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝50)。2.5小时后，将溶液在冷甲醇中沉淀，并且将
沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：241mg(87％)，GPC(THF)：Mn 11800g/mol，PDI 1.19，
1
H NMR(400MHz，丙酮-d6)：δ7.45-7.32(m，5H；Ph)，5.96(q，～12H；CH(OEE))，5.20(s，2H；
PhCH2)，4.42-4.22(m，～333H；CH2OCOO，OCH2聚合物)，3.75-3.48(m，～128H；OCH2(OEE)，CH2Br)，
2.27-2.16(m，～87H；CH2(OPrBr))，1.35(d，～44H；CHCH3(OEE))，1.33-1.23(m，～182H；CH3聚合物)，1.22-1.08(m，～69H；CH3(OEE))。a∶b＝1.0∶3.1。
[0338] 实施例26：实施例25的季铵化：BnMPA-[P(MTCOEEa/2-r-MTCOPrBrb/2＊NMe3)Ac]2[0339]
[0340] 将三甲胺气体(394mg，6.7mmol)装入浸入干冰/丙酮浴中的实施例25的聚合物(202mg，[Br]＝0.56mmol)的乙腈溶液(4mL)中。然后将溶液温至室温并且保持搅拌18小
时，然后在真空下除去乙腈和过量气体。将浓残留物在真空中干燥。收率：200mg(85％)，
1
H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.43-7.32(m，5H；Ph)，6.02-5.93(m，～ 6H；CH(OEE))，5.21(s，
2H；PhCH2)，4.48-4.11(m，～267H；CH2OCOO和CH2O聚合物)，3.75-3.64(m，～15H；OCH2CH3(OEE))，+ +
3.63-3.45(m，～78H；NCH2(PAB))，2.29-2.15(b，～298H；NCH3(PAB))，2.32-2.15(b，～68H；
CH2(PAB))，1.41-1.35(d，～19H；CHCH3(OEE))，1.35-1.23(m，～122H；CH3聚合物)，1.24-1.10(m，～
46H；CH2CH3(OEE))。～90％季铵化；Mn(NMR)＝14700g/mol。
时，然后在真空下除去乙腈和过量气体。将浓残留物在真空中干燥。收率：200mg(85％)，
1
H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ7.43-7.32(m，5H；Ph)，6.02-5.93(m，～ 6H；CH(OEE))，5.21(s，
2H；PhCH2)，4.48-4.11(m，～267H；CH2OCOO和CH2O聚合物)，3.75-3.64(m，～15H；OCH2CH3(OEE))，+ +
3.63-3.45(m，～78H；NCH2(PAB))，2.29-2.15(b，～298H；NCH3(PAB))，2.32-2.15(b，～68H；
CH2(PAB))，1.41-1.35(d，～19H；CHCH3(OEE))，1.35-1.23(m，～122H；CH3聚合物)，1.24-1.10(m，～
46H；CH2CH3(OEE))。～90％季铵化；Mn(NMR)＝14700g/mol。
[0341] 对于前体聚合物(实施例6至12和25)和它们相应的阳离子聚合物(实施例13至19和26)，聚合物制备概括于表11中。
[0342] 表11.
[0343]a
[0344] 每次聚合用BnMPA引发。b 1
[0345] 首先加入M 用于嵌段共聚。
[0346] c季铵化用TMEDA进行。
[0347] 表12概括了关于前体聚合物(实施例6-12和25)和它们的相应阳离子聚合物(实施例13-19和26)的分析数据(数均分子量Mn、多分散指数(PDI)、％收率、卤化物X
季胺的％转化率)。
季胺的％转化率)。
[0348] 表12.
