浙江大学凌君与华东理工大学陶鑫峰合作在聚类肽合成方面新进展
聚类肽(polypeptoids)是一类新兴的生物相容性聚合物，其在聚合物自组装，药物传递以及表面改性等领域有广泛的应用。聚类肽最常见的合成方法是N-取代甘氨酸-N-羧酸酐(NNCA)的开环聚合。但是由于NNCA单体对水和亲核性杂质都十分敏感，在使用NNCA制备聚类肽时要对试剂进行严格干燥和精制，这限制了聚类肽合成的推广和应用。N-取代甘氨酸-N-硫代羧酸酐(NNTA)是NNCA的硫代衍生物。在先前的研究中浙江大学凌君教授课题组发现伯胺引发的NNTA开环聚合对醇、硫醇以及引发剂量的水都有较好的耐受性（Macromolecules 2017,50,3066; Macromolecules 2018,51,4494; 高分子学报 2018,(1),72）。但是当水含量增加到1 wt%时，NNTA开环聚合的产率和可控性都会有所下降。
本工作深入研究了水对NNTA开环聚合的影响，证明了水单独不能引发NNTA开环反应，并且在含水的胺引发聚合体系中多次加入单体时，可以合成多嵌段聚类肽，聚合产物链末端能保持聚合活性，副反应是开环聚合脱除的COS与水反应生成的H2S引起的。在NNTA聚合体系中分离出了以交酰胺为主的环形寡聚氨基酸副产物。通过向无水的单体溶液中通入H2S进一步证明了H2S能够使NNTA开环生成环形氨基酸寡聚物。NMR与ESI-MS测试证明其结构与在含水聚合体系中分离出的副产物一致。该副反应机理也被DFT理论计算所证实。
根据该机理，在聚合反应过程中，向聚合溶液中鼓入氩气排出聚合反应生成的COS和H2S，即使在溶剂的含水量大于1 wt%时，NNTA聚合依然能够获得与无水体系中的聚合相近的结果（PDI=1.1~1.3, Mn > 10 kDa）。在商品化未经处理的溶剂（国药试剂含水量约500 ppm）中NNTA能够实现可控聚合，对少量水等杂质有良好的耐受性。
由此，本研究工作阐明了水对NNTA开环聚合的影响机理，并找到了一种简单易操作的方法抑制体系中的副反应。这使得NNTA聚合可以广泛地运用到诸如蛋白质、水凝胶、短肽等难以除水或者不能除水的体系中，也为NNTA法制备聚类肽的规模化和工业化提供了基础。
该成果发表在Biomacromolecules 2018，DOI：10.1021/acs.biomac.8b01119。论文的第一作者为浙江大学高分子科学与工程学系博士生郑博拓，通讯作者为华东理工大学陶鑫峰特聘副研究员与浙江大学凌君教授。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.biomac.8b01119
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