一种精确序列可控的自降解聚合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及精确高分子技术领域，尤其涉及一种精确序列可控的自降解聚合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.生物大分子如核酸和蛋白质，因其聚合物链上确定的单体位置及结构对其遗传信息的存储和特定的生物学功能起着决定性的作用。模仿这些确定结构的天然大分子，探究聚合物结构和功能之间的联系引起了科研人员的极大兴趣。高分子的精确合成，即对高分子链结构实现精准调控在研究高分子结构与性能关系和开发新材料方面都至关重要，也是一个重大挑战。与小分子的合成不同，高分子的精准合成主要面临如下四个问题：1)如何精确控制分子量；2)如何控制单体单元的排列顺序；3)如何实现高效和高选择性的后修饰；4)如何高效地纯化高分子。
3.在已有的精确高分子中有一类高分子能够在触发解离掉特定位置的保护基元之后自发进行逐次的串联解聚，释放小分子构筑基元，这种精确的自降解聚合物有很大的潜在用途，如利用该精确的聚合物研究降解动力学，药物控制释放等。触发可降解聚合物的概念最先由shabat提出，随后又发展了树枝状和超支化的自降解聚合物。
4.精确自降解聚合物由于其结构可控，能够控制降解时间，以及对于特定环境响应的性质完美地将时间和空间结合在一起，有着很强的吸引力。但是由于其合成方面存在较大的挑战，目前研究较少。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种精确序列可控的自降解聚合物及其制备方法和应用，更具体的，提供了一类基于氨基甲酸酯键连接，触发后通过电子重排导致主链降解的精确序列可控线性高分子及其合成；并根据两种不同的原理，利用大分子质谱技术测定分子序列，通过优化聚合物的结构实现了聚合物中存储信息的直读。
6.本发明提供了一种精确序列可控的自降解聚合物，具有式ⅰ所示结构：
[0007][0008]
n为1～12的任意整数；在一些具体实施例中，n为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
[0009]
为触发基元，可以对紫外光，可见光，酸性环境，氧化或还原性环境响应；
[0010]
为分子标签，是树枝状结构，所述树枝状结构的支化单元为亲水的聚乙二醇结构或者疏水的烷基链；
[0011]
为结构单元，是所述精确序列可控的自降解聚合物的自降解部分；
[0012]
其中，r、r1独立的选自h、f或cl；进一步优选的，r＝r1＝h；
[0013]
或者r为h，r1选自no2、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、f、cl、br或i；
[0014]
进一步优选的，所述r为h，r1选自no2、c1～c5的烷基、c1～c5的烷氧基、f、cl、br或i；
[0015]
更优选的，所述r为h，r1选自no2、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、f、cl、br或i；
[0016]
当n》1时，各个结构单元的结构可以相同或不同。
[0017]
例如，所述精确序列可控的自降解聚合物中的所有结构单元中，r＝r1＝h。
[0018]
或者所述精确序列可控的自降解聚合物中的一个或多个结构单元中，r＝r1＝h；另外的一个或多个结构单元中，所述r为h，r1为甲基。
[0019]
上述不同的结构单元可以任意组合，形成不同序列的精确自降解聚合物。
[0020]
本发明优选的，所述聚乙二醇结构的碳原子个数为2～32。
[0021]
上述聚乙二醇结构的碳原子个数指所述树枝状聚乙二醇结构的一支聚乙二醇链含的碳原子个数。
[0022]
本发明优选的，所述烷基链的碳原子个数为1～20。
[0023]
所述烷基链的碳原子个数指所述树枝状烷基链中一支碳链的碳原子个数。
[0024]
本发明中，所述精确序列可控的自降解聚合物在移去触发基元后，发生自发顺序解聚，释放二氧化碳和小分子结构单元。
[0025]
本发明优选的，所述选自以下任一结构：
[0026]
[0027]