[0349]
[0350] a通过GPC(THF)使用聚苯乙烯标准测定。
[0351] b由NMR光谱上的整体比计算。
[0352] c卤代残留物至季胺的转化。
[0353] 有机催化体系(TU/DBU)的应用通过具有可预测分子量的窄分散均聚物、无规聚合物和嵌段共聚物的合成证明。多分散性范围为1.11至1.22。前体聚合物具有10500至
12400的数均分子量Mn。阳离子聚合物具有13100至19433的数均分子量Mn。卤化物至季
胺的转化为约84％至100％。
12400的数均分子量Mn。阳离子聚合物具有13100至19433的数均分子量Mn。卤化物至季
胺的转化为约84％至100％。
[0354] 前体聚合物与胺的反应性取决于侧链上的卤化物。尽管实施例6的聚合物(X＝Cl)可以容易地在室温下用三甲胺在乙腈中形成季胺，但是它需要更极性的溶剂，例如
DMSO并且加热(90℃)以用TMEDA(每当量[Cl]4当量TMEDA)产生实施例13的阳离子聚合
物。比较而言，将实施例7(X＝Br)和实施例8(X＝I)的前体聚合物在室温下使用在DMSO
或乙腈中的TMEDA分别转化成实施例14和15的相应阳离子聚合物。发现溴化物与碘化物
的反应性之间在与TMEDA的反应速率方面的差别很小。
DMSO并且加热(90℃)以用TMEDA(每当量[Cl]4当量TMEDA)产生实施例13的阳离子聚合
物。比较而言，将实施例7(X＝Br)和实施例8(X＝I)的前体聚合物在室温下使用在DMSO
或乙腈中的TMEDA分别转化成实施例14和15的相应阳离子聚合物。发现溴化物与碘化物
的反应性之间在与TMEDA的反应速率方面的差别很小。
[0355] 氯、溴和碘之间的反应性区别可以有助于嵌段共聚物、特别是两亲嵌段共聚物的设计以形成含有阳离子聚碳酸酯链段的胶束。如上所示，可以形成包含在两端的阳离子亲
水链段(实施例16至18)和疏水核的阳离子嵌段共聚物。疏水核包含衍生自三亚甲基碳
酸酯(TMC)或丙交酯(LLA或DLA)的重复单元。但是，发现衍生自LLA和DLA的疏水核在
需要热的TMEDA季铵化反应期间是热不稳定的，特别是聚碳酸酯亚单元带有氯化物离去基
团。因此，这些单体用于形成具有溴化物或碘化物离去基团的前体聚合物，其在室温下可以与TMEDA反应。就包含氯化物离去基团的前体聚合物而言，包含衍生自TMC的聚(三亚甲
基碳酸酯)的疏水嵌段在TMEDA季铵化反应中所用的升高温度下是相对稳定的。
水链段(实施例16至18)和疏水核的阳离子嵌段共聚物。疏水核包含衍生自三亚甲基碳
酸酯(TMC)或丙交酯(LLA或DLA)的重复单元。但是，发现衍生自LLA和DLA的疏水核在
需要热的TMEDA季铵化反应期间是热不稳定的，特别是聚碳酸酯亚单元带有氯化物离去基
团。因此，这些单体用于形成具有溴化物或碘化物离去基团的前体聚合物，其在室温下可以与TMEDA反应。就包含氯化物离去基团的前体聚合物而言，包含衍生自TMC的聚(三亚甲
基碳酸酯)的疏水嵌段在TMEDA季铵化反应中所用的升高温度下是相对稳定的。
[0356] 卤素的反应性也可以影响带电聚合物的稳定性。尽管约90％的卤素残基转化，但由于反应平衡、位阻和电荷排斥，难以将所有侧链卤化物基团转化成季胺，即使使用过量的TMEDA。未反应的烷基卤化物基团就侧链的每端上与叔胺的反应而言是潜在的交联点。衍
生自含氯化物前体聚合物的阳离子聚合物由于它们的低反应性是非常稳定的，而衍生自含
溴化物或碘化物的前体聚合物的阳离子聚合物包含少量的不溶性材料。然而，在制备衍生
自实施例12的无规前体聚合物的实施例19的阳离子聚合物的反应中没有观察到交联。当
共聚单体摩尔比MTCOEt：MTCOPrBr为1∶1时，实施例19的阳离子聚合物显示出良好水溶
性。
生自含氯化物前体聚合物的阳离子聚合物由于它们的低反应性是非常稳定的，而衍生自含
溴化物或碘化物的前体聚合物的阳离子聚合物包含少量的不溶性材料。然而，在制备衍生
自实施例12的无规前体聚合物的实施例19的阳离子聚合物的反应中没有观察到交联。当
共聚单体摩尔比MTCOEt：MTCOPrBr为1∶1时，实施例19的阳离子聚合物显示出良好水溶
性。
[0357] 以上制备的两亲聚合物(实施例13至19)可以在水溶液中形成胶束纳米颗粒。作为典型的实例，实施例16的阳离子聚合物通过将聚合物直接溶于20mM乙酸钠缓冲液(pH
6.0)中而形成具有370nm的粒度和34mV的ζ电势的纳米颗粒。
6.0)中而形成具有370nm的粒度和34mV的ζ电势的纳米颗粒。
