一种刷形聚酯多元醇及其微流控酶-化学级联生物合成方法

本发明属于高分子合成，涉及一种刷形聚酯多元醇及其微流控酶-化学级联生物合成方法。

背景技术：

1、聚合物分子刷是一种由主链和侧链构成的支化或接枝聚合物。它的主链骨架上附着高接枝密度的一种或多种聚合物侧链，呈现出蠕虫状的圆柱形构象。由侧链组成和拓扑结构的不同，聚合物分子刷可以被分为均聚型、嵌段型、混合型(随机型)、janus型和核壳型等类型。聚合物分子刷独特的拓扑结构赋予它一定的聚合物性能，使它在光子晶体、纳米图案、医药载体、表面活性剂等领域广泛应用。可降解聚酯具有优异的机械性能、可生物降解性和生物相容性，在环境保护、纺织、农业、生物医学等领域具有许多潜在的应用。刷形聚酯耐磨、耐高温及耐油性能较为优异且机械强度高。刷形聚酯中酯基基团极性较大，形成氢键能力强，对各种非极性材料有较好的粘结强度和附着力。

2、目前，可降解聚酯的合成方法主要包括：1）二元酸和二元醇的缩聚反应，该方法通常在高温下进行，反应时间长且伴随副反应的发生，导致聚合物的数均分子量较小；2）环状单体的开环聚合（rop），该方法反应条件较为温和，可以在较短时间内合成高分子量聚合物。聚合物分子刷的合成方法主要包括：1）从主链接枝法；2）接枝到主链法；3）大分子单体聚合法。这些方法各有优劣，从主链接枝法和接枝到主链法这两种方法可以合成主链聚合度很高的瓶刷聚合物，但这两种方法有其相应的缺点：通过从主链接枝法合成侧链时经常需要保护和去保护官能团，这增加了合成过程的复杂性；而接枝到主链法由于接枝侧链间的空间位阻作用，一般只能合成接枝密度较低的瓶刷聚合物。大分子单体聚合法合成瓶刷聚合物具有侧链均一以及接枝密度高等优点，但需要预先制备合适的大分子单体及分离纯化。

3、随着人们环保意识的加强、绿色化工的发展以及生物医学等领域对无毒无金属残留聚合物的需求，生物催化聚合反应越来越成为人们研究的重点。生物催化在反应过程中具有高的化学选择性、区域选择性和立体选择性。化学催化与生物催化的不同特点和应用的多样性在多步反应中展现出各自的优缺点。为制备瓶刷聚合物，需要采用不同机理的可控聚合反应构筑聚合物侧链和主链骨架。

4、尽管化学催化和生物催化都取得了显著的进展，但聚合物分子刷的合成仍面临着巨大的挑战。为突破上述方法的局限性，亟待开发新型的聚合方法（例如通过调控反应条件，使生物催化与化学催化同步进行并互不影响）；应用微流场技术（例如利用微反应器对传质传热的强化），从而提高制备效率，给刷形聚合物工业化生产应用带来技术支持。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种刷形聚酯多元醇及其微流控酶-化学级联生物合成方法。

2、发明目的：通过在固定化酶微反应器和微通道反应器中，分别同时进行生物催化和化学催化（且不干扰）的聚合方式，解决现有技术中存在的合成步骤多、分离提纯繁琐、大分子单体残留、分子刷结构难以调控等问题。

3、开发酶-化学级联生物合成系统使得酶促开环聚合与金属催化开环易位聚合两步反应耦合，避免中间产物和酶分离提纯，极大简化反应过程缩短反应时间；采用微流场技术，因其巨大的比表面积和流动特性增强传质、传热效率，从而提高制备效率；并且减少返混，使生物催化与化学催化不相互中断，对反应过程及化学选择性有更好的控制，给刷形聚合物工业化生产应用带来技术支持。

4、基于此，本发明公开了一种基于微流控酶-化学级联生物合成系统制备刷形聚酯多元醇的方法，其将内酯作为开环聚合单体，降冰片烯基醇作为开环聚合引发剂和开环易位聚合单体，grubbs催化剂作为开环易位聚合引发剂和催化剂进行反应。