其中，r2为h或碳原子数为1～20的烷氧基；更优选的，r2为h或碳原子数为10～20的烷氧基，在本发明的一些具体实施例中，所述r2为(7r,11r)-3,7,11,15-四甲基十六烷氧基。
[0028]
r3为h或ch3；
[0029]
x为o或s。
[0030]
上述结构中，t1，t2对于紫外光具有响应性；t3对于还原性物质如三苯基膦具有响应性；t4，t5，t6对于可见光具有响应性；t7对于谷胱甘肽(gsh)，二硫苏糖(dtt)等具有响应性；t8对于酸具有响应性；t9对于活性氧具有响应性。
[0031]
所述选自以下任一结构：
[0032][0033]
其中，r＇选自以下式a～j任一结构：
[0034][0035]
m为1～16的整数，更优选为1～10的整数，进一步优选为3～8的整数；在本发明的一些具体实施例中，m为3、4、5、6、7、8；
[0036]
n1为1～19的整数，更优选为1～10的整数，进一步优选为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；
[0037]
y为ch3、三苯甲基(trt)或苄基(bn)。
[0038]
本发明提供了一种上述精确序列可控的自降解聚合物的数字高分子定义方法，上述自降解片段中，r＝r1＝h定义为二进制中的0；r＝h，r1＝ch3定义为二进制中的1。
[0039]
本发明提供了两种上述精确序列可控的自降解聚合物的制备方法：
[0040]
一种是从trigger端开始，利用迭代增长法向tag端模块化合成，具体为具有式(1)结构的化合物在加热的条件下将苯酰基叠氮转化为苯基异氰酸酯，在催化剂dbtl的作用下在溶剂中与触发基元的羟基反应，然后将保护羟基的叔丁基二甲基硅烷脱除，不断重复上述两步反应至达到目标聚合度，最后封端上标签分子。
[0041]
另一种是利用正交化学反应从tag端开始向trigger端模块化合成，具体为标签分子上的酰基叠氮(酰胺)与具有式(2)结构左端为苯甲酰胺(左端为苯甲酰基叠氮)的化合物在催化剂的作用下在溶剂中反应，不断重复上述反应，最后封端上触发基元。
[0042]
以上制备方法的机理是基于以下正交化学反应：
[0043]
苯基酰基叠氮在加热的条件下可转化成异氰酸酯，在dbtl催化下可与羟基高效偶联；苯甲酰胺在碘试剂的存在下也可转化为异氰酸酯，在dbtl催化下可与羟基高效偶联；这两种转化互不干扰，反应正交。其中碘试剂可以为如下结构：
[0044][0045]
在一个优选的实施方案中碘试剂为phints。
[0046]
具体的，本发明提供了上述精确序列可控的自降解聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0047]
s1)式(1)所示的中间体，经加热转化，酰基叠氮基团转化为异氰酸酯基团，得到苯基异氰酸酯化合物；
[0048]
在催化剂的作用下，苯基异氰酸酯化合物和触发基元羟基化合物的羟基进行反应，得到式(2)所示结构：
[0049]
s2)脱除羟基的保护基团叔丁基二甲基硅烷基团，得到式(3)所示化合物；
[0050]
s3)式(1)所示的中间体，经加热转化，酰基叠氮基团转化为异氰酸酯基团，得到苯基异氰酸酯化合物；
[0051]
在催化剂的作用下，苯基异氰酸酯化合物和式(3)所示结构进行反应；
[0052]
s4)重复步骤s2～s3)0～11次；
[0053]
s5)脱除羟基的保护基团叔丁基二甲基硅烷基团后，和式(4)所示的化合物进行反应，封端标签分子，得到精确序列可控的自降解聚合物；
[0054][0055]
所述t、tag、r、r1的范围同上，在此不再赘述。
[0056]
上述催化剂优选为phints。
[0057]
本发明提供了另一种精确序列可控的自降解聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0058]
a)式(4)所示的标签分子的酰基叠氮基团和式(5)所示化合物的羟基在加热的条件下进行反应得到式(6)所示化合物；
[0059]
b)式(6)所示化合物的酰胺基团在碘试剂的作用下转化为异氰酸酯基团，然后在常温催化剂的作用下与式(7)所示化合物的羟基反应得到式(8)所示化合物；
[0060]
c)式(8)所示化合物的酰基叠氮基团和式(5)所示化合物的羟基在加热的条件下进行反应，得到的产物的酰胺基团在碘试剂的作用下转化为异氰酸酯基团，然后在常温催化剂的作用下，再和式(7)所示化合物的羟基反应；
