基于可再生资源丝氨酸和谷氨酸的官能化聚酰胺的合成研究

The functionalized polyamide has great application prospect due to its good biocompatibility and biodegradability. At present, functionalized polyamide is mainly obtained by fermentation and chemical synthesis, but the chemical synthesis method with non-renewable fossil resources as the staring material and the fermentation method all limited the development of diversified structure and new features of them. The main purpose of this project is to develop a new method to synthesize functionalized polyamide with serine and glutamic acid as the monomer resource and organic phosphazene superbases as the catalyst, which can offer variety of functionalized polyamide. Then, study of the property of these functionalized polyamides, and establish the relationship between the polyamide structure and properties. This method will offer a new way to the formation of functionalized polyamide and lay a foundation for new materials exploitation and application.

官能化聚酰胺生物相容性好、可生物降解，具有巨大的应用前景。但是，发酵法合成官能化聚酰胺无法实现结构和性能的调控,而化学法合成还严重依赖于石油等不可再生资源。本项目拟以可再生的丝氨酸和谷氨酸为初始原料，设计合成四种含有不同侧基官能团的β-及γ-内酰胺单体，以有机磷腈为催化剂进行内酰胺单体的开环聚合，构筑系列侧基结构多样、性能独特的生物基官能化聚酰胺。在此基础上，详细研究官能化聚酰胺的性能，建立其组成、结构与性能之间的关系，揭示它们变化的新规律。本项目的实施，将丰富官能化聚酰胺的合成方法，并推动这类聚合物在生物降解及生物医用材料等领域的应用。

官能化聚酰胺因其优异的生物相容性和生物降解性，在生物医药等领域具有广泛的应用前景。但是，发酵法合成官能化聚酰胺无法实现结构和性能的调控，而化学法合成还严重依赖于石油等不可再生资源。针对以上问题，我们以可再生的氨基酸为原料，聚氨基酸、聚类肽等典型的官能化聚酰胺为研究对象，开展了其合成方法以及结构-性能关系研究。一方面，以谷氨酸和生物相容性优异的寡聚乙二醇为原料，合成了系列侧链线型或Y-型OEG化的L-谷氨酸NCA单体，通过NCA开环聚合法合成了系列结构精确的侧链线型和Y-型OEG化聚谷氨酸，系统的研究了OEG化聚谷氨酸侧链OEG的长度以及构型对该类聚谷氨酸温度刺激响应行为以及二级结构的影响。制备了基于Y-型OEG化谷氨酸的氨基酸基水凝胶，在生物医药领域具有潜在的应用价值。另一方面，开展了序列结构精确/可控氨基酸基聚合物的合成，包含两方面的内容。1、建立了以Ugi多组分反应为平台，以氨基酸为原料，通过迭代的方式合成序列结构精确聚类肽的方法，通过序列结构精确聚类肽的结构-性能关系研究，揭示了聚类肽精确序列结构对其性能的重要影响。2、发展了基于可控自由基聚合，通过“顺序加料一锅法”合成序列结构可控侧链型脯氨酸基聚合物的新方法，合成了系列序列结构可控的多嵌段脯氨酸基聚合物。研究了聚合物序列结构和温度刺激响应行为之间的关系，揭示了聚合物温度刺激响应行为和相分离的本质。.以上研究工作发展了多种构建侧链结构以及序列结构精确的聚酰胺的新方法，推进了聚酰胺材料在生物医用材料领域的应用。本项目研究成果共发表SCI论文4篇，培养青年教师1名，博士研究生2名和硕士研究生2名。

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