均匀序列定义的聚氨酯及其作为分子标记的用途
1.本技术是申请日为2017年5月11日的题为“均匀序列定义的聚氨酯及其作为分子标记的用途”的中国专利申请no.201780029310.8的分案申请。
2.优先权
3.本技术要求2016年5月13日提交的欧洲专利申请第ep 16169683.6号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
4.本公开涉及序列定义的聚氨酯及其制备和使用方法。


背景技术：

5.序列定义的聚合物在性质上通过多肽和核酸集中体现。在自然界中，这些序列定义的聚合物可以产生生物材料、编码信息、进行生物催化、参与分子识别以及跨膜穿梭物种。如果可以开发这样的合成聚合物，则通过化学合成制备的人工序列定义的聚合物同样具有基于单体序列产生巨大结构多样性和功能的潜力。
6.迄今为止，绝大多数合成的序列定义的聚合物是在实验室中使用大分子机器的体外应用、溶液化学合成或固相合成制备的多肽类、伪肽类和/或类肽类。常规序列定义的聚合物通常包括具有非天然侧链和肽键的氨基酸结构，以实现与天然存在的多肽相关的反应性。
7.需要开发用于制备序列定义的商品塑料的方法，例如聚酯、聚酰胺和聚氨酯(pu)，其目前通常通过逐步生长聚合制备，这是一种简单但控制不良的方法。例如，pu通常通过使二异氰酸酯与二醇反应获得，因此导致每个重复单元含有两个不对称氨基甲酸酯的聚合物(图1a)。尽管这种pu广泛用作密封剂、涂料和粘合剂，但它们表现出难以定义的分子结构，这可通过约2的分散度值来证明。此外，通过逐步生长机制形成的聚合物通常表现出简单的重复单体序列。相比之下，近年来已经证明，均匀的序列控制合成聚合物(为约1)，其如分子定义为天然聚合物如核酸和蛋白质，可以使用分子机器[1]，核酸酸模板[2]或使用多步生长方法制备，其中单体一个接一个地组装在载体上[3]。这种新一代精密聚合物有望用于广泛的应用，并且特别是用于开发含有信息的大分子。在这些材料中，信息以编码单体序列的形式在分子水平下存储，并且可以使用测序技术恢复。已经报道了一些类型的含有信息的大分子[4,5]，但它们的分子结构与标准商品聚合物的分子结构显著不同。
[0008]
用于制备序列定义的低聚氨基甲酸酯的一些途径已经在文献中报道，但它们涉及受固相肽合成启发的基于保护基团的方案[6-8]。
[0009]
因此，需要序列定义的经典塑料，例如pu，其特别适用于信息存储。还需要容易合成这种聚合物的方法，例如实施容易获得的起始材料的方法。存在对于克服与当前合成可接近的pu相关的结构性因而功能性限制的pu的需求。需要容易合成的更多样化的pu结构，其中多种侧链结构可以结合到聚合物链上，其中聚合物的长度被定义，并且单体的序列可以预定方式被定义。需要这样的序列定义的pu，使得主链和侧链结构可以提供分子内和/或
分子间相互作用，其确定大分子构象和/或自组装成材料。本文讨论的是不同于肽、类肽、核酸或其他常规序列定义的聚合物的新型pu结构，容易合成这种聚合物的方法，以及可以从容易获得的起始材料实施的方法。


技术实现要素：

[0010]
本发明提供一种聚氨酯，其中所述聚氨酯具有下式：
[0011][0012]
其中e具有以下结构：
[0013][0014]
其中代表用于逐步固载聚合物合成的合适载体；
[0015]
x1和x2独立地表示共价键或表示c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基、或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10
杂芳基间隔基团；
[0016]
z表示包含共价键的响应性可断裂的官能团，所述共价键在施加选自特定化学反应，ph的变化(增加或减少)，氧化还原电位的变化，还原剂或氧化剂的存在，紫外光、可见光或近红外光、超声波、电磁辐射的存在或温度变化的特定触发/信号时可断裂；优选地z代表-oc(＝o)-或-ss-；最优选地-oc(＝o)-；
[0017]en
是末端基团，选自oh、c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基、或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10
杂芳基部分；
[0018]
r1每次出现独立地为c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
1-20
(杂)脂肪族-c
6-10
芳基-c
1-20
(杂)脂肪族、或c
1-20
(杂)脂肪族-c
3-10
杂芳基-c
1-20
(杂)脂肪族部分；其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个能够是直链、支链或环状的以及饱和或不饱和的；
[0019]
r2每次出现独立地为h或c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
1-20
(杂)脂肪族-c
6-10
芳基-c
1-20
(杂)脂肪族、或c
1-20
(杂)脂肪族-c
3-10
杂芳基-c
1-20
(杂)脂肪族部分；其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个能够是直链、支链或环状的以及饱和或不饱和的；
[0020]
m是2至1000的整数；优选为4至100；
[0021]
其中聚氨酯是均匀的且序列定义的。
[0022]
本发明所述的聚氨酯，其中-x
1-z-x
2-是具有以下结构的酯型系链：
[0023][0024]
其中x1表示wang型树脂的任何常规连接基。
[0025]
在所述聚氨酯中，r1在至少两次出现时是不同的，并且r2每次出现都是h。
[0026]
本发明还涉及所述聚氨酯用于信息存储的用途。
[0027]
本发明进一步涉及所述聚氨酯作为用于防伪预防的手段的用途。
[0028]
在上述用途中，其中通过施加合适的触发/信号断裂z中存在的响应性可断裂的共价键，首先从载体上断裂所述聚氨酯。
[0029]
所述聚氨酯的序列通过电喷雾ms光谱法或ms/ms串联光谱法、优选负离子化ms/ms串联光谱法来测定。
附图说明
[0030]
图1描绘了(a)一些常规商品聚合物的分类。(b)用于合成均匀聚氨酯的本文研究的示例性化学选择性重复策略。米色半球表示交联的聚苯乙烯树脂珠。实验条件：(i)三乙胺，acn，微波，60℃；(ii)dmf，室温；(iii)断裂：tfa/dcm，室温。(c)作为本公开的一部分研究的示例性单体的分子结构。
[0031]
图2示出了使用c40/c41二元字母表制备的根据本发明的均匀序列定义的聚氨酯的表征和测序。(a)含有二元序列e-10001-oh(表1中的p2)的根据本发明的示例性聚氨酯的esi-ms和ms/ms。(b)含有不同二元单体序列的两种同量异位聚氨酯的ms/ms鉴别(表1中的p3和p4)。(c)含有一个字节的二元信息的序列定义的聚氨酯的ms/ms表征(表1中的p6)。
[0032]
图3示例性示出了使用序列定义的聚氨酯标记的材料。(a)atrp制备的聚苯乙烯膜的标记，其中分散1w％的含有二元序列e-101010-oh的聚氨酯(表1中的p4)。聚氨酯条形码可以通过在甲醇中选择性溶解从膜中提取，并通过esi-ms和ms/ms表征。(b)3d打印的交联聚(甲基丙烯酸酯)结构的标记，其中掺入0.25w％的含有二元序列e-000101-oh的聚氨酯(表1中的p5)。通过将3d打印的边缘(skirt)研磨成溶解在甲醇中的薄粉末并通过esi-ms和ms/ms分析，可以发现聚氨酯。
[0033]
图4示出了负离子模式(左)中的m/z 734.4下的[p2-h]-和正离子模式(右)中的m/z 736.4下的[p2+h]
+
的esi-ms/ms谱。
[0034]
定义
[0035]
通常，本文使用的术语和短语具有其本领域公认的含义，其可以通过参考本领域技术人员已知的标准文本、期刊参考文献和上下文来获悉。提供具体定义以阐明它们在本发明的上下文中的具体用途。
[0036]