[0061]
d)重复步骤c)0～11次；
[0062]
e)当得到的中间体末端为酰胺基团时，在碘试剂的作用下转化为异氰酸酯基团；
[0063]
当得到的中间体末端为酰基叠氮基团时，在加热的条件下转化为异氰酸酯基团；
[0064]
然后在催化剂的作用下，与式(9)结构所示的触发基元反应封端，得到精确序列可控的自降解聚合物；
[0065][0066]
所述t、tag、r、r1的范围同上，在此不再赘述。
[0067]
上述催化剂优选为phints。
[0068]
在外场作用下移去trigger后可以引发聚合物触发式自降解，在不同时间点用maldi-tof检测上述精确序列可控的自降解聚合物降解产生的中间体，得到所产生全部中间体的分子量信息，通过分析分子量之间的差值得到序列信息。同时，对于该精确自降解聚合物可不需触发直接用大分子串联质谱即可得到其序列信息。
[0069]
本发明提供了上述精确序列可控的自降解聚合物或上述制备方法制备的精确序列可控的自降解聚合物，在药物时空可控释放和信号时空可控传导中的应用。
[0070]
本发明提供了上述精确序列可控的自降解聚合物或上述制备方法制备的精确序列可控的自降解聚合物，在新型聚合物分子测序技术中的应用。
[0071]
本发明提供了上述精确序列可控的自降解聚合物或上述制备方法制备的精确序列可控的自降解聚合物，在串联质谱中可选择性断键，在新型信息储存载体，产品防伪及信息加密中的应用。
[0072]
本发明还提供了利用凝胶渗透色谱(gpc)来跟踪自降解聚合物降解的方法。根据所得精确自降解聚合物的结构选择合适的溶剂体系，同时加入降解过程产生的活性中间体的捕捉剂，在相应外场触发移去trigger基团之后，聚合物发生脱羧反应主链发生电子重排释放结构单元，产生自发降解，用微量进样器在不同的时间点于体系中取等体积的样品，加入过量的三氟乙酸终止反应；将取样抽干加入等量的流动相溶解进样即可跟踪精确自降解聚合物降解情况。
[0073]
在一个优选的实验方案中，聚合物浓度为3mg/ml～10mg/ml，取样体积为50μl。
[0074]
本发明提供了利用maldi-tof表征精确自降解聚合物的制样方法，包括：选用反式-2-[3-(4-叔丁基苯)-2-甲基-2-戊烯]丙二腈(dctb)为基质溶于色谱纯的二氯甲烷中，
浓度为20mg/ml；选用三氟乙酸钠作为辅助盐溶于色谱纯的甲醇中，浓度为10mg/ml；将基质和辅助盐溶液10:1体积比混合为基质溶液；待测样品用色谱纯的四氢呋喃溶解，浓度为5mg/ml；制样时采用“三明治”制样法，即先在靶板上铺2μl的基质溶液，待其完全挥发干，在该基质上铺2μl的待测溶液，待溶剂完全挥发干，最后在样品表面再铺2μl的基质溶液，干燥过夜即可。
[0075]
本发明提供了利用精确自降解聚合物的触发降解特性，利用大分子质谱进行测序的方法。根据所得精确自降解聚合物的结构选择合适的溶剂体系，在相应外场触发移去trigger基团之后，聚合物发生脱羧反应主链发生电子重排释放结构单元，自发降解，产生降解中间体，在特定的时间点取样，三氟乙酸终止降解，按照上述方法制样测试大分子质谱即可得到不同降解时间的中间体的分子量，比较分子量差值即可得到精确自降解聚合物的序列结构。
[0076]
本发明中，上述精确序列可控的自降解聚合物能够实现分子信息直读，其tag端为树枝状甘醇链，其对辅助离子如钠离子或钾离子有很强的结合能力。
[0077]
本发明还提供了直接序列测定的方法，在大分子质谱lift模式下，对选中的分子离子进行加速，在分子骨架特定位置选择性断裂得到分子的碎片峰。
[0078]
与现有技术相比，本发明提供了一种精确序列可控的自降解聚合物，具有式ⅰ所示结构。所述精确序列可控的自降解聚合物由三部分构成：a)trigger端作为触发解聚端，b)可降解的自降解片段，c)由甘醇链段或者碳链构成的树枝状tag端。
[0079]
该聚合物的重复单元数目确定，序列可调控，并且在对应刺激条件下移去触发基元后，该精确聚合物能够通过电子重排自发顺序解聚。利用该精确自降解聚合物触降解的特性本发明开发了利用大分子质谱测定精确聚合物序列的新方法。另一方面本发明还通过大分子串联质谱测定了该精确自降解聚合物的序列，并筛选出能够根据二级质谱直接读序的结构。上述精确序列可控的自降解聚合物还可以应用于新型信息存储载体，防伪及信息加密等应用领域。