[0358] 使用单亲核引发剂1-芘丁醇(PBOH)制备均聚物PBOH-[P(MTCOPrCl)n]
[0359]
[0360] 将 MTCOPrCl(233mg，0.99mmol)、1- 芘 丁 醇 (PBOH)(6.5mg，0.024mmol) 和TU(8.2mg，0.022mmol)溶于二氯甲烷(1mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(2.8mg，
0.018mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝42)。2小时后，将苯甲酸(11.6mg，
0.10mmol)加入至混合物中并且搅拌30分钟(转化～94％)。然后将溶液在冷甲醇中沉
淀两次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：203mg(87％)，GPC(THF)：Mn 5800g/
1
mol，PDI 1.31，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ8.29-7.84(m，9H；芘)，4.49-4.08(m，～281H；
CH2OCOO，OCH2聚合物 和CH2O)，3.71(s，2H；CH2OH端基)，3.67-3.51(m，～ 96H；CH2Cl聚合物)，
3.43-3.36(m，2H；CH2CH2O)，2.17-2.03(m，～95H；CH2聚合物)，1.32-1.17(m，～144H；CH3聚合物)。
0.018mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合([M]0/[I]0＝42)。2小时后，将苯甲酸(11.6mg，
0.10mmol)加入至混合物中并且搅拌30分钟(转化～94％)。然后将溶液在冷甲醇中沉
淀两次，并且将沉淀物离心并且在真空中干燥。收率：203mg(87％)，GPC(THF)：Mn 5800g/
1
mol，PDI 1.31，H NMR(400MHz，CDCl3)：δ8.29-7.84(m，9H；芘)，4.49-4.08(m，～281H；
CH2OCOO，OCH2聚合物 和CH2O)，3.71(s，2H；CH2OH端基)，3.67-3.51(m，～ 96H；CH2Cl聚合物)，
3.43-3.36(m，2H；CH2CH2O)，2.17-2.03(m，～95H；CH2聚合物)，1.32-1.17(m，～144H；CH3聚合物)。
[0361] 实施例27：PBOH-[P(MTCOPrCl)n＊TMEDA]
[0362]
[0363] 将PBOH-[P(MTCOPrCl)n](170mg，[Cl]＝0.69mmol)溶于DMSO(3.5mL)中并且与TMEDA(0.43mL，2.87mmol)混合，并且在80℃下搅拌16小时。然后将混合物在THF中沉淀
两次，并且通过离心收集沉淀物并且在真空中干燥(84％季铵化)。收率：202mg(81％)，
1
GPC(DMF)：Mn 7800g/mol，PDI 1.11，H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ8.44-7.92(m，9H；芘)，
4.51-4.12(m，～135H；CH2OCOO，OCH2聚合物和CH2O)，3.69(s，2H；CH2OH端基)，3.64-3.42(m，～+ +
89H；CH2N 聚合物和CH2CH2O)，3.29-3.14(br，～103H；NCH3聚合物)，2.86-2.74(br，～42H；
CH2N聚合物)，2.30-2.30(br，～124H；NCH3聚合物)，2.28-2.14(br，～49H；CH2聚合物)，
1.38-1.24(br，～70H；CH3聚合物)。
两次，并且通过离心收集沉淀物并且在真空中干燥(84％季铵化)。收率：202mg(81％)，
1
GPC(DMF)：Mn 7800g/mol，PDI 1.11，H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ8.44-7.92(m，9H；芘)，
4.51-4.12(m，～135H；CH2OCOO，OCH2聚合物和CH2O)，3.69(s，2H；CH2OH端基)，3.64-3.42(m，～+ +
89H；CH2N 聚合物和CH2CH2O)，3.29-3.14(br，～103H；NCH3聚合物)，2.86-2.74(br，～42H；