5、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

6、本发明公开了一种利用微流控酶-化学级联生物系统合成刷形聚酯多元醇的方法，利用微通道反应装置，ε-己内酯和δ-戊内酯、降冰片烯基引发剂在固定化酶和格拉布催化剂的作用下进行聚合反应，制得刷形聚酯多元醇。

7、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂为5-降冰片烯-2-甲醇、n-(2-羟乙基)-5-降冰片烯-2,3-外型-二甲酰亚胺和n-(6-羟己基)-5-降冰片烯-2,3-外型-二甲酰亚胺中的任意一种或几种的组合；和/或，所述固定化酶为诺维信435脂肪酶；和/或，所述格拉布催化剂为第二代格拉布催化剂或第三代格拉布催化剂。

8、在一些实施例中，所述第二代格拉布催化剂（grubbs 2催化剂）结构式为：

9、。

10、在一些实施例中，所述第三代格拉布催化剂（grubbs 3催化剂）结构式为：

11、。

12、在一些实施例中，所述诺维信435脂肪酶，粒径为0.3 mm~0.9 mm，酶活为10000plu/g，购买经销商为南京嘉凯科技发展有限公司。

13、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，使用第一微通道反应装置进行制备，制备方法如下：

14、将降冰片烯基引发剂和ε-己内酯、δ-戊内酯、第一溶剂混合，得到混合液a1；将格拉布催化剂和第一溶剂混合，得到混合液a2；

15、将混合液a1泵入第一微通道反应装置的第一固定化酶微反应器中进行开环聚合反应；第一固定化酶微反应器中得到的反应流出液与混合液a2、以及第一溶剂分别同时泵入第一微通道反应器中进行开环易位聚合反应，制得聚降冰片烯-接枝-聚（己内酯-无规-戊内酯），即环酯无规分布刷形聚酯多元醇；

16、所述第一固定化酶微反应器中装有固定化酶。

17、在一些实施例中，合成环酯无规分布刷形聚酯多元醇的路线图如下：

18、；

19、其中，m、n取5~50之间的任意整数；p取5~100之间的任意整数。

20、在一些实施例中，制备环酯无规分布刷形聚酯多元醇所用的第一微通道反应装置包括微通道管、第一注射器、第二注射器、第三注射器、第一固定化酶微反应器、第一微通道反应器、十字型混合器以及接收装置；其中，所述第一注射器和第一固定化酶微反应器通过微通道管连接；所述第二注射器、第三注射器、第一固定化酶微反应器通过微通道管并联连接至十字型混合器上；所述十字型混合器与第一微通道反应器以及接收装置通过微通道管依次串联连接。

21、其中，所述第一注射器用于引发剂和单体（ε-己内酯和δ-戊内酯）的进样，即所述第一注射器用于混合液a1的进样。

22、其中，所述第二注射器用于催化剂溶液的进样，即所述第二注射器用于混合液a2的进样。

23、其中，所述第三注射器用于纯溶剂的进样，即所述第三注射器用于第一溶剂的进样。

24、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述格拉布催化剂的摩尔投料比为（5.0~100.0）:1.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

25、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述格拉布催化剂的摩尔投料比为5.0:1.0、20.0:1.0、50.0:1.0或100.0:1.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

26、其中，所述第一固定化酶微反应器和所述第一微通道反应器均设置有加热装置。

27、其中，所述第一固定化酶微反应器的管道内径为2.0 mm~4.0 mm，保留体积为0.10ml~3.00 ml。

28、其中，所述第一固定化酶微反应器装有0.06 g~2.40 g固定化酶。

29、其中，所述第一固定化酶微反应器装有0.06 g、0.12 g、0.23 g、0.24 g、0.48 g或1.80 g固定化酶。

30、其中，所述第一固定化酶微反应器的管道内径为2.0 mm，保留体积为0.10 ml；或者，所述第一固定化酶微反应器的管道内径为3.0 mm，保留体积为0.40 ml；或者，所述第一固定化酶微反应器的管道内径4.0 mm，保留体积为3.00 ml。