附图说明
[0080]
图1为本发明实施例1正交反应验证的hplc图谱；
[0081]
图2为本发明从触发基元端到标签分子端合成精确自降解聚合物时，其构筑单体及二聚体的核磁氢谱图；
[0082]
图3为本发明从标签分子端到触发基元端合成精确自降解聚合物时，其构筑单体及二聚体的核磁氢谱图；
[0083]
图4为本发明所设计的标签分子的核磁氢谱图；
[0084]
图5为本发明实施例5制备的精确序列可控自降解聚合物的核磁共振氢谱图，凝胶渗透色谱图及大分子质谱图；
[0085]
图6为本发明实施例6制备的精确序列可控自降解聚合物的核磁共振氢谱图，凝胶渗透色谱及大分子质谱图；
[0086]
图7为本发明制备的精确序列可控自降解聚合物跟踪降解的凝胶渗透色谱图；
[0087]
图8为图7为本发明制备的精确序列可控自降解聚合物跟踪降解的大分子质谱图及其相应质谱峰归属图；
[0088]
图9为本发明制备的精确序列可控自降解聚合物的大分子一级质谱及二级质谱图；
[0089]
图10为本发明制备的精确序列可控自降解聚合物的大分子一级质谱及二级质谱图。
具体实施方式
[0090]
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的精确序列可控的自降解聚合物及其制备方法和应用进行详细描述。
[0091]
实施例1：苯甲酰基叠氮与苯甲酰胺转化成异氰酸酯反应正交性的验证
[0092]
选用如下两种物质作为验证的模型化合物，一种为叔丁基二甲基硅烷保护的对羟甲基苯甲酰胺，另一种为叔丁基二甲基硅烷保护的对羟甲基苯甲酰基叠氮；将二者在等物质的量条件下混合，分别在加热和碘试剂存在的条件下与过量的苄醇反应，利用高效液相色谱(hplc)法验证物料的反应情况。
[0093]
具体反应为：
[0094][0095]
将otbs-0-con3(50mg,0.17mmol,1equiv.)，otbs-0-conh2(45mg,0.17mmol,1equiv.)，苄醇(36.8mg,0.34mmol,2equiv.)，催化剂当量的dbtl(二月桂酸二丁基锡)分别加入干燥的圆底烧瓶中，加入无水甲苯10ml共沸除水，重复三次，除水完成后氮气保护，加入干燥的甲苯2ml作为反应溶剂将体系加热到85℃，反应4小时。
[0096][0097]
将otbs-0-con3(50mg,0.17mmol,1equiv.)，otbs-0-conh2(45mg,0.17mmol,1equiv.)，phints(76.1mg,0.204mmol,1.2equiv.)加入圆底烧瓶1中，加入无水甲苯10ml共沸除水，重复三次，氮气保护加入无水甲苯1ml；称取苄醇(36.8mg,0.34mmol,2equiv.)，催化当量的dbtl于烧瓶2中，加入10ml甲苯共沸除水，重复三次，氮气保护，加入无水甲苯1ml，利用双针头转移技术将烧瓶2中的溶液转移到烧瓶1中，常温反应4小时。
[0098]
两反应结束后，在乙腈/水为7/3(体积比)到乙腈/水为9/1梯度洗脱的条件下，检测波长为225nm，检测反应情况。结果显示于图1。
[0099]
由图1可以看出在加热的条件下苯酰基叠氮转化为苯基异氰酸酯，与羟基反应，而苯甲酰胺不参与反应；在phints作用下，常温的反应条件下，苯甲酰胺转化为苯基异氰酸酯与羟基反应，苯酰基叠氮不参与反应，结合这两种反应条件说明苯甲酰基叠氮与苯甲酰胺转化为苯基异氰酸酯的条件是正交的。
[0100]
实施例2：从触发基元端到分子标签端合成精确自降解聚合物构筑模块的合成第一步制备单体构筑基元，以合成如下侧基为甲基的单体构筑基元为例：
[0101][0102]
单体构筑基元分子的一端苄羟基由叔丁基二甲基硅烷保护，另一端为苯酰基叠氮。
[0103]
制备方法：1)称取3-甲基-4-溴苯甲酸(10g,46.5mmol,1equiv.)于干燥的圆底烧瓶中，在冰浴，氮气保护的条件下慢慢用玻璃注射器向瓶中加入浓度为1m的硼烷四氢呋喃溶液(93ml,93mmol,2equiv.)，滴加完成后氮气保护、油浴加热55度反应过夜。反应结束后加甲醇淬灭反应，将反应溶剂旋干，然后加乙酸乙酯溶解，用去离子水水洗，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干得到羧基被还原的4-溴-3-甲基苯甲醇8.8g，产率：95％。