应理解，如本文所述的聚氨酯可以被任何数量的取代基或官能部分取代，特别是在其侧链上。通常，术语“取代的”前面是否有术语“任选地”，或在本发明的式中包含的取代基，是指用给定的取代基取代给定结构中的氢基团。当任何给定结构中的多于一个位置可以被选自特定基团的多于一个取代基取代时，取代基在每个位置可以相同或不同。如本文所用，术语“取代的”预期包括有机化合物的所有允许的取代基。在广义方面，允许的取代基包括有机化合物的无环和环状、支链和非支链、碳环和杂环、芳香族和非芳香族、碳和杂原子取代基。为了本发明的目的，杂原子如氮可以具有氢取代基和/或本文所述的有机化合物的任何允许的取代基，其满足杂原子的化合价。此外，本发明不旨在以任何方式受有机化合物的允许取代基限制。取代基的实例包括但不限于脂肪族；杂脂肪族；脂环族；杂脂环族；芳香族、杂芳香族；芳基；杂芳基；烷基芳基；烷基杂芳基；烷氧基；芳氧基；杂烷氧基；杂芳氧
基；烷基硫代；芳基硫代；杂烷基硫代；杂芳基硫代；f；c1；br；i；-no2；-cn；-n3；炔基；烯丙基；-cf3；-ch2cf3；-chc12；-ch2oh；-ch2ch2oh；-ch2nh2；-ch2so2ch3；-或-gr
g1
，其中g为-o-、-s-、-nr
g2-、-c(＝o)-、-s(＝o)-、-so
2-、-c(＝o)o-、-c(＝o)nr
g2-、-oc(＝o)-、-nr
g2
c(＝o)-、-oc(＝o)o-、-oc(＝o)nr
g2-、-nr
g2
c(＝o)o-、-nr
g2
c(＝o)nr
g2-、-c(＝s)-、-c(＝s)s-、-sc(＝s)-、-sc(＝s)s-、-c(＝nr
g2
)-、-c(＝nr
g2
)o-、-c(＝nr
g2
)nr
g3-、-oc(＝nr
g2
)-、-nr
g2
c(＝nr
g3
)-、-nr
g2
so
2-、-nr
g2
so2nr
g3-或-so2nr
g2-，其中每次出现的r
g1
、r
g2
和r
g3
独立地包括但不限于氢、卤素或任选取代的脂肪族、杂脂肪族、脂环族、杂脂环族、芳香族、杂芳香族、芳基、杂芳基、烷基芳基或烷基杂芳基部分。一般适用的取代基的另外实例通过本文描述的实施例中所示的具体实施方式说明。
[0037]
提供以下术语的解释以更好地描述本公开并指导本领域普通技术人员实施本公开。如本文所用，除非上下文另有明确说明，否则“包含(comprising)”意指“包括(including)”，并且单数形式“一个(a)”或“一个(an)”或“该(the)”包括复数指代。除非上下文另有明确说明，否则术语“或”是指所述替代元件的单个元件或两个或多个元件的组合。
[0038]
除非另外说明，否则在此使用的所有技术和科学术语具有与由本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。虽然与本文所述的那些相似或等同的方法和材料可用于本公开的实践或测试，但下面描述合适的方法和材料。除非另有说明，否则材料、方法和实施例仅是说明性的而不旨在是限制性的。根据以下详细描述和权利要求，本公开的其他特征是显而易见的。
[0039]
除非另有说明，否则在说明书或权利要求中使用的表示组分的量、分子量、百分比、温度、时间等的所有数字应理解为由术语“约”修饰。因此，除非另有说明，否则暗示或明确地，所述数值参数是近似值，其可取决于在标准测试条件/方法下所寻求的期望性质和/或检测限度。当直接且明确地将实施方式与所讨论的现有技术区分开时，除非引用词语“约”，否则实施方式编号不是近似值。此外，并非本文所述的所有替代方案都是等同的。
[0040]
为了便于审阅本公开的各种实施方式，提供了以下对特定术语的解释：
[0041]
如本文所用，术语“脂肪族”包括饱和的和不饱和的直链(即，非支链)或支链脂肪族烃，其任选被一个或多个官能团取代。该术语包括具有至少一个碳原子至50个碳原子，例如1至25个碳原子，或1至10个碳原子的烃或其基团，并且其包括烷烃(或烷基)、烯烃(或烯基)、炔烃(或炔基)，包括其环状形式，并且还包括直链和支链排列，以及所有立体和位置异构体。如本领域普通技术人员所理解的，“脂肪族”在本文中旨在包括但不限于烷基、烯基、炔基部分。
[0042]
如本文所用，术语“烷基”是指具有至少一个碳原子至50个碳原子，例如1至25个碳原子，或1至10个碳原子，或1至6个碳原子的饱和一价烃，其中饱和一价烃可以衍生自从母体化合物(例如烷烃)的一个碳原子上除去一个氢原子。烷基可以是支链的、直链的或环状的(例如，环烷基)。有利地，如本文所用，“低级烷基”用于表示具有约1-6个碳原子的那些烷基(取代的、未取代的、支链的或非支链的)。因此，示例性的烷基包括但不限于，例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、烯丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基、异戊基、叔戊基、正己基、仲己基部分等。
[0043]
如本文所用，术语“烯基”是指具有至少两个碳原子，50个碳原子，例如2至25个碳
原子，或2至10个碳原子，或1至6个碳原子和至少一个碳-碳双键的不饱和一价烃，其中不饱和一价烃可以衍生自从母体烯烃的一个碳原子上除去一个氢原子。烯基可以是支链的、直链的、环状的(例如，环烯基)、顺式或反式(例如e或z)。烯基包括但不限于例如，乙烯基、丙烯基、丁烯基、1-甲基-2-丁烯-1-基等。
[0044]
如本文所用，术语“炔基”是指具有至少两个碳原子至50个碳原子，例如2至25个碳原子，或2至10个碳原子，或1至6个碳原子和至少一个碳-碳三键的不饱和一价烃，其中不饱和一价烃可以衍生自从母体炔烃的一个碳原子上除去一个氢原子。炔基可以是支链的、直链的或环状的(例如，环炔基)。代表性的炔基包括但不限于乙炔基、2-丙炔基(炔丙基)、1-丙炔基等。
[0045]
如本文所用，术语“环烷基”具体地是指具有3至7个，优选为3至10个碳原子的环状烷基。合适的环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基等，其在脂肪族、杂脂肪族或杂环部分的情况下可任选被取代。类似的惯例适用于其他通用术语，例如“环烯基”、“环炔基”等。
[0046]
如本文所用，术语“脂肪族-芳基”是指是或可与本文公开的起始材料、单体或聚氨酯实施方式连接的芳基，其中芳基通过脂肪族基团连接或变为连接的。
[0047]
类似的惯例适用于其他通用术语，例如烷基芳基/烯基芳基/烷基芳基。芳基是或可与本文公开的起始材料、单体或聚氨酯实施方式连接，其中芳基分别通过烷基、烯基或炔基连接或变为连接的。
[0048]
如本文所用，术语“脂肪族-杂芳基”是指是或可与本文公开的起始材料、单体或聚氨酯实施方式连接的杂芳基，其中杂芳基通过脂肪族基团连接或变为连接的。
[0049]
类似的惯例适用于其他通用术语，例如烷基杂芳基/烯基杂芳基/炔基杂芳基：杂芳基是或可与本文公开的起始材料、单体或聚氨酯实施方式连接，其中杂芳基分别通过烷基、烯基或炔基连接或变为连接的。
[0050]
如本文所用，术语“烷氧基”是指部分-o-烷基，其示例性实施方式包括但不限于甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、正己氧基。
[0051]
如本文所用，术语“杂脂肪族”是指其中主链中的一个或多个碳原子已被杂原子取代的脂肪族部分。因此，杂脂肪族基团是指含有一个或多个氧、硫、氮、磷或硅原子的脂肪族链，即代替碳原子，例如，至少一个杂原子至20个杂原子，例如1至15个杂原子，或1至5个杂原子，或1个、2个、3个或4个杂原子。因此，如本文所用，在杂脂肪族主链中具有至少一个n原子的1-6个原子的杂脂肪族连接基是指c
1-6
脂肪族链，其中至少一个碳原子被氮原子取代，并且其中剩余的5个碳原子中的任何一个或多个可被基团内的氧、硫、氮、硒、磷或硅原子及其氧化形式取代。如本文所用，在杂脂肪族主链中具有至少一个n原子的1-原子杂脂肪族连接基是指-nh-或-nr-，其中r是脂肪族、杂脂肪族、酰基、芳香族，杂芳香族或氮保护基团。杂脂肪族部分可以是支链的或直链的非支链的。
[0052]
类似的惯例适用于其他通用术语，例如杂烷基/杂烯基/杂炔基：烷基、烯基或炔基(其可以是支链的、直链的或环状的)，包含至少1个杂原子至20个杂原子，例如1至15个杂原子，或1至5个杂原子，或1、2、3或4个杂原子，其可以选自但不限于基团内的氧、氮、硫、硒、磷、硅和其氧化形式。