31、其中，所述第一微通道反应器的管道内径1.0 mm~3.0 mm，保留体积为8.00 ml~16.00 ml。

32、其中，所述第一微通道反应器的管道内径1.0 mm，保留体积为12.00 ml；或者，所述第一微通道反应器的管道内径1.0 mm，保留体积为8.00 ml；或者，所述第一微通道反应器的管道内径3.0 mm，保留体积为16.00 ml。

33、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第一溶剂为甲苯、四氢呋喃和二氯甲烷中的任意一种或几种的组合；和/或，所述混合液a1中，所述降冰片烯基引发剂和ε-己内酯、δ-戊内酯的摩尔比为1.0:（5.0~50.0）:（5.0~50.0）；和/或，所述混合液a1中，所述ε-己内酯的浓度为0.25 mol/l~3.0 mol/l；和/或，将混合液a1泵入第一微通道反应装置的第一固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3ml/min；和/或，所述第一固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应温度为30oc~90oc，反应停留时间为10 min~20 min。

34、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液a1中，所述降冰片烯基引发剂和ε-己内酯、δ-戊内酯的摩尔比为1.0:5.0:5.0、1.0:10.0:10.0、1.0:30.0:30.0或1.0:50.0:50.0。

35、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液a1中，所述ε-己内酯的浓度为0.25 mol/l、2.0 mol/l或3.0 mol/l。

36、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，混合液a1泵入第一微通道反应装置的第一固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min、0.04ml/min或0.3 ml/min。

37、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第一固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应温度为30oc、60oc或90oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

38、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液a2中，所述格拉布催化剂的浓度为0.0010 mol/l~0.03 mol/l；和/或，所述混合液a2泵入第一微通道反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第一溶剂泵入第一微通道反应器中的流速为0.38 ml/min~1.0 ml/min；和/或，所述第一微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应温度为5oc~30oc，反应停留时间为10 min~20 min。

39、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液a2中，所述格拉布催化剂的浓度为0.0010 mol/l、0.0012 mol/l、0.01 mol/l或0.03 mol/l。

40、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液a2泵入第一微通道反应器中的流速为0.01 ml/min、0.04 ml/min或0.3 ml/min。

41、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第一溶剂泵入第一微通道反应器中的流速为0.38 ml/min、0.72 ml/min或1.0 ml/min。

42、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第一微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应温度为5oc、10oc或30oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

43、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，使用第二微通道反应装置进行制备，制备方法如下：

44、将降冰片烯基引发剂和ε-己内酯、第二溶剂混合，得到混合液b1；将δ-戊内酯和第二溶剂混合，得到混合液b2；将格拉布催化剂和第二溶剂混合，得到混合液b3；

45、将混合液b1泵入第二微通道反应装置的第二固定化酶微反应器中进行开环聚合均聚反应；第二固定化酶微反应器中的反应流出液与混合液b2分别同时泵入第三固定化酶微反应器中进行开环聚合嵌段共聚反应；第三固定化酶微反应器中的反应流出液与混合液b3、第二溶剂分别同时泵入第二微通道反应器中进行开环易位聚合反应，制得环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇；

46、所述第二固定化酶微反应器、第三固定化酶微反应器中均装有固定化酶。

47、在一些实施例中，合成环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇的路线图如下：

48、；

49、其中，m、n取5~50之间的任意整数；p取5~100之间的任意整数。

50、在一些实施例中，制备环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇所用的第二微通道反应装置包括微通道管、第四注射器、第五注射器、第六注射器、第七注射器、第二固定化酶微反应器、第三固定化酶微反应器、第二微通道反应器、t型混合器、十字型混合器以及接收装置；其中，所述第四注射器和第二固定化酶微反应器通过微通道管连接；所述第二固定化酶微反应器和第五注射器通过微通道管并联连接至t型混合器上；所述t型混合器和第三固定化酶微反应器通过微通道管连接；所述第三固定化酶微反应器与第六注射器、第七注射器通过微通道管并联连接至十字型混合器上；所述十字型混合器与第二微通道反应器以及接收装置通过微通道管依次串联连接。典型装置图如图2所示。