[0104]
2)然后取4-溴-3-甲基苯甲醇(8g,39.8mmol,1equiv.)，咪唑(3.3g,47.8mmol,1.2equiv.)于干燥的圆底烧瓶中，加入二氯甲烷30ml将其溶解；称取叔丁基二甲基氯硅烷(9g,59.7mmol,1.5equiv.)于100ml的恒压滴液漏斗中加入二氯甲烷30ml将其溶解，在冰浴的条件下将恒压滴液漏斗中的原料缓慢滴加到圆底烧瓶中，反应过夜；有机相为二氯甲烷，反应体系用去离子水水洗三遍，旋干即可得到产物11.3g，产率:90％。
[0105]
3)将上一步所得产物(2g,6.3mmol,1equiv.)加入圆底烧瓶中，然后甲苯共沸除水三次，氮气保护条件下再加入无水四氢呋喃10ml，在-78℃的条件下冷却10min，接着缓慢加入正丁基锂溶液(1m)12.7ml,体系搅拌30min后，再加入无水dmf(2.4ml,31.5mmol,5equiv.)，-78℃条件下反应30min后转移到室温继续反应2h；反应结束后加入饱和氯化铵溶液淬灭反应；减压除去四氢呋喃，然后用乙酸乙酯萃取，饱和氯化铵洗三遍，旋干溶剂，以石油醚-乙酸乙酯作为淋洗剂柱层析得到纯产物1.4g，产率为85％。
[0106]
4)上述3)中所得到产物(1.4g,5.3mmol,1equiv.)，2-甲基-2-丁烯(0.97g,31.8mmol,6equiv.)置于圆底烧瓶中，然后再加入10ml丙酮将其溶解，再分别称取6倍当量的亚氯酸钠，磷酸二氢钠二水合物1.4g和2.9g于锥形瓶中，加入10ml去离子水溶解，再慢慢滴加到圆底烧瓶中，剧烈搅拌30min后停止反应，旋干丙酮加入乙酸乙酯，有机相用饱和的氯化铵溶液洗涤三次，再用饱和的硫代硫酸钠溶液洗涤3次，最后用饱和食盐水洗涤三次，用无水硫酸镁干燥之后旋干即可得到产物1.36g，产率：92％。
[0107]
5)上述4)中所得到的产物(1g,3.6mmol,1equiv.)于干燥的圆底烧瓶中，加入2ml
四氢呋喃将其溶解，加入一个当量的三乙胺361mg；称取dppa(1.1g,3.6mmol,1.1equiv.)在冰浴的条件下缓慢滴加到圆底烧瓶中，反应4小时；反应结束后减压旋干溶剂，以石油醚-乙酸乙酯为淋洗剂柱层析得到产物880mg，产率:80％，将该单体记为otbs-1-con3，其结构通过核磁氢谱表征，结果显示于图2中图a)。
[0108]
另一方面将苯环上不含取代基团的类似单体构筑基元记为otbs-0-con3，按照文献us20170252458a1合成。
[0109]
otbs-0-con3结构如下：
[0110][0111]
第二步制备二聚体的构筑单元，具体合成途径如下：
[0112][0113]
r或r1能任意表示h或者ch3；苯甲酰基叠氮在加热的条件下完全转化为异氰酸酯，然后将体系温度降为室温或更低温度在dbtl催化下与羟基反应。
[0114]
制备方法：1)将步骤一中制备的含甲基的单体构筑基元(2g,6.5mmol,1equiv.)置于圆底烧瓶溶于4ml甲醇中，然后再称取一水合对甲苯磺酸(123mg,0.65mmol,0.1equiv.)用1ml甲醇将其完全溶解，冰浴的条件下将对甲苯磺酸溶液缓慢滴加到圆底烧瓶中，反应2小时；反应结束后加入饱和食盐水，然后用乙酸乙酯萃取，水洗三遍，有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂；用石油醚-乙酸乙酯为淋洗剂柱层析分离得到纯产物994.2mg，产率：80％，并将该产物命名为oh-1-con3。
[0115]
2)取otbs-1-con3(2g,6.5mmol,1equiv.)置于干燥的圆底烧瓶1中加入无水甲苯10ml共沸除水，重复三次，然后加入甲苯5ml作为溶剂，氮气保护下加热到85℃转化2小时，利用薄层层析法监测转化是否完全，然后待体系降到室温；取oh-1-con3(1.5g,7.8mmol,1.2equiv.)和0.5％的dbtl于干燥的圆底烧瓶2中，加入无水甲苯10ml共沸除水三次，然后加入1ml无水四氢呋喃将其完全溶解，利用双针头转移技术将烧瓶2中的溶液转移到烧瓶1中，常温反应过夜；减压旋转蒸发除去溶剂，用石油醚-乙酸乙酯柱层析得到产物2.6g，产率：85％，将该二聚体构筑单元命名为otbs-11-con3，其结构通过核磁氢谱表征，结果显示于图2中图d)。