[0053]
如本文所用，术语“杂脂环族”、“杂环烷基”或“杂环”是指结合了杂脂肪族和环状
化合物的性质的化合物，并且包括但不限于饱和和不饱和的单环或多环杂环，例如吗啉代、吡咯烷基、呋喃基、硫代呋喃基、吡咯基等。有利地，术语“杂环”是指非芳香族5-、6-或7-元环或多环基团，包括但不限于包括具有一个和三个独立地选自氧、硫和氮的杂原子的稠合六元环的双环或三环基团，其中(i)每个5-元环具有0至2个双键，且每个6元环具有0至2个双键，(ii)氮和硫杂原子可以任选地被氧化，(iii)氮杂原子可以任选被季铵化，和(iv)任何上述杂环可以与芳基或杂芳基环稠合。代表性的杂环包括但不限于吡咯烷基、吡唑啉基、吡唑烷基、咪唑啉基、咪唑烷基、哌啶基、哌嗪基、噁唑烷基、异噁唑烷基、吗啉基、噻唑烷基、异噻唑烷基和四氢呋喃基。
[0054]
通常，如本文所用，术语“芳香族部分”是指具有优选为3-14个碳原子的稳定的取代的或未取代的不饱和单环或多环烃部分，其包含至少一个满足芳香性的hukell法则的环。芳香族部分的实例包括但不限于苯基、茚满基、茚基、萘基、菲基和蒽基。
[0055]
通常，如本文所用，术语“杂芳香族部分”是指具有优选为3-14个碳原子的稳定的取代的或未取代的不饱和单杂环或多杂环烃部分，其包含至少一个满足芳香性的hukell法则的环。杂芳香族部分的实例包括但不限于吡啶基、喹啉基、二氢喹啉基、异喹啉基、喹唑啉基、二氢喹唑啉基和四氢喹唑啉基。
[0056]
通常，术语“芳基”是指如上所述的芳香族部分，其具有单环或多个稠环，如果连接点是通过芳香族碳环基团的原子，则该稠环可以是或可以不是芳香族的。有利地，“芳基”是指具有一个或两个满足芳香性的huckel法则的环的单环或双环碳环体系，包括但不限于苯基、萘基、四氢萘基、茚满基、茚基等。
[0057]
类似地，术语“杂芳基”是指如上所述的杂芳香族部分，其具有单环或多个稠环，如果连接点是通过芳香族碳环基团的原子，则该稠环可以是或可以不是芳香族的。有利地，如本文所用，术语“杂芳基”是指具有约5至约10个环原子的环状不饱和基团，其中一个环原子选自s、o和n；0个、1个或2个环原子是独立地选自s、o和n的另外的杂原子；且剩余的环原子是碳，该基团通过任何环原子与分子的其余部分连接，例如吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、噻唑基、三唑基、噁唑基、异噁唑基、噻二唑基、噁二唑基、噻吩基、呋喃基、喹啉基、异喹啉基等。
[0058]
如本文所用，术语“杂脂肪族-芳基”是指是或可与本文公开的起始材料、单体或聚氨酯实施方式连接的芳基，其中芳基通过杂脂肪族基团连接或变为连接的。
[0059]
类似的惯例适用于其他通用术语，例如杂烷基芳基/杂烯基芳基/杂炔基芳基：芳基是或可与本文公开的起始材料、单体或聚氨酯实施方式连接，其中芳基分别通过杂烷基、杂烯基或杂炔基连接或变为连接的。
[0060]
类似的惯例适用于其他通用术语，例如杂烷基杂芳基/杂烯基杂芳基/杂炔基杂芳基：杂芳基是或可与本文公开的起始材料、单体或聚氨酯实施方式连接，其中芳基分别通过杂烷基、杂烯基或杂炔基连接或变为连接的。
[0061]
术语“胺”是指具有结构-n(r)2的基团，其中每次出现的r独立地为氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂烷基、杂烯基、杂炔基、杂芳基及其任何组合，或r基团一起可形成杂环部分。
[0062]
如本文所用，术语“卤代”和“卤素”是指选自氟、氯、溴和碘的原子。
[0063]
术语“卤代的”表示具有至少一个与其连接的卤素原子的部分。
[0064]
术语“卤代烷基”表示如上定义的烷基，其中一个或多个氢原子，例如1-10个氢原
子，独立地被卤素原子取代，并且由例如氯甲基、溴乙基、三氟甲基等的基团例示。
[0065]
如本文所用，术语“杂聚合物”或“杂聚氨酯”是指包含多个不同单体单元的聚合物/聚氨酯，其中多个不同的单体单元由侧链r
1a
、连接基团r1、r2或其组合区分，且至少两个单体单元不相同。在特定公开的实施方式中，杂聚合物是线性的并且不是，并且不构成树枝状聚合物。这种树枝状聚合物由多个分支组成，而不仅仅是一个分支点。
[0066]
如本文所用，术语“均聚物”或“均聚氨酯”是指包含相同单体单元并且均匀或基本均匀的聚合物/聚氨酯。在独立的实施方式中，均聚物是线性的并且不是，并且不构成树枝状聚合物。这种树枝状聚合物由多个分支组成，而不仅仅是一个分支点。
[0067]
如本文所用，术语“均匀的”或“单分散的”是指如本公开所考虑的聚氨酯，其由在相对分子质量和构成方面均匀的分子组成。通常，本公开内容考虑的均匀聚氨酯是指聚氨酯，其中最终聚氨酯产物主要包含具有期望序列的聚合物链，如聚氨酯合成的顺序反应步骤所指示的(所选单体以特定顺序顺序连接)。换句话说，在最广泛的意义上，本公开内容考虑的均匀聚氨酯包括最终聚氨酯产品，其中》50％、≥60％、≥70％或≥80％的聚合物链具有期望的序列，如聚氨酯合成的顺序反应步骤所示。在优选的实施方式中，均匀聚氨酯是指聚氨酯，其中在最终聚氨酯产物中获得的长度(或单体单元的数量)由在聚合物合成期间连接的特定数量的起始材料、分子前体或子单体限定，且基本上所有聚合物链(例如，≥95％、≥96％、≥97％、≥98％或≥99％的聚合物链)具有由合成定义的相同长度。例如，在其中组合6个起始原料单元以形成聚氨酯的方法实施方式中，至少90％的聚合物链由恰好6个单体单元组成。
[0068]
如本文所用，术语“序列定义的聚氨酯”是指包含至少两种单体的杂聚氨酯，其中每种单体可具有不同的侧链r
1a
、连接基r1和/或r2基团，并且其中单体以预定的特定序列排列，预定的特定序列在合成杂聚氨酯之前确定。
[0069]
如本文所用，术语“固体载体”是指固体、无机或有机材料，其附着(通常通过共价键)到本文公开的分子前体、单体或聚合物的一端，其允许进行使用固相合成技术合成本发明的聚氨酯，并且通常对用于形成聚合物链的反应条件是惰性的，从而使固体载体保持附着在增长的聚合物链上。可以选择性地断裂固体载体以释放聚合物。固体载体是本领域熟知的，并且可以选自常规用于固载聚合物合成领域的任何载体。
[0070]
如本文所用，术语“可溶性载体”是指无机或有机材料，其附着(通常通过共价键)到本文公开的分子前体、单体或聚合物的一端，其允许进行使用液相合成技术合成本发明的聚氨酯，并且通常对用于形成聚合物链的反应条件是惰性的，从而使可溶性载体保持附着在增长的聚合物链上。换句话说，“可溶性载体”是指可溶于用于进行重复了聚合物组合的溶剂体系中的载体。优选地，可溶性载体可溶于大多数有机溶剂中，并且可能赋予与其连接的聚合物链的溶解性，以允许在均相中进行和监测反应。优选地，可溶性载体在明确的实验条件下易于结晶或至少沉淀，以允许在后处理和纯化阶段处理固体材料。用于结晶或沉淀的合适实验条件是本领域普通技术人员所熟知的。这种“可溶性载体”具有在合成的不同步骤中进行溶液相和固相合成的优点。可以选择性地断裂可溶性载体以释放聚合物。可用于本公开上下文中的可溶性载体的实例包括线性均聚物，例如聚苯乙烯、聚(乙二醇)和聚(乙烯醇)。通常，线性聚苯乙烯载体可溶于有机溶剂如thf、甲苯、二甲苯和苯甲醚，并且在溶剂如甲醇、烷烃和石油醚中不溶(因此可以沉淀)。同样，用于增溶或沉淀聚(乙二醇)型和
聚(乙烯醇)型载体的合适溶剂或溶剂体系是本领域已知的。基于用于实施本发明的可溶性载体的类型，本领域普通技术人员将知道如何选择合适的溶剂体系。可溶性载体的使用允许生长的聚氨酯选择性沉淀在聚氨酯合成重复了过程中使用的所有其他试剂上。可溶性载体是本领域熟知的，并且可以选自常规用于固载聚合物合成领域的任何载体。
[0071]
如本文所用，表述“固体或可溶性载体”是指适用于逐步固载聚合物合成的“固体载体或可溶性载体”，因为每个术语如以上定义。
[0072]
有利地，在本公开的上下文中，适合于逐步固载聚合物合成的载体(其可以是固体或可溶性载体)可以带有包含可断裂共价键的可断裂系链。例如，可断裂的共价键可以是二硫化物(s-s)或酯(-c(＝o)o-)基团。有利地，在本公开的上下文中的固体或可溶性载体可以另外地或替代地具有或可以化学官能化以具有允许(i)系链部分和/或(ii)本文公开的分子前体、单体或聚合物共价结合在固体或可溶性载体表面上的官能团。例如，在本公开的上下文中的固体或可溶性载体可以另外地或替代地具有或可以化学官能化以在其表面上带有羟基官能团(例如，可以使用王氏树脂(4-苄氧基苄醇聚苯乙烯)作为固体载体)。有利地，在本公开的上下文中的固体或可溶性载体可以带有可断裂的系链部分，其具有在其表面上共价结合的结构