51、其中，所述第四注射器用于引发剂和ε-己内酯单体的进样，即所述第四注射器用于混合液b1的进样。

52、其中，所述第五注射器用于δ-戊内酯的进样，即所述第五注射器用于混合液b2的进样。

53、其中，所述第六注射器用于催化剂溶液的进样，即所述第六注射器用于混合液b3的进样。

54、其中，所述第七注射器用于纯溶剂的进样，即所述第七注射器用于第二溶剂的进样。

55、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述格拉布催化剂的摩尔投料比为（5.0~100.0）:1.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

56、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述格拉布催化剂的摩尔投料比为5.0:1.0、20.0:1.0、50.0:1.0或100.0:1.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

57、其中，所述第二固定化酶微反应器、第三固定化酶微反应器、第二微通道反应器均设置有加热装置。

58、其中，所述第二固定化酶微反应器的管道内径为2.0 mm~4.0 mm，保留体积为0.10ml~3.00 ml。

59、其中，所述第二固定化酶微反应器装有0.06 g~2.40 g固定化酶。

60、其中，所述第二固定化酶微反应器装有0.06 g、0.12 g、0.23 g、0.24 g、0.48 g或1.80 g固定化酶。

61、其中，所述第二固定化酶微反应器的管道内径为3.0 mm，保留体积为0.40 ml。

62、其中，所述第三固定化酶微反应器的管道内径为2.0 mm~4.0 mm，保留体积为0.10ml~3.00 ml。

63、其中，所述第三固定化酶微反应器装有0.06 g~2.40 g固定化酶。

64、其中，所述第三固定化酶微反应器装有0.06 g、0.12 g、0.23 g、0.24 g、0.48 g或1.80 g固定化酶。

65、其中，所述第三固定化酶微反应器的管道内径为3.0 mm，保留体积为0.80 ml。

66、其中，所述第二微通道反应器的管道内径1.0 mm~3.0 mm，保留体积为8.00 ml~16.00 ml。

67、其中，所述第二微通道反应器的管道内径1.0 mm，保留体积为12.00 ml。

68、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第二溶剂为甲苯、四氢呋喃和二氯甲烷中的任意一种或几种的组合；和/或，所述混合液b1中，所述降冰片烯基引发剂和ε-己内酯的摩尔比为1.0:（5.0~50.0）；和/或，所述混合液b1中，所述ε-己内酯的浓度为0.25 mol/l~3.0 mol/l；和/或，所述混合液b2中，所述δ-戊内酯的浓度为0.25 mol/l~3.0 mol/l；和/或，所述混合液b3中，所述格拉布催化剂的浓度为0.0010 mol/l~0.03 mol/l；和/或，所述混合液b1泵入第二微通道反应装置的第二固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第二固定化酶微反应器中的开环聚合均聚反应，反应器温度为30oc~90oc，反应停留时间为10 min~20 min。

69、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第二溶剂为甲苯、四氢呋喃和二氯甲烷中的任意一种或几种的组合。

70、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液b1中，所述降冰片烯基引发剂和ε-己内酯的摩尔比为1.0:5.0、1.0:10.0、1.0:30.0或1.0:50.0。

71、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液b1中，所述ε-己内酯的浓度为0.25 mol/l、2.0 mol/l或3.0 mol/l。

72、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液b2中，所述δ-戊内酯的浓度为0.25 mol/l、2.0 mol/l或3.0 mol/l。

73、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液b3中，所述格拉布催化剂的浓度为0.0010 mol/l、0.0012 mol/l、0.0050 mol/l、0.01 mol/l或0.03 mol/l。

74、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液b1泵入第二微通道反应装置的第二固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min、0.04 ml/min或0.3 ml/min。

75、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第二固定化酶微反应器中的开环聚合均聚反应，反应器温度为30oc、60oc或90oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

76、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液b2泵入第三固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第三固定化酶微反应器中的开环聚合嵌段共聚反应，反应器温度为30oc~90oc，反应停留时间为10 min~20 min；和/或，所述混合液b3泵入第二微通道反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第二溶剂泵入第二微通道反应器中的流速为0.38 ml/min~1.0ml/min；和/或，所述第二微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应器温度为5oc~30oc，反应停留时间为10 min~20 min。

77、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液b2泵入第三固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min、0.04 ml/min或0.3 ml/min。

78、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述δ-戊内酯的摩尔投料比为1.0:（5.0~50.0）；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