[0116]
另一方面，通过类似的方式和相同的反应步骤，其他类型的三种二聚体构筑单元也被合成了，如：
[0117]
其中，otbs-00-con3的核磁氢谱如图2中图b)所示。
[0118]
otbs-10-con3的核磁氢谱如图2中图c)所示。
[0119][0120]
实施例3：从分子标签端到触发端合成精确自降解聚合物的构筑模块的合成第一步制备单体构筑基元，以合成如下侧基为甲基的单体构筑基元为例：
[0121][0122]
单体构筑基元分子的一端为苄羟基另一端为苯甲酰胺。
[0123]
制备方法：1)原料4-氰基-3-甲基苯甲酸(2g,12.4mmol,1equiv.)于干燥的圆底烧瓶中，然后加入无水四氢呋喃5ml将其完全溶解，在冰浴的条件下，体系接上液封，向烧瓶中缓慢加入浓度为1m的硼烷四氢呋喃溶液24.8ml，待体系稳定后加热体系到50摄氏度，反应2小时；结束反应，在冰浴的条件下向体系中缓慢加入甲醇淬灭至无气泡产生，将四氢呋喃旋掉，加入乙酸乙酯，饱和食盐水水洗三次，得到有机相无水硫酸钠干燥，减压旋转蒸发除去溶剂，石油醚-乙酸乙酯柱层析得到羧基被还原的产物1.5g，产率：80％。
[0124]
2)将1)中所得到的产物(1g,6.8mmol,1equiv.)用5ml二氯甲烷溶于圆底烧瓶中，然后在冰浴的条件下加入30％的过氧化氢6ml，再加入四丁基硫酸氢铵(461mg,1.36mmol,0.2equiv.)，加完之后接着缓慢滴加质量浓度为20％的氢氧化钠水溶液，接着常温反应3小时；反应结束后将二氯甲烷旋干，抽滤得到体系中析出来的固体，加入乙酸乙酯，加热溶解，趁热抽滤除去不溶杂质，滤液自然冷却，重结晶得到固体786mg,产率：70％；将该单体构筑基元命名为oh-1-conh2，其结构通过核磁氢谱表征，结果显示于图3中图a)。
[0125]
另一方面将苯环上不含取代基团的类似单体构筑基元记为oh-0-conh2，按照文献(synthesis 1980,243-244(1980))合成。
[0126]
第二步制备二聚体的构筑单元，具体合成途径如下：
[0127][0128]
r或r1能任意表示h或者ch3；分子结构的一端为苄羟基，另一端为苯甲酰胺。
[0129]
制备方法：1)取otbs-1-con3(1g,3.3mmol,1equiv.)，oh-0-conh2(598.8mg,3.96mmol,1.2equiv.)和0.5％的dbtl加入圆底烧瓶中，然后加入甲苯10ml共沸除水三次，再加入无水n-甲基吡咯烷酮4ml作为反应溶剂，氮气保护的条件下加热到85℃反应4小时，反应结束后，待体系冷却到室温，加入乙酸乙酯，然后饱和食盐水水洗三遍，将高沸点溶剂除去，有机相无水硫酸钠干燥，减压旋转蒸发有机溶剂，石油醚-四氢呋喃柱层析得到产物1.2g，产率：80％。
[0130]
2)将1)中所得产物1g用2ml四氢呋喃溶解然后加入十分之一体积的甲醇溶解于圆底烧瓶中，取0.1倍当量的一水合对甲苯磺酸用200微升甲醇完全溶解，滴加到圆底烧瓶中，反应2小时，体系中抽滤得到白色固体，然后用去离子水洗涤三次，抽滤，干燥即可得到二聚体产物631mg，产率：85％，将该二聚体命名为oh-10-conh2，其结构通过核磁氢谱表征，结果显示于图3中图b)。
[0131]
另一方面，通过类似的方式和相同的反应步骤，其他类型的二聚体构筑单元可被合成，例如：oh-00-conh2，和oh-01-conh2，
[0132][0133]
实施例4：树枝状标签分子的合成
[0134]
树枝状标签分子可由亲水的甘醇链合成或者疏水的烷基链合成，为了更清楚地帮助理解合成过程，以下选用一种亲水的树枝状标签分子的合成为例来说明。其反应式如下：
[0135][0136]
制备方法：1)没食子酸甲酯(262.5mg,1.43mmol,1equiv.)，磨细的碳酸钾粉末(1.3g,9.4mmol,6.7equiv.)加入干燥的圆底烧瓶中，然后将瓶中空气置换为氮气，整个体系处在氮气保护的氛围中，加入无水乙腈5ml，加热回流半个小时；然后再将4(2.6g,4.7mmol,3.35equiv.)用甲苯共沸除水三次，其中4按照文献合成，再将其快速加入圆底烧瓶中，加热回流反应过夜；旋干乙腈，加入二氯甲烷溶解，然后饱和食盐水水洗三次，有机相用无水硫酸钠干燥，二氯甲烷-甲醇柱层析得到产物1.5g，产率：80％。