–
x
1-z-x
2-oh，其中x1、z和z2在本公开中定义。有利地，z可以是二硫化物(s-s)或酯(-c(＝o)o-)基团，优选为-c(＝o)o-。
[0073]
本领域普通技术人员将认识到，上文提供的定义不旨在包括不允许的取代模式(例如，被5个不同基团取代的甲基等)。本领域普通技术人员容易认识到这种不允许的取代模式。除非本文另有说明，否则本文公开和/或以上定义的任何官能团可以是取代的或未取代的。同时，在本公开中，使用术语“(杂)脂肪族”、“(杂)烷基”、“(杂)烯基”、“(杂)炔基”、“(杂)芳基”、“(杂)脂肪族(杂)芳基、“(杂)烷基(杂)芳基”、“(杂)烯基(杂)芳基”、“(杂)炔基(杂)芳基”、“(杂)脂肪族(杂)芳基(杂)脂肪族”、“(杂)烷基(杂)芳基(杂)烷基”、“(杂)烯基(杂)芳基(杂)烯基”、“(杂)炔基(杂)芳基(杂)炔基”可用于表示官能团可以是特别指定的脂肪族、烷基、烯基、炔基、芳基、脂肪族芳基、烷基芳基、烯基芳基、炔基芳基、脂肪族芳基脂肪族、烷基芳基烷基、烯基芳基烯基和/或炔基芳基炔基的含杂原子或含非杂原子变体。例如，除非另有明确说明，否则“(杂)烷基”可包括“杂烷基”或“烷基”。同样，除非另有明确说明，否则“(杂)烷基(杂)芳基”可包括“烷基芳基”、“烷基杂芳基”、“杂烷基芳基”和“杂烷基杂芳基”。
[0074]
如本文所用，“包含(comprising)”与“包括(including)”，“含有(containing)”或“特征在于”同义，并且是包含性的或开放式的，并且不排除另外的、未列举的元素或方法步骤。如本文所用，“由...组成”不包括权利要求要素中未指定的任何要素、步骤或成分。如本文所用，“基本上由......组成”不排除不会实质上影响权利要求的基本和新颖特征的材料或步骤。本文中对术语“包含(comprising)”的任何叙述，特别是在组合物的组分的描述中或在装置的元件的描述中，应理解为包括基本上组成于且组成于所述组分或元素的那些组合物和方法。本文说明性地描述的本发明可适当地在没有本文未具体公开的任何要素或多种要素、限制或多种限制的情况下实施。
[0075]
当本文公开了一组取代基时，应理解那些基团和所有子基团的所有单独成员，包括该基团成员的任何异构体和对映异构体，并且单独公开可使用取代基形成的分子类别。当要求保护分子时，应该理解，不旨在包括本领域已知的分子，包括本文公开的参考文献中
公开的分子。特别地，应当理解，在本说明书中引用的任何参考文献中提供授权公开的任何分子在适当时排除在本文的权利要求之外。当在本文中使用马库什基团或其他分组时，该基团的所有个体成员以及该基团可能的所有组合和子组合都旨在单独地包括在本公开中。除非另有说明，否则当本文描述和/或要求保护分子时，意图是该分子的任何离子形式，特别是分子的羧酸根阴离子和质子化形式以及其任何盐包括在本公开中。盐的抗衡阴离子尤其包括卤化物、羧酸盐、羧酸盐衍生物、卤代羧酸盐、硫酸盐和磷酸盐。抗衡阳离子尤其包括碱金属阳离子、碱土金属阳离子和铵阳离子。
具体实施方式
[0076]
本文公开了具有多种侧链官能团的新型合成聚氨酯，其独特的，确定的结构导致其用于信息存储和防止伪造的性质和功能。
[0077]
本文公开了一种用于制备这些均匀序列定义的聚氨酯的新的方法。
[0078]
本发明公开方法的实施方式利用起始材料提供具有反应性位点的分子结构，所述反应性位点可以预定的、良好控制的方式依次作用以产生期望的聚氨酯。
[0079]
有利地，本发明的聚氨酯是均匀的序列定义的聚氨酯。它们可以通过依赖于使用两个连续化学选择性步骤的策略来制备，如下所示：
[0080][0081]
因此，在一个方面，提供了一种制备线性均匀聚氨酯的方法，包括以下步骤：
[0082]
(i)将用于逐步固载聚合物合成的合适载体共价连接，在其表面带有可断裂的系链部分-x
1-z-x
2-oh，其碳酸酯化合物具有以下结构：
[0083][0084]
其中每次出现的y独立地是琥珀酰亚胺基或吡啶基部分；
[0085]
x1和x2独立地表示共价键或表示c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基、或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10
杂芳基间隔基团。
[0086]
z表示在与步骤(i)至(iv)中使用的反应条件不同的合适条件下响应性断裂的官能团；
[0087]
以形成具有以下结构的加合物：
[0088][0089]
(ii)将步骤(i)中获得的加合物与具有结构r2hn-r
1-oh的第二化合物共价连接，其中r1为c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
1-20
(杂)脂肪族-c
6-10
芳基-c
1-20-(杂)脂肪族、或c
1-20
(杂)脂肪族-c
3-10
杂芳基-c
1-20
(杂)脂肪族部分，其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个可以是直链、支链或环状和饱和的或不饱和的；且r2是h或c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
1-20
(杂)脂肪族-c
6-10
芳基-c
1-20
(杂)脂肪族、或c
1-20
(杂)脂肪族-c
3-10
杂芳基-c
1-20
(杂)脂肪族部分，其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个可以是直链、支链或环状和饱和的或不饱和的；以形成具有以下结构的第二加合物：
[0090][0091]
(iii)根据需要多次重复步骤(i)和(ii)，其中将从重复了m-1次的步骤(ii)获得的加合物用作重复了m的步骤(i)的逐步固载聚合物合成的载体；且其中和r2nh-r
1-oh可以与先前重复中使用的那些相同或不同，以形成具有以下结构的聚氨酯：
[0092][0093]
其中m表示重复次数，且m是2-1000的整数；
[0094]
(iv)任选地，在步骤(ii)的最后一次重复中，将先前步骤(i)中获得的加合物与具有结构r2hn-r
1-en的氨基官能化化合物共价连接，其中r1和r2如以上定义，且en表示c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10-杂芳基部分，其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个可以是直链、支链或环状和饱和的或不饱和的；以形成具有以下结构的聚氨酯：
[0095][0096]
和
[0097]
(v)在合适的条件下，任选地断裂响应性可断裂的官能团z，其将聚氨酯与载体结合，用于逐步固定的聚合物合成；
[0098]
以形成具有下式的均匀序列定义的聚氨酯：
[0099][0100]
其中
[0101]
e是末端基团，其选自h、c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基，或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10
杂芳基部分，或是或包括用于在步骤(i)中使用的逐步固定化的聚合物合成的载体的部分；
[0102]en
是末端基团，其选自oh、c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基、或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10
杂芳基部分；
[0103]
其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个可以是直链、支链或环状和饱和的或不饱和的。
[0104]
在步骤(i)至(v)中使用的反应条件下，逐步固载聚合物合成的载体可以是固体或可溶的。因此，它在本文中可称为“固体或可溶性载体”。