CH2N聚合物)，2.30-2.30(br，～124H；NCH3聚合物)，2.28-2.14(br，～49H；CH2聚合物)，
1.38-1.24(br，～70H；CH3聚合物)。
[0364] PBOH-[P(TMC)n-b-P(MTCOPrCl)m]嵌段共聚物的制备
[0365]
[0366] 将TMC(206mg，2.02mmol)、1-芘丁醇(22mg，0.08mmol)和TU(18.0mg，0.05mmol)溶于二氯甲烷(1.0mL)中，并且将该溶液转移至含有DBU(7.5mg，0.05mmol)的小瓶中以
在室温下开始聚合([TMC]0/[I]0＝26)。2.5小时后，将苯甲酸(10.5mg，0.09mmol)加入
至混合物中并且搅拌30分钟(转化～97％)。然后将溶液通过在冷甲醇中沉淀而分离
并且在真空中干燥，得到PBOH-[P(TMC)n]。收率：220mg(97％)，GPC(THF)：Mn 4000g/mol，PDI 1.06，Mn(NMR)2800g/mol。然后将聚合物PBOH-[P(TMC)n](182mg，[OH]＝0.065mmol)、MTCOPrCl(504mg，2.13mmol)和TU(31mg，0.08mmol)溶于二氯甲烷(2.1mL)中，并且将
该溶液转移至含有(-)-鹰爪豆碱(9.5mg，0.04mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合
([M]0/[I]0＝33)。24小时搅拌后，将苯甲酸(14.5mg，0.12mmol)加入至溶液中，然后将
其在冷甲醇中沉淀两次以分离并且在真空中干燥，得到PBOH-[P(TMC)n-b-P(MTCOPrCl)
1
m]。收率：659mg(96％)，GPC(THF)：Mn 10700g/mol，PDI 1.19，H NMR(400MHz，CDCl3)：
δ8.29-7.83(m，9H；芘)，4.35-4.17(m，～307H；CH2OCOO聚合物，OCH2P(MTC-CP)和CH2O)，3.71(s，
2H；CH2OH端基)，3.64-3.56(m，～71H；CH2ClP(MTC-CP))，3.39(t，2H；CH2CH2O)，2.17-1.98(m，～
136H；CH2P(MTC-CP)，CH2PTMC)，1.98-1.82(m，4H；CH2)，1.32-1.19(m，～102H，CH3P(MTC-CP))。
在室温下开始聚合([TMC]0/[I]0＝26)。2.5小时后，将苯甲酸(10.5mg，0.09mmol)加入
至混合物中并且搅拌30分钟(转化～97％)。然后将溶液通过在冷甲醇中沉淀而分离
并且在真空中干燥，得到PBOH-[P(TMC)n]。收率：220mg(97％)，GPC(THF)：Mn 4000g/mol，PDI 1.06，Mn(NMR)2800g/mol。然后将聚合物PBOH-[P(TMC)n](182mg，[OH]＝0.065mmol)、MTCOPrCl(504mg，2.13mmol)和TU(31mg，0.08mmol)溶于二氯甲烷(2.1mL)中，并且将
该溶液转移至含有(-)-鹰爪豆碱(9.5mg，0.04mmol)的小瓶中以在室温下开始聚合
([M]0/[I]0＝33)。24小时搅拌后，将苯甲酸(14.5mg，0.12mmol)加入至溶液中，然后将
其在冷甲醇中沉淀两次以分离并且在真空中干燥，得到PBOH-[P(TMC)n-b-P(MTCOPrCl)
1
m]。收率：659mg(96％)，GPC(THF)：Mn 10700g/mol，PDI 1.19，H NMR(400MHz，CDCl3)：
δ8.29-7.83(m，9H；芘)，4.35-4.17(m，～307H；CH2OCOO聚合物，OCH2P(MTC-CP)和CH2O)，3.71(s，
2H；CH2OH端基)，3.64-3.56(m，～71H；CH2ClP(MTC-CP))，3.39(t，2H；CH2CH2O)，2.17-1.98(m，～
136H；CH2P(MTC-CP)，CH2PTMC)，1.98-1.82(m，4H；CH2)，1.32-1.19(m，～102H，CH3P(MTC-CP))。
[0367] 实施例28：PBOH-[(PTMC)n-b-P(MTCOPrCl)m＊TMEDA]
[0368]