[0137]
2)取由1)所制备产物1g于干燥的圆底烧瓶中，然后加入甲醇5ml将其完全溶解，油浴加热回流，在回流的状态下将氢氧化钾84.6mg慢慢加入圆底烧瓶中，氢氧化钾完全溶解，反应过夜。反应完全之后，冷却至室温，然后向体系中缓慢加入盐酸，调节体系的ph为3左右；加入二氯甲烷20ml、饱和食盐水水洗三遍，有机相用无水硫酸镁干燥，抽滤得有机相，减压旋转蒸发旋干有机相得到油状液体产物890mg，产率：90％。其结构通过核磁氢谱表征，结果显示于图4。
[0138]
3)将上述2)中所得产物(1g,0.8mmol,1equiv.)于干燥的圆底烧瓶中，加入四氢呋喃2ml然后在冰浴的条件下加入三乙胺(89mg，0.88mmol,1.1equiv.)，缓慢滴加dppa(242.2mg,0.88mmol,1.1equiv.)，反应2小时，将四氢呋喃旋干，加入二氯甲烷10ml，用1m的盐酸水洗三遍，再用饱和碳酸氢钠溶液洗三遍，最后用饱和食盐水洗三遍，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干溶剂即可得到产物，记为dpeg-con3直接用于下一步反应。
[0139]
另一方面，通过类似的方式和反应步骤，其它同类型结构亲水树枝状结构的tag也被合成了，例如：
01001011-oh。
[0148]
第二步接上上述实施例4中的tag。具体合成途径如下：
[0149][0150]
制备方法：上述dpeg-con3(262mg,0.2mmol,2equiv.)加入干燥的圆底烧瓶1中，然后加入甲苯10ml共沸除水三次，再加入无水甲苯5ml作为反应溶剂，加热到85℃转化4小时，待体系冷却到室温后将甲苯抽干；取t-01001011-oh(200mg,0.1mmol,1equiv.)，催化当量的dbtl于圆底烧瓶2中，加入甲苯10ml共沸除水三次，再加入2ml四氢呋喃将其溶解完全；用双针头转移技术将烧瓶2中的溶液转移到烧瓶1中，氮气保护，常温反应24小时；反应结束后，减压旋转蒸发除去大部分的四氢呋喃，然后将体系沉淀到甲醇中，离心得到粗产物，用循环制备gpc分离得到纯产物；并将该产物命名为t-01001011-dpeg。其结果通过核磁氢谱，凝胶渗透色谱和大分子质谱表征，结果显示于图5。
[0151]
图5中，图a是t-01001011-dpeg的gpc流出曲线，是一个对称且分布很窄的曲线，图b是t-01001011-dpe的核磁共振氢谱，图c是t-01001011-dpeg的大分子质谱，目标分子的分子量计算值为3324.84，大分子质谱实际测量值为3325.54，分子量相差在1道尔顿之内，由图5可以看出按照上述合成步骤所得到的最终产物结构精确，分子量单一。
[0152]
另一方面固定trigger端和tag端为如上所述结构，自降解段的序列也可为其他的序列，例如：t-00000000-dpeg，t-00001111-dpeg，t-01010101-dpeg。
[0153]
实施例6：由分子标签端向触发基元端合成精确自降解聚合物
[0154]
采用正交的化学反应，可由tag端开始向trigger端合成，在该合成路线中最终trigger有可选择性。利用上述实施例3中不同的构筑基元，针对不同聚合度和不同序列的需求可以选择相应匹配的反应基元。合成图如下：
[0155][0156]
当tag端为苯甲酰基叠氮时，构筑基元有一端为苯甲酰胺。
[0157]
选用序列tag-100011-t的合成来进一步说明该合成方法。具体合成途径如下：
[0158][0159]
制备方法：phy
2-con3(1g,1.35mmol,1equiv.)，oh-10-conh2(505.8mg,1.62mmol,1.2equiv.)，催化当量的dbtl加入圆底烧瓶中，然后加入甲苯10ml共沸除水三次，加入2mln-甲基吡咯烷酮作为反应溶剂，氮气保护加热85摄氏度反应4小时；加入乙酸乙酯，饱和食盐水洗三次，有机相用无水硫酸钠干燥，石油醚-四氢呋喃作为淋洗剂柱层析得到产物1.2g，产率：80％。
[0160][0161]
制备方法：将phy