[0105]
如本文所用，术语“响应性可断裂的(responsively cleavable)”，当提及化学键或连接基团时，是指在施加特定触发/信号时断裂的共价键或连接基团。触发/信号可以是，例如，特定的化学反应，ph的变化(增加或减少)，氧化还原电位的变化，还原或氧化剂的存在，紫外光、可见光或近红外光的存在，超声波，电磁辐射，温度变化等。
[0106]
通常，响应性可断裂的官能团z上的断裂点可以是任何不稳定的共价键，其可以在化学条件下或使用物理触发如光或温度特异性断裂。例如，化学可断裂的官能团z包括不稳定的羧酸酯(-o-c(＝o)-)和二硫化物(-s-s-)，其中可断裂键分别是o和c(＝o)之间以及两个s原子之间的共价键，其可以在合适的条件下断裂。例如，用于肽合成的经典连接基，例如wang或rink连接基，或其化学修饰变体(参见实施例)，可以用作-x
1-z-x
2-。如容易理解的，当可断裂的官能团z被称为羧酸酯时，x1和x2的性质使得它们不会改变z的羧酸酯性质(换句话说，在系链-x
1-oc(＝o)-x
2-中，x1和x2通过除c＝o或c＝s以外的碳原子被束缚到-oc(＝o)-，使得-x
1-oc(＝o)-x
2-保持羧酸酯，而不是另一种含羧基的官能团如碳酸酯或氨基甲酸酯)。同样地，当可断裂的官能团z被称为二硫化物时，x1和x2的性质使得它们不会改变z的二
硫化物性质(换句话说，在系链-x
1-ss-x
2-，x1和x2通过除c＝o或c＝s以外的碳原子与二硫化物-ss-结合，使得-x
1-s-s-x
2-保持为二硫化物，而不是另一种含-ss的官能团，例如二硫代过氧化酸酯部分(r-ss-c(＝o)r’))。
[0107]
当z是二硫化物官能团时，可以使用合适的还原剂(例如，nabh4、二硫苏糖醇(dtt)、谷胱甘肽)化学触发其断裂。
[0108]
当z是羧酸酯官能团时，可以使用合适的碱性或酸性条件化学触发其断裂。
[0109]
末端基团e的性质将取决于载体上使用的可断裂系链的类型。在示例性实施方式中，如果聚氨酯产物不从固体或可溶性载体上断裂，则e可以表示
[0110]
其中x1、z和x2如本文所述的不同实施方式和变体中所定义。在其他示例性实施方式中，如果聚氨酯产物从固体或可溶性载体上断裂，则e可以表示其中z'表示由z的断裂产生的残留官能团。例如，当z分别表示二硫化物(-s-s-)或羧酸酯(-o-c(＝o)-)时，e可以表示hs-x
2-或ho2c-x
2-；条件是x2分别通过除c＝o或c＝s以外的碳原子与
–
sh或-co2h部分结合。
[0111]
灰色球体表示用于逐步合成的合适载体，特别是逐步/重复固载聚合物合成。该方法适用于在其表面带有oh基团的任何固体或可溶性载体上。oh基团可以存在于可断裂的系链
–
x
1-z-x
2-上。载体可以是用于固相重复了化学的交联树脂珠(例如，交联的聚(苯乙烯-共-二乙烯基苯)、硬球(例如，磁珠)、平面(例如，玻璃表面、硅晶片)或用于液相化学的可溶性载体(例如，可溶性聚合物链、氟标签)。有利地，载体含有可断裂的系链
–
x
1-z-x
2-，其允许在逐步合成后断裂聚氨酯。末端基团e的性质将取决于载体上使用的可断裂系链的类型。
[0112]
例如，载体可以是羟基官能化的聚苯乙烯树脂(例如，羟甲基聚苯乙烯树脂、羟乙基聚苯乙烯树脂、羟丁基聚苯乙烯树脂、4-(羟甲基)苯氧基甲基聚苯乙烯树脂、4-(羟甲基)苯氧基乙基聚苯乙烯树脂、4-(羟甲基)苯氧基丁基聚苯乙烯树脂、4-(羟甲基)苯氧基乙酰氨基甲基聚苯乙烯树脂、4-(羟甲基)苯氧基乙酰氨基乙基聚苯乙烯树脂、4-(羟甲基)苯甲酰氨基甲基聚苯乙烯树脂、4-(羟甲基)苯甲酰氨基乙基聚苯乙烯树脂、羟基三苯甲基聚苯乙烯树脂)、羟基官能化的树脂(例如、s oh标准tentagel树脂、r oh tentagel研究树脂、hl oh高负载tentagel树脂、mb oh tentagel大珠粒树脂、二醇、4-(羟甲基)苯氧基乙基树脂(wang型树脂)、3-甲氧基-4-(羟甲基)苯氧基乙酰氨基乙基树脂、4-(羟甲基)苯氧基乙酰基氨基乙基xv(hmpa树脂)、4-(羟甲基)苯甲酰胺基乙基(hmba树脂)、羟基三苯甲基s树脂、羟基三苯甲基hl树脂、羟基三苯甲基mb树脂)、或羟基官能化树脂(例如，二醇、树脂)。
[0113]
载体可以是具有酸不稳定连接基的树脂，例如用于胺和酰胺封端的化合物的树脂(例如，氨基甲基聚苯乙烯树脂上的rink-酰胺连接基、氨基乙基聚苯乙烯树脂上的rink-酰
胺连接基、树脂上的rink-酰胺连接基、树脂上的rink-酰胺连接基，用于羧基封端化合物的树脂(例如，聚苯乙烯wang树脂(4-羟基苄醇、phb、wang连接基)，树脂(4-羟基苄醇、phb、wang连接基)、phb树脂(4-羟基苄醇，phb、wang连接基)、hmpa聚苯乙烯树脂(4-羟甲基苯氧乙酰基连接基)、hmpaxv树脂(4-羟甲基苯氧乙酰基连接基)、ac树脂(3-甲氧基-4-(羟甲基)苯氧乙酰基连接基))。树脂是接枝共聚物，由低交联聚苯乙烯基质组成，在其上接枝聚乙二醇(peg或poe)。peg间隔基通过乙醚基团连接到基质上，这提高了对酸处理的稳定性并使peg浸出最小化。这些接枝共聚物具有压力稳定性，并且可用于间歇法和连续流动条件下。通常，peg间隔基在mw3000 da的范围内。
[0114]
是一种亲水性凝胶型树脂，其具有高容量和良好的溶剂相容性。具有n＝5或10个eo单元的乙二醇间隔基将反应性位点与聚苯乙烯基质分开并改变聚苯乙烯主链的疏水性质。
[0115]
有利地，可断裂的系链可以是具有以下结构的酯型系链。
[0116][0117]
其中x1表示wang型树脂的任何常规连接基。这种类型的系链的断裂产生具有以下结构的均匀聚氨酯：
[0118]
其中m、r1、r2和en如以上定义。
[0119]
在第一偶合步骤(i)中，固体或可溶性载体表面上存在的oh基团与碳酸酯化合物反应，其中每次出现的y独立地为琥珀酰亚胺基或吡啶基部分，得到第一种不对称活性碳酸酯发现不对称活性碳酸酯与伯胺和仲胺的反应是化学选择性的，并且可以在未保护的醇存在下进行。因此，在步骤(ii)中，步骤(i)中形成的加合物然后与氨基醇r2hn-r
1-oh反应，以选择性地提供羟基官能的氨基甲酸酯
连接步骤(i)和(ii)的重复允许均匀对称聚氨酯的无保护基团合成。
[0120]
有利地，步骤(i)和(ii)以高收率进行以确保适当控制聚合物序列。优选地，步骤(i)和(ii)以》95％，优选为》96％，优选为》97％，优选为》98％，优选为》99％的产率进行。
[0121]
有利地，步骤(i)的每次重复了中的碳酸酯化合物可以相对于固体或可溶性载体上存在的碳酸酯反应性位点(oh基团)以等摩尔量使用。因此，碳酸酯化合物可以相对于固体或可溶性载体上存在的碳酸酯反应性位点为1-10摩尔过量，优选为1-8摩尔过量，优选为1-6摩尔过量，优选为1-5摩尔过量，优选为1-3摩尔过量，优选为1-2摩尔过量，优选为1-1.5摩尔过量，优选为1-1.3摩尔过量，优选为1-1.2摩尔过量使用。
[0122]
有利地，在步骤(i)的每次重复了中使用摩尔过量的碳酸酯化合物可有助于实现如上定义的高产率。因此，有利地，步骤(i)的每次重复了中的碳酸酯化合物可以相对于固体或可溶性载体上存在的碳酸酯反应性位点(oh基团)以摩尔过量使用。例如，相对于固体或可溶性载体上存在的碳酸酯反应性位点，碳酸酯基团可以1.5-10摩尔过量，优选为2-10摩尔过量，优选为2-8摩尔过量，优选为2-6摩尔过量使用。
[0123]
同样地，步骤(ii)的每次重复了中的氨基醇r2hn-r
1-oh可以相对于固体或可溶性载体(基团)上存在的胺反应性位点以等摩尔量或摩尔过量使用。因此，氨基醇r2hn-r
1-oh可以相对于固体或可溶性载体上存在的胺反应性位点为1-10摩尔过量，优选为1-8摩尔过量，优选为1-6摩尔过量，优选为1-5摩尔过量，优选为1-3摩尔过量，优选为1-2摩尔过量，优选为1-1.5摩尔过量，优选为1-1.3摩尔过量，优选为1-1.2摩尔过量使用。
[0124]
可替换地，在步骤(ii)的每次重复中使用摩尔过量的氨基醇r2hn-r
1-oh可有助于实现如上定义的期望的高产率。例如，相对于固体或可溶性载体上存在的胺反应性位点，氨基醇r2hn-r