[0369] 在 PBOH-[P(TMC)n-b-P(MTCOPrCl)m](627mg，[Cl] ＝ 1.96mmol) 的 DMSO 溶 液(5mL)中加入TMEDA(1.12mL，7.5mmol)。将反应混合物在80℃下搅拌15小时并且在THF中沉淀两次。将沉淀物离心并且在真空中干燥(82％季铵化)。收率：772mg(83％)，
1
GPC(DMF)：Mn 11500g/mol，PDI 1.15，H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ8.42-7.89(m，9H；
芘 )，4.50-4.11(m，～ 210H；CH2OCOO聚 合 物，OCH2 PCPAC 和 CH2O)，3.69(s，2H；CH2OH端 基)，+ +
3.65-3.46(br，～ 85H；CH2NPCPAC)，3.29-3.15(br，～ 125H；NCH3PCPAC)，2.98-2.80(br，～
44H；NCH2PCPAC)，2.49-2.29(br， ～ 124H；NCH3PCPAC)，2.30-2.14(br， ～ 46H；CH2PCPAC)，
2.09-1.92(m，～38H；CH2PTMC)，1.92-1.81(m，4H；CH2)，1.39-1.16(m，～76H，CH3聚合物)。
1
GPC(DMF)：Mn 11500g/mol，PDI 1.15，H NMR(400MHz，MeOH-d4)：δ8.42-7.89(m，9H；
芘 )，4.50-4.11(m，～ 210H；CH2OCOO聚 合 物，OCH2 PCPAC 和 CH2O)，3.69(s，2H；CH2OH端 基)，+ +
3.65-3.46(br，～ 85H；CH2NPCPAC)，3.29-3.15(br，～ 125H；NCH3PCPAC)，2.98-2.80(br，～
44H；NCH2PCPAC)，2.49-2.29(br， ～ 124H；NCH3PCPAC)，2.30-2.14(br， ～ 46H；CH2PCPAC)，
2.09-1.92(m，～38H；CH2PTMC)，1.92-1.81(m，4H；CH2)，1.39-1.16(m，～76H，CH3聚合物)。
[0370] 表13概括了几种公开的阳离子ROP聚合物的CMC、胶束粒度和MIC。
[0371] 表13.
[0372]
[0373] 优选的CMC是在去离子水中100μg/mL以下。优选的胶束粒度小于250nm，并且MIC基于阳离子ROP聚合物的Mn优选为100微摩尔/L以下。如表13所示，聚碳酸酯可以容
易地通过直接溶于水中而形成阳离子胶束。阳离子胶束的形成提高了阳离子电荷和聚合物
质量的局部浓度，增强了对细菌/真菌生长的抑制作用。聚合物的抗微生物活性取决于聚
合物组成和细胞类型。具有长疏水嵌段长度的实施例2与生长介质接触时形成了聚集体。
具有相对较长阳离子嵌段长度的实施例3形成胶束，所述胶束与实施例1比较时表面具有
更高ζ电势，导致更强的抗微生物活性。重要的是，实施例1和3经宽范围的浓度不具有
显著的溶血活性。这些抗微生物聚碳酸酯胶束可以用于治疗多种感染疾病。
易地通过直接溶于水中而形成阳离子胶束。阳离子胶束的形成提高了阳离子电荷和聚合物
质量的局部浓度，增强了对细菌/真菌生长的抑制作用。聚合物的抗微生物活性取决于聚
合物组成和细胞类型。具有长疏水嵌段长度的实施例2与生长介质接触时形成了聚集体。
具有相对较长阳离子嵌段长度的实施例3形成胶束，所述胶束与实施例1比较时表面具有
更高ζ电势，导致更强的抗微生物活性。重要的是，实施例1和3经宽范围的浓度不具有
显著的溶血活性。这些抗微生物聚碳酸酯胶束可以用于治疗多种感染疾病。
[0374] 另外的特别的实施方案
[0375] 在一个特别的实施方案中，可生物降解阳离子聚合物包含：包含独立地选自氧、氮和硫的第一骨架杂原子的单体链段；包含第一端单元和第二端单元的第一聚合物链，其中i)第一骨架杂原子连接于第一端单元上，ii)第一聚合物链包含亲水第一重复单元，第一
重复单元包含独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的骨架官能团，iii)第一聚合物链的多于0％的第一重复单元进一步包含含有季
胺基团的侧链部分，iv)任选第一聚合物链的第二端单元包含封端基团，和v)阳离子聚合
物能形成适合用作抗微生物剂的胶束。在另一个实施方案中，第一聚合物链包含疏水第二
重复单元，第二重复单元包含独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的骨架官能团。在另一个实施方案中，第一聚合物链是嵌段共聚