79、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述δ-戊内酯的摩尔投料比为1.0:5.0、1.0:10.0、1.0:30.0或1.0:50.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

80、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第三固定化酶微反应器中的开环聚合嵌段共聚反应，反应器温度为30oc、60oc或90oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

81、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液b3泵入第二微通道反应器中的流速为0.01 ml/min、0.04 ml/min、0.08 ml/min或0.3 ml/min。

82、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第二溶剂泵入第二微通道反应器中的流速为0.38 ml/min、0.64 ml/min、0.72 ml/min或1.0 ml/min。

83、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为环酯嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第二微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应器温度为5oc、10oc或30oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

84、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，使用第三微通道反应装置进行制备，制备方法如下：

85、将降冰片烯基引发剂和ε-己内酯、第三溶剂混合，得到混合液c1；将降冰片烯基引发剂和δ-戊内酯、第三溶剂混合，得到混合液c2；将格拉布催化剂和第三溶剂混合，得到混合液c3；

86、将混合液c1泵入第三微通道反应装置的第四固定化酶微反应器中进行开环聚合反应；将混合液c2泵入第三微通道反应装置的第五固定化酶微反应器中进行开环聚合反应；将第四固定化酶微反应器中的反应流出液与第五固定化酶微反应器中的反应流出液经t型混合器共混后，与混合液c3、第三溶剂分别同时泵入第三微通道反应器中进行开环易位聚合反应，即得主链无规分布刷形聚酯多元醇；

87、所述第四固定化酶微反应器、第五固定化酶微反应器中均装有固定化酶。

88、在一些实施例中，合成主链无规分布刷形聚酯多元醇的路线图如下：

89、；

90、其中，m、n取5~50之间的任意整数；p、q取5~100之间的任意整数。

91、在一些实施例中，制备主链无规分布刷形聚酯多元醇所用的第三微通道反应装置包括微通道管、第八注射器、第九注射器、第十注射器、第十一注射器、第四固定化酶微反应器、第五固定化酶微反应器、第三微通道反应器、t型混合器、十字型混合器以及接收装置；其中，所述第八注射器和第四固定化酶微反应器通过微通道管连接；所述第九注射器和第五固定化酶微反应器通过微通道管连接；所述第四固定化酶微反应器和第五固定化酶微反应器通过微通道管并联连接至t型混合器上；所述t型混合器和第十注射器、第十一注射器通过微通道管并联连接至十字型混合器上；所述十字型混合器与第三微通道反应器以及接收装置通过微通道管依次串联连接。典型装置图如图3示。

92、其中，所述第八注射器用于引发剂和ε-己内酯单体的进样，即所述第八注射器用于混合液c1的进样。

93、其中，所述第九注射器用于引发剂和δ-戊内酯的进样，即所述第九注射器用于混合液c2的进样。

94、其中，所述第十注射器用于催化剂溶液的进样，即所述第十注射器用于混合液c3的进样。

95、其中，所述第十一注射器用于纯溶剂的进样，即所述第十一注射器用于第三溶剂的进样。

96、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述格拉布催化剂的摩尔投料比为（5.0~100.0）:1.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

97、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述格拉布催化剂的摩尔投料比为5.0:1.0、20.0:1.0、50.0:1.0或100.0:1.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