1-oh可以1.5-15摩尔过量，优选为2-15摩尔过量，优选为5-15摩尔过量，优选为
8-12摩尔过量使用。
[0125]
有利地，步骤(i)和(ii)的每次重复可以在合适的条件下进行以优化连接产率。例如，步骤(i)的每次重复可以在乙腈中进行，优选在微波辐射(50-70℃，优选为60℃，8w)下进行。其他溶剂可用于步骤(i)，例如dmf、nmp、dma。
[0126]
同样地，例如，步骤(ii)的每次重复可以在n,n-二甲基甲酰胺中进行，优选地在碱如三甲胺、三乙胺或二异丙基乙胺的存在下进行。其他溶剂可以用于步骤(ii)，例如，nmp、thf、甲苯、ch2cl2，取决于取代基和该步骤中使用的氨基醇单体r2hn-r
1-oh的溶解度。优选地，每个重复了步骤(ii)可以在室温(20-25℃)下进行。优选地，每个重复步骤(i)和(ii)可以在惰性气氛例如干燥氮气或氩气下进行。
[0127]
在每个步骤之间，可以通过除去溶剂来纯化和分离加合物。这可以通过在固相萃取管中进行步骤(i)和(ii)来完成。当载体是固体时，可以在每个反应步骤后简单地排出溶剂；当载体可溶时，可以加入合适的溶剂以沉淀载体，然后可以排出溶剂。对于含氟标签，可以使用纯化柱。除去反应混合物的溶剂后，可以在进行下一个重复步骤之前用合适的溶剂冲洗剩余的固体载体。
[0128]
有利地，碳酸酯化合物可以是对称的(两次出现的y是相同的)。例如，碳酸酯化合物可以是n,n
’‑
二琥珀酰亚胺基碳酸酯(dsc)或二(2-吡啶基)碳酸酯：
[0129][0130]
通过使用至少两种不同的氨基醇化合物r2hn-r
1-oh来合成根据本发明的均匀聚氨酯，可以实现聚氨酯的编码。
[0131]
因此，有利地，至少一种r2nh-r
1-oh不同于先前重复中使用的那些。这允许使用通过该过程获得的最终序列定义的聚氨酯作为二元编码信息或二元编码消息。如果至少两个r2nh-r
1-oh与先前重复中使用的那些不同，则可以实现三元序列编码。同样，如果在步骤(ii)中使用至少三个、四个、五个、六个、七个、九个、十个、十一个或更多个与先前重复中使用的那些不同的r2nh-r
1-oh，则可以获得四元、五元、六元、七元、八元、九元、十元和更高的编码体系。
[0132]
编码可以通过使用至少两种氨基醇化合物r2hn-r
1-oh来实现，其不同之处在于它们具有不同的r1基团(例如，r1＝-(ch2)
3-或-(ch2)
4-)，不同的r2基团(例如，r2＝h或甲基)或两者。
[0133]
例如，聚氨酯的编码(特定序列定义)可以通过使用在连接基r1中不同的至少两种氨基醇化合物r2hn-r
1-oh合成均匀的聚氨酯来实现。例如，不同r2hn-r
1-oh单体的r1基团可以是具有至少一个r
1a
基团的直链或支链脂肪族连接基、其中在合成中使用的至少两个r2hn-r
1-oh单体具有不同的r
1a
基团。例如，每个r2hn-r
1-oh单体中的r
1a
取代基(多个)可以选自h(当r1不是支链时)；直链、支链或环状的c
1-6
烷基；直链、支链或环状的c
1-8
杂烷基；卤素
原子；c
1-6
烷基-c
6-10
芳基如苄基；受保护或未受保护的反应性侧基如叠氮化物、末端炔烃、烯丙基；荧光部分或带正电或带负电的部分。
[0134]
有利地，每次出现的r1可独立地为c
1-20
烷基、c
1-20
卤代烷基、c
1-20
杂烷基、c
1-20
杂卤代烷基、c
1-20
烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
烷基、c
1-20
烷基-c 6-10芳基-c
1-20
杂烷基、c
1-20
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
烷基、c
1-20
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
杂烷基、c
1-20
烷基-c
6-10
杂芳基-c
1-20
烷基、c
1-20
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
杂烷基、c
1-20-杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
烷基、或带有至少一个如本文任何变体中所定义的r
1a
的c
1-20
杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，每次出现的r1可以独立地为c
1-10
烷基、c
1-10
卤代烷基、c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂卤代烷基、c
1-10
烷基-c
6-10
芳基-c
1-10
烷基、c
1-10
烷基-c
6-10
芳基-c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-10
烷基、c
1-10
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-10
杂烷基、c
1-10
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-10
烷基、c
1-10
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-10
烷基、或带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的c
1-10
杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-10
杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，每次出现的r1可独立地为c
1-6
烷基、c
1-6
卤代烷基、c
1-6
杂烷基、c
1-6
杂卤代烷基、c
1-6
烷基-c
6-10
芳基-c
1-6
烷基、c
1-6
烷基-c
6-10
芳基-c
1-6
杂烷基、c
1-6
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-6
烷基、c
1-6
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-6
杂烷基、c
1-6
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-6
烷基、c
1-6
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-6
杂烷基、c
1-6-杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-6
烷基、或带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的c
1-6
杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-6
杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，每次出现的r1可以独立地为c
1-20
烷基、c
1-20
卤代烷基、c
1-20
杂烷基、c
1-20
烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
烷基、或带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的c
1-20
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，每次出现的r1可独立地为c
1-10
烷基、c
1-10
卤代烷基、c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂卤代烷基、c
1-10
烷基-苯基-c
1-10
烷基、c
1-10
烷基-苯基-c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂烷基-苯基-c
1-10