物。在另一个实施方案中，i)阳离子聚合物包含含有各自第一端单元和各自第二端单元
的第二聚合物链，ii)单体链段包含独立地选自氧、氮和硫的第二骨架杂原子，iii)第二聚合物链的第一端单元连接于链段的第二骨架杂原子上，iv)第二聚合物链的第二端单元任
选被封端，v)第二聚合物链包含含有独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的各自第一骨架官能团的各自第一亲水重复单元，并且vi)第二聚合物链的多于0％的第一重复单元包含侧链季胺。在另一个实施方案中，第一聚合物链和第二聚合物链包含各自疏水第二重复单元，第二重复单元包含独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的骨架官能团。在另一个实施方案中，第一聚合物链是嵌段共聚物并且第二聚合物链是嵌段共聚物。在另一个实施方
案中，链段包含两个或更多个骨架芳环。
重复单元包含独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的骨架官能团，iii)第一聚合物链的多于0％的第一重复单元进一步包含含有季
胺基团的侧链部分，iv)任选第一聚合物链的第二端单元包含封端基团，和v)阳离子聚合
物能形成适合用作抗微生物剂的胶束。在另一个实施方案中，第一聚合物链包含疏水第二
重复单元，第二重复单元包含独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的骨架官能团。在另一个实施方案中，第一聚合物链是嵌段共聚
物。在另一个实施方案中，i)阳离子聚合物包含含有各自第一端单元和各自第二端单元
的第二聚合物链，ii)单体链段包含独立地选自氧、氮和硫的第二骨架杂原子，iii)第二聚合物链的第一端单元连接于链段的第二骨架杂原子上，iv)第二聚合物链的第二端单元任
选被封端，v)第二聚合物链包含含有独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的各自第一骨架官能团的各自第一亲水重复单元，并且vi)第二聚合物链的多于0％的第一重复单元包含侧链季胺。在另一个实施方案中，第一聚合物链和第二聚合物链包含各自疏水第二重复单元，第二重复单元包含独立地选自酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫代氨基甲酸酯、硫代碳酸酯和二硫代碳酸酯的骨架官能团。在另一个实施方案中，第一聚合物链是嵌段共聚物并且第二聚合物链是嵌段共聚物。在另一个实施方
案中，链段包含两个或更多个骨架芳环。
[0376] 在另一个特别的实施方案中，含水胶束包含约5至500μg/mL的上述阳离子聚合物，含水胶束能裂解微生物细胞膜。
[0377] 在另一个特别的实施方案中，形成含水胶束混合物的方法包括在搅拌下，在5.0至8.0的pH下并且以5至500μg/mL或更大的浓度将上述可生物降解的两亲阳离子聚合
物在水溶液中混合，从而形成含水胶束，含水胶束具有10至500nm的平均粒度。
物在水溶液中混合，从而形成含水胶束，含水胶束具有10至500nm的平均粒度。
[0378] 本文所用术语仅用于描述特别的实施方案并且不意欲限制本发明。除非上下文中清楚地指出，否则本文所用的单数形式“一种/一个(a或an)”和“该(the)”意欲还包括
复数形式。应当进一步理解术语“包含”和/或“包括”用于本说明书中时描述所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组分的存在，但不排除一种或多种其它特征、整数、步骤、操作、元素、组分和/或其组的存在或加入。
复数形式。应当进一步理解术语“包含”和/或“包括”用于本说明书中时描述所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组分的存在，但不排除一种或多种其它特征、整数、步骤、操作、元素、组分和/或其组的存在或加入。
[0379] 提出本发明说明书用于说明和描述，但不意欲为详尽的或以所公开的形式限制本发明。许多修饰和变化对于本领域技术人员而言是显而易见的，而不偏离本发明的范围和
精神。选择和描述该实施方案以便最好地解释本发明的原理和它们的实践应用，并且能使
本领域普通技术人员理解本发明。
精神。选择和描述该实施方案以便最好地解释本发明的原理和它们的实践应用，并且能使
本领域普通技术人员理解本发明。