98、其中，所述第四固定化酶微反应器、第五固定化酶微反应器、第三微通道反应器均设置有加热装置。

99、其中，所述第四固定化酶微反应器的管道内径为2.0 mm~4.0 mm，保留体积为0.10ml~3.00 ml。

100、其中，所述第四固定化酶微反应器装有0.06 g~2.40 g固定化酶。

101、其中，所述第四固定化酶微反应器装有0.06 g、0.12 g、0.23 g、0.24 g、0.48 g或1.80 g固定化酶。

102、其中，所述第四固定化酶微反应器的管道内径为3.0 mm，保留体积为0.40 ml。

103、其中，所述第五固定化酶微反应器的管道内径为2.0 mm~4.0 mm，保留体积为0.10ml~3.00 ml。

104、其中，所述第五固定化酶微反应器装有0.06 g~2.40 g固定化酶。

105、其中，所述第五固定化酶微反应器装有0.06 g、0.12 g、0.23 g、0.24 g、0.48 g或1.80 g固定化酶。

106、其中，所述第五固定化酶微反应器的管道内径为3.0 mm，保留体积为0.40 ml。

107、其中，所述第三微通道反应器的管道内径1.0 mm~3.0 mm，保留体积为8.00 ml~16.00 ml。

108、其中，所述第三微通道反应器的管道内径1.0 mm，保留体积为12.00 ml。

109、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第三溶剂为甲苯、四氢呋喃和二氯甲烷中的任意一种或几种的组合；和/或，所述混合液c1中，降冰片烯基引发剂和ε-己内酯的摩尔比为1.0:（5.0~50.0）；和/或，所述混合液c1中，ε-己内酯的浓度为0.25 mol/l~3.0 mol/l；和/或，所述混合液c2中，降冰片烯基引发剂和δ-戊内酯的摩尔比为1.0:（5.0~50.0）；和/或，所述混合液c2中，δ-戊内酯的浓度为0.25mol/l~3.0 mol/l；和/或，所述混合液c3中，格拉布催化剂的浓度为0.0010 mol/l~0.03mol/l；和/或，所述混合液c1泵入第三微通道反应装置的第四固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第四固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应器温度为30oc~90oc，反应停留时间为10 min~20 min；和/或，所述混合液c2泵入第三微通道反应装置的第五固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第五固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应器温度为30oc~90oc，反应停留时间为10 min~20min。

110、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液c1中，降冰片烯基引发剂和ε-己内酯的摩尔比为1.0:5.0、1.0:10.0、1.0:30.0或1.0:50.0。

111、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液c1中，ε-己内酯的浓度为0.25 mol/l、2.0 mol/l或3.0 mol/l。

112、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液c2中，降冰片烯基引发剂和δ-戊内酯的摩尔比为1.0:5.0、1.0:10.0、1.0:30.0或1.0:50.0。

113、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液c2中，δ-戊内酯的浓度为0.25 mol/l、2.0 mol/l或3.0 mol/l。

114、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液c3中，格拉布催化剂的浓度为0.0010 mol/l、0.0012 mol/l、0.0050 mol/l、0.01mol/l或0.03 mol/l。

115、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液c1泵入第三微通道反应装置的第四固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min、0.04 ml/min或0.3 ml/min。

116、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第四固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应器温度为30oc、60oc或90oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

117、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液c2泵入第三微通道反应装置的第五固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min、0.04 ml/min或0.3 ml/min。

118、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第五固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应器温度为30oc、60oc或90oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

119、在一些实施例中，和/或，所述混合液c3泵入第三微通道反应器中的流速为0.01ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第三溶剂泵入第三微通道反应器中的流速为0.38 ml/min~1.0 ml/min；和/或，所述第三微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应器温度为5oc~30oc，反应停留时间为10 min~20 min。

120、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液c3泵入第三微通道反应器中的流速为0.01 ml/min、0.04 ml/min、0.08 ml/min或0.3 ml/min。

121、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第三溶剂泵入第三微通道反应器中的流速为0.38 ml/min、0.64 ml/min、0.72 ml/min或1.0 ml/min。

122、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链无规分布刷形聚酯多元醇时，所述第三微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应器温度为5oc、10oc或30oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

123、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，使用第四微通道反应装置进行制备，制备方法如下：

124、将降冰片烯基引发剂和ε-己内酯、第四溶剂混合，得到混合液d1；将降冰片烯基引发剂和δ-戊内酯、第四溶剂混合，得到混合液d2；将格拉布催化剂和第四溶剂混合，得到混合液d3；

125、将混合液d1泵入第四微通道反应装置的第六固定化酶微反应器中进行开环聚合反应；将混合液d2泵入第四微通道反应装置的第七固定化酶微反应器中进行开环聚合反应；第六固定化酶微反应器中的反应流出液与混合液d3、第四溶剂分别同时泵入第四微通道反应器中进行开环易位聚合反应；第四微通道反应器的反应流出液与第七固定化酶微反应器的反应流出液同时泵入第五微通道反应器中进行开环易位聚合反应，即得主链嵌段分布刷形聚酯多元醇；