烷基、或带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的c
1-10
杂烷基-苯基-c
1-10
杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，每次出现的r1可以独立地为c
1-6
烷基、c
1-6
卤代烷基、c
1-6
杂烷基、c
1-6
杂卤代烷基、c
1-6
烷基-苯基-c
1-6
烷基、c
1-6
烷基-苯基-c
1-6-杂烷基、c
1-6-杂烷基-苯基-c
1-6-烷基、或带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的c
1-6-杂烷基-苯基-c
1-6-杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，每次出现的r1可以独立地为c
1-6
烷基或带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的c
1-6
卤代烷基部分；其中前述烷基中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，每次出现的r1可以独立地为带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的直链、支链或环状c
1-6
烷基部分。在上述实施方式中，每次出现的r
1a
可以独立地为h、直链、支链或环状c
1-6
烷基，直链、支链或环状c
1-8
杂烷基；卤素原子；c
1-6
烷基-苯基如苄基；荧光部分或带正电或带负电的部分。
[0135]
当r
1a
代表荧光部分时，它可以选自包含受保护或未受保护的荧光团的部分，例如荧光素、若丹明、香豆素、芘、bodipy衍生物或丹酰基，其中荧光团部分可以直接与r1结合或通过选自c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
0-20
(杂)脂肪族-c
6-10
芳基-c
0-20
(杂)脂肪族或c
0-20
(杂)脂肪族-c
3-10
杂芳基-c
0-20
(杂)脂肪族部分的合适的连接基与r1结合，其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个可以是直链或支链的和饱和或不饱和的。有利地，每次出现的
r1可独立地为c
1-10
烷基、c
1-10
卤代烷基、c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂卤代烷基、c
1-10
烷基-苯基-c
1-10
烷基、c
1-10
烷基-苯基-c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂烷基-苯基-c
1-10
烷基、或带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的c
1-10
杂烷基-苯基-c
1-10
杂烷基部分。有利地，每次出现的r1可以独立地为c
1-6
烷基、c
1-6
卤代烷基、c
1-6
杂烷基、c
1-6
杂卤代烷基、c
1-6
烷基-苯基-c
1-6
烷基、c
1-6
烷基-苯基-c
1-6-杂烷基、c
1-6-杂烷基-苯基-c
1-6-烷基、或带有至少一个上述任何变体中定义的r
1a
的c
1-6-杂烷基-苯基-c
1-6-杂烷基部分。
[0136]
当r
1a
代表带正电或带负电部分时，它可以选自包含受保护或未受保护的离子基团如羧酸、硫酸盐、磷酸盐、季铵化胺的部分，其中离子基团可以直接与r1结合或通过选自c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
0-20
(杂)脂肪族-c
6-10
芳基-c
0-20
(杂)脂肪族或c
0-20
(杂)脂肪族-c
3-10
杂芳基-c
0-20
(杂)脂肪族部分的合适的连接基与r1结合，其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个可以是直链或支链的和饱和或不饱和的。有利地，每次出现的r
1a
可以独立地为h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、环戊基、环己基、苄基、-(ch2)
1-3
o(ch2)
1-3-、-(ch2)
1-3
s(ch2)
1-3-、-o(ch2ch2o)
1-3
ch3、-(ch2)
1-3
o(ch2)
0-2
ch3或-(ch2)
1-3
s(ch2)
0-2
ch3；优选为h、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或仲丁基；更优选为h、甲基或乙基；最优选为h或甲基。
[0137]
有利地，在步骤(ii)的不同重复中使用的r2nh-r
1-oh化合物中，至少一个r1可以与先前重复中使用的那些不同。这允许使用通过该过程获得的最终序列定义的聚氨酯作为二元编码信息或二元编码消息。如果至少两个r1与先前重复中使用的那些不同，则可以实现三元序列编码。同样，如果在步骤(ii)中使用至少三个、四个、五个、六个、七个、九个、十个、十一个或更多个与先前重复中使用的不同的r2nh-r
1-oh化合物，则可以获得四元、四元、五元、六元、七元、八元、九元、十元和更高的编码体系。
[0138]
有利地，在步骤(ii)的不同重复中使用的r2nh-r
1-oh化合物中，每次出现的r1可以独立地代表具有以下结构的直链或支链烷基：
[0139][0140]
其中p是1-20的整数；并且至少一次出现的r
1a
代表h或直链、支链或环状的c
1-6
烷基、苄基、-(ch2)
1-3
o(ch2)
1-3-、-(ch2)
1-3
s(ch2)
1-3-、-o(ch2ch2o)
1-3
ch3、-(ch2)
1-3
o(ch2)
0-2
ch3或-(ch2)
1-3
s(ch2)
0-2
ch3；优选为线性c
1-6
烷基；优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或仲丁基；更优选为甲基或乙基；最优选为甲基。有利地，至少一次出现的r
1a
代表直链、支链或环状的c
1-6
烷基、苄基、-(ch2)
1-3
o(ch2)
1-3-、-(ch2)
1-3
s(ch2)
1-3-、-o(ch2ch2o)
1-3
ch3、-(ch2)
1-3
o(ch2)
0-2
ch3或-(ch2)
1-3
s(ch2)
0-2
ch3；优选为线性c
1-6
烷基；优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或仲丁基；更优选为甲基或乙基；最优选为甲基；并且其他出现的r
1a
可以是h。有利地，p可以是2-6的整数。有利地，在该结构中，所有但一次出现r
1a
可以是h。
[0141]
有利地，可以在步骤(ii)的重复了序列中使用两种不同类型的h2n-r
1-oh，其不同
于r1基团的性质。r1基团可以根据它们的链长、r
1a
侧链的性质或两者而不同。有利地，r1基团可以根据r
1a
侧链(多个)的性质或数量而不同。例如，以下h2n-r
1-oh的偶合可用于构建均匀的序列定义的聚氨酯：
[0142][0143]
或者或另外地，r1基团可以根据氨基和羟基之间的链的性质而不同：烷基链、杂烷基链、芳烷基链等。例如，可以在步骤(ii)的重复了序列中使用至少两种不同类型的h2n-r
1-oh，选自以下单体：
[0144][0145]
有利地，在步骤(ii)的每次重复中，r2可独立地为h或c
1-20
烷基、c
1-20
卤代烷基、c
1-20
杂烷基、c
1-20
杂卤代烷基、c
1-20
烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
烷基、c
1-20
烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
杂烷基、c
1-20
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
烷基、c
1-20
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