2-10-conh2(1,1g,1.07mmol,1equiv.)，oh-00-con3(387mg,1.3mmol,1.2equiv.)，催化当量的dbtl于干燥的圆底烧瓶1中，加入甲苯10ml共沸除水三次；phints(481mg,1.29mmol,1.2equiv.)于烧瓶2中加入甲苯共沸除水3次；然后向烧瓶1中加入无水二氯甲烷3ml，用双针头转移技术将烧瓶1中的溶液转移到烧瓶2中，氮气保护室温反应4小时；将二氯甲烷旋干后，加入乙酸乙酯溶解，再用饱和食盐水水洗三次，无水硫酸钠干燥有机相；石油醚-四氢呋喃作为淋洗剂柱层析得到产物1g，产率：71％。
[0162]
通过类似的方式和相同的反应步骤，将紫外光响应的3,4-二甲氧基邻硝基苄醇封端得到最终产物phy
2-100011-nvoc，其结构式如下：
[0163][0164]
其结果通过核磁氢谱，凝胶渗透色谱和大分子质谱表征，结果显示于图6。
[0165]
图6中，图a是phy
2-100011-nvoc的gpc流出曲线，是一个对称且分布很窄的曲线；图b是phy
2-100011-nvoc的核磁共振氢谱；图c是phy
2-100011-nvoc的大分子质谱，其分子量的计算值为1841.99，实际测量值为1842.43，相差在1道尔顿之内说明该结构的正确性；由图6可以看出按照上述合成步骤所得到的最终产物结构精确，分子量单一。
[0166]
实施例7：利用凝胶渗透色谱跟踪精确自降解聚合物降解过程及用大分子质谱测定降解中间体，测出精确自降解聚合物的序列
[0167]
以实施例5中所述t-00000000-dpeg为例，用该精确自降解聚合物为例子说明跟踪降解的过程。t-00000000-dpeg的浓度为5mg/ml(物质的量浓度为3.7mmol/l，溶剂体系为四氢呋喃，甲醇，水的体积比为5:4:1，样品溶液1ml提前过220nm有机滤膜，将过膜溶液密封于紫外石英比色皿中，用功率为36w的紫外固化灯辐照10分钟后停止辐照，用50微升的微量进样器取正在降解的溶液50微升于样品瓶中然后加入50ul含有tfa的thf溶液，再用油泵抽干，加入甲苯1ml(20倍)于该样品瓶中，用油泵抽干，再加入色谱纯thf 50微升溶解，用微量进样器进样，gpc检测精确聚合物出发断裂情况，然后降解体系在25℃恒温的条件培养，分别降解6小时，14小时，25小时，gpc跟踪降解情况，跟踪降解过程见图7、图8。
[0168]
其中，图7是化合物t-00000000-dpeg跟踪降解的凝胶渗透色谱流出曲线图，图8中图a是化合物t-00000000-dpeg紫外光照10分钟触发后，降解时间分别在4小时，10小时和20小时降解体系的原位大分子质谱图，图b是图a中降解4小时时候质谱对应的各峰的归属图。由图7和图8可以看出紫外光可以解离聚合物封端的trigger触发基元，当触发基元从聚合物上分解之后，聚合物主链可自发发生从头到尾的降解过程，并产生一系列不同聚合度的中间体。
[0169]
在相同降解条件下在降解4小时，10小时，20小时取样可测得所有降解中间体，按照每组峰之间的分子量的差值，可以读出相应精确聚合物的序列，见图7、图8。
[0170]
实施例8：利用大分子串联质谱直接读出精确自降解聚合物序列
[0171]
以上述实施例5和实施例6所述精确自降解聚合物结构为例，利用大分子串联质谱，将聚合物链段随机打断，检测碎片峰的分子量从而解出完整分子的序列结构。为了更好的理解这一测序方式，列举了两种不同精确自降解聚合物的二级质谱，见图9和图10。
[0172]
其中，图9是t-01001011-dpeg的大分子一级质谱和相应的二级质谱图，图10是phy
2-100011-nvoc的大分子一级质谱和相应的二级质谱图，由图9和图10可以看出两种精确聚合物的序列都可以由二级质谱测出，但是图9中的二级质谱更为干净，利用相邻峰之间的质量差，能够实现精确聚合物序列的直读；从图9中可以看出，二级质谱中的碎片仅仅为连接有支化甘醇的碎片，这是因为支化的甘醇对于钠离子有强的络合能力，使得另一互补片段不能够离子化，导致其信号屏蔽；phy
2-100011-nvoc分子结构中无支化的甘醇链，二级质谱峰相对杂乱，不能实现序列的直读。
[0173]
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。