126、所述第六固定化酶微反应器、第七固定化酶微反应器中均装有固定化酶。

127、在一些实施例中，合成主链嵌段分布刷形聚酯多元醇的路线图如下：

128、；

129、其中，m、n取5~50之间的任意整数；p、q取5~100之间的任意整数。

130、在一些实施例中，制备主链嵌段分布刷形聚酯多元醇所用的第四微通道反应装置包括微通道管、第十二注射器、第十三注射器、第十四注射器、第十五注射器、第六固定化酶微反应器、第七固定化酶微反应器、第四微通道反应器、第五微通道反应器、十字型混合器、t型混合器以及接收装置；其中，所述第十二注射器和第六固定化酶微反应器通过微通道管连接；所述第六固定化酶微反应器和第十三注射器、第十四注射器通过微通道管并联连接至十字型混合器上；所述十字型混合器和第四微通道反应器通过微通道管连接；所述第十五注射器和第七固定化酶微反应器通过微通道管连接；所述第四微通道反应器和第七固定化酶微反应器通过微通道管并联连接至t型混合器上；所述t型混合器和第五微通道反应器以及接收装置通过微通道管依次串联连接。典型装置图如图4所示。

131、其中，所述第十二注射器用于引发剂和ε-己内酯的进样，即所述第十二注射器用于混合液d1的进样。

132、其中，所述第十三注射器用于催化剂的进样，所述第十三注射器用于混合液d3的进样。

133、其中，所述第十四注射器用于纯溶剂的进样，所述第十四注射器用于第四溶剂的进样。

134、其中，所述第十五注射器用于引发剂和δ-戊内酯的进样，所述第十五注射器用于混合液d2的进样。

135、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述格拉布催化剂的摩尔投料比为（5.0~100.0）:1.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

136、在一些实施例中，所述降冰片烯基引发剂与所述格拉布催化剂的摩尔投料比为5.0:1.0、20.0:1.0、50.0:1.0或100.0:1.0；其中，所述摩尔投料比是根据所述各注射器的单位时间输送流速及各进料液中溶质的摩尔浓度计算的。

137、其中，所述第六固定化酶微反应器、第七固定化酶微反应器、第四微通道反应器、第五微通道反应器均设置有加热装置。

138、其中，所述第六固定化酶微反应器的管道内径为2.0 mm~4.0 mm，保留体积为0.10ml~3.00 ml。

139、其中，所述第六固定化酶微反应器装有0.06 g~2.40 g固定化酶。

140、其中，所述第六固定化酶微反应器装有0.06 g、0.12 g、0.23 g、0.24 g、0.48 g或1.80 g固定化酶。

141、其中，所述第六固定化酶微反应器的管道内径为3.0 mm，保留体积为0.39 ml。

142、其中，所述第七固定化酶微反应器的管道内径为2.0 mm~4.0 mm，保留体积为0.10ml~3.00 ml。

143、其中，所述第七固定化酶微反应器装有0.06 g~2.40 g固定化酶。

144、其中，所述第七固定化酶微反应器装有0.06 g、0.12 g、0.23 g、0.24 g、0.48 g或1.80 g固定化酶。

145、其中，所述第七固定化酶微反应器的管道内径为3.0 mm，保留体积为0.20 ml。

146、其中，所述第四微通道反应器的管道内径1.0 mm~3.0 mm，保留体积为8.00 ml~16.00 ml。

147、其中，所述第四微通道反应器的管道内径为1.0 mm，保留体积为11.70 ml。

148、其中，所述第五微通道反应器的管道内径1.0 mm~3.0 mm，保留体积为8.00 ml~16.00 ml。

149、其中，所述第五微通道反应器的管道内径1.0 mm，保留体积为12.00 ml。

150、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第四溶剂为甲苯、四氢呋喃和二氯甲烷中的任意一种或几种的组合；和/或，所述混合液d1中，降冰片烯基引发剂和ε-己内酯的摩尔比为1.0:（5.0~50.0）；和/或，所述混合液d1中，ε-己内酯的浓度为0.25 mol/l~3.0 mol/l；和/或，所述混合液d2中，降冰片烯基引发剂和δ-戊内酯的摩尔比为1.0:（5.0~50.0）；和/或，所述混合液d2中，δ-戊内酯的浓度为0.25mol/l~3.0 mol/l；和/或，所述混合液d3中，格拉布催化剂的浓度为0.0010 mol/l~0.03mol/l；和/或，所述混合液d1泵入第四微通道反应装置的第六固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第六固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应器温度为30oc~90oc，反应停留时间为10 min~20 min；和/或，所述混合液d2泵入第四微通道反应装置的第七固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第七固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应器温度为30oc~90oc，反应停留时间为10 min~20min。

151、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d1中，降冰片烯基引发剂和ε-己内酯的摩尔比为1.0:5.0、1.0:10.0、1.0:30.0或1.0:50.0。

152、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d1中，ε-己内酯的浓度为0.25 mol/l、2.0 mol/l或3.0 mol/l。

153、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d2中，降冰片烯基引发剂和δ-戊内酯的摩尔比为1.0:5.0、1.0:10.0、1.0:30.0或1.0:50.0。

154、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d2中，δ-戊内酯的浓度为0.25 mol/l、2.0 mol/l或3.0 mol/l。

155、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d3中，格拉布催化剂的浓度为0.0010 mol/l、0.0012 mol/l、0.0050 mol/l、0.01mol/l或0.03 mol/l。

156、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d1泵入第四微通道反应装置的第六固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min、0.039 ml/min、0.04 ml/min或0.3 ml/min。

157、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第六固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应器温度为30oc、60oc或90oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

158、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d2泵入第四微通道反应装置的第七固定化酶微反应器中的流速为0.01 ml/min、0.02 ml/min、0.04 ml/min或0.3 ml/min。

159、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第七固定化酶微反应器中的开环聚合反应，反应器温度为30oc、60oc或90oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

160、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d3泵入第四微通道反应器中的流速为0.01 ml/min~0.3 ml/min；和/或，所述第四溶剂泵入第四微通道反应器中的流速为0.38 ml/min~1.0 ml/min；和/或，所述第四微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应温度为5oc~30oc，反应停留时间为10 min~20 min；和/或，所述第五微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应温度为5oc~30oc，反应停留时间为10 min~20 min。

161、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述混合液d3泵入第四微通道反应器中的流速为0.01 ml/min、0.039 ml/min、0.04 ml/min或0.3 ml/min。

162、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第四溶剂泵入第四微通道反应器中的流速为0.38 ml/min、0.64 ml/min、0.702 ml/min、0.72 ml/min或1.0 ml/min。

163、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第四微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应温度为5oc、10oc或30oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

164、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第五微通道反应器中，以所述ε-己内酯泵入第六固定化酶微反应器中的流量计算所述δ-戊内酯的流量，所述ε-己内酯与所述δ-戊内酯的摩尔比为2.0:1.0。

165、在一些实施例中，当所述刷形聚酯多元醇为主链嵌段分布刷形聚酯多元醇时，所述第五微通道反应器中的开环易位聚合反应，反应温度为5oc、10oc或30oc，反应停留时间为10 min、15 min或20 min。

166、有益效果：

167、与现有技术相比，本发明具有如下优势：

168、（1）本发明设计了一种基于微流控酶-化学级联生物合成系统，在微流控化学-酶平台上实现了生物催化与化学催化耦联进行，通过调控反应条件使得合成系统两部分均可控进行互不干扰，极大地缩短反应时间，简化反应过程，避免中间产物与酶的分离提纯，并且使最终获得的刷形聚酯多元醇无大分子单体残余。

169、（2）本发明利用微反应器承载生物-化学催化的过程，以酶作为微反应器内构件，增大反应比表面积，提高了反应速率，增强反应时空控制精准性，并保留了产物刷形聚合物的精确结构，具有简易、绿色、安全、高效和结构可控等诸多优点。

170、（3）本发明将生物催化聚合与金属催化聚合耦合应用于微流控反应平台，通过调控两步反应条件，使其互不干扰，有效简化合成步骤，缩短制备时间，免除大分子单体与酶的分离和纯化，规避大分子单体残留问题，做到高效制备窄分布且结构可控的刷形聚酯多元醇。