杂烷基、c
1-20
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
烷基、c
1-20
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
杂烷基、c
1-20-杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
烷基、或c
1-20
杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，在步骤(ii)的每次重复中，r2可独立地为h或c
1-10
烷基、c
1-10
卤代烷基、c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂卤代烷基、c
1-10
烷基-c
6-10
芳基-c
1-10
烷基、c
1-10
烷基-c
6-10
芳基-c
1-10
杂烷基、c
1-10
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-10
烷基、c
1-10
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-10
杂烷基、c
1-10
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-10
烷基、c
1-10
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-10
杂烷基、c
1-10-杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-10
烷基、或c
1-10
杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-10
杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，在步骤(ii)的每次重复中，r2可独立地为h或c
1-6
烷基、c
1-6
卤代烷基、c
1-6
杂烷基、c
1-6
杂卤代烷基、c
1-6
烷基-c
6-10
芳基-c
1-6
烷基、c
1-6
烷基-c
6-10
芳基-c
1-6
杂烷基、c
1-6
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-6
烷基、c
1-6
杂烷基-c
6-10
芳基-c
1-6
杂烷基、c
1-6
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-6
烷基、c
1-6
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-6
杂烷基、c
1-6-杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-6
烷基、或c
1-6
杂烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-6
杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，在步骤(ii)的每次重复中，r2可以独立地为h或c
1-20
烷基、c
1-20
卤代烷基、c
1-20
烷基-c
6-10
芳基-c
1-20
烷基、或c
1-20
烷基-c
3-10
杂芳基-c
1-20
烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，在步骤(ii)的每次重复中，r2可以独立地为h或c
1-6
烷基、c
1-6
卤代烷基、c
1-6
杂烷基、c
1-6
杂卤代烷基、c
1-6
烷基-苯基-c
1-6
烷基、c
1-6
烷基-苯基-c
1-6
杂烷基、c
1-6
杂烷基-苯基-c
1-6
烷基、或c
1-6
杂烷基-苯基-c
1-6
杂烷基部分；其中前述烷基和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，在步骤(ii)的每次重复中，r2可以独立地为h或c
1-6
烷基，或c
1-6
卤代烷基部分；其中前述烷基
和杂烷基部分中的每一个可以是直链、支链或环状的。有利地，在步骤(ii)的每次重复中，r2可以独立地为h或直链、支链或环状c
1-6
烷基部分。有利地，在步骤(ii)的每次重复中，r2可以独立地为h或甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或仲丁基；优选为h、甲基或乙基；优选为h或甲基；最优选为h。
[0146]
有利地，最终聚氨酯的链长m可以是4至500的整数，优选为4至250，优选为4至100，优选为10至50，优选为20至25。链长可能更长，允许更复杂的编码。例如，最终聚氨酯的链长m可以是50至200的整数，优选为100至200，优选为150至200，优选为50至100。
[0147]
有利地，e可以是末端基团，其选自c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基，或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10
杂芳基部分，或者是包含固体或可溶性载体的部分。具体地，e可以是末端基团，其选自c
1-20
杂脂肪族或具有结构的部分，其中z、x1和x2如上述任何变体中所定义。有利地，e可以代表羧化烷基链hoc(＝o)-(ch2)
1-6-，例如hoc(＝o)-(ch2)
5-。
[0148]
当e代表具有结构的部分时，固体或可溶性载体然后可以使用酸性或碱性条件断裂，氧化还原断裂，光断裂或热断裂，根据响应性可断裂基团z的性质，一旦已获得期望的链长度。如上详述，e的性质取决于用于实施该方法的固体或可溶性载体上存在的可断裂系链。优选地，固体载体可以是wang型羟基化聚苯乙烯树脂，在系链
–
x
1-z-x
2-中，z可以表示不稳定的羧酸酯键，其中x1和x2通过除c＝o或c＝s以外的碳原子与z键合，该羧酸酯键可以通过用三氟乙酸(tfa)进行酸处理而断裂，且e可以是hoc(＝o)-x
2-，其中x2如上述任何变体中所定义，并且可以表示例如支链或直链c
1-6
烷基链如(ch2)
5-，条件是x2通过碳原子与
–
co2h部分结合。
[0149]
有利地，en可以是末端基团，其选自oh、c
1-20
烷基、c
1-20
卤代烷基、c
1-20
杂烷基、c
1-20
杂卤代烷基、c
6-10
芳基、c
1-20
烷基-c
6-10
芳基、c
1-20
杂烷基-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
烷基-c
3-10
杂芳基或c
1-20-杂烷基-c
3-10
杂芳基部分。en的性质取决于在重复方法结束时进行的终止反应。优选地，en可以是oh。
[0150]
有利地，e可以代表hoc(＝o)-x
2-，其中x2如上述任何变体中所定义，并且可以代表例如支链或直链c
1-6
烷基链如(ch2)
5-，且en可以是oh；条件是x2通过碳原子与-co2h部分结合。
[0151]
在本发明的另一个方面，提供了一种均匀的序列定义的聚氨酯，其可通过根据本发明的方法获得，如在上述呈现的方法的任何一个或多个实施方式和变体中详述的。
[0152]
本发明的聚氨酯可具有下式：
[0153]
[0154]
其中
[0155]
e是末端基团，其选自h、c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基，或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10
杂芳基部分，或是或包括逐步固定化的聚合物合成的合适载体的部分；
[0156]en
是末端基团，其选自oh、c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
6-10
芳基、c
1-20
脂肪族-c
6-10
芳基、c
1-20
杂脂肪族-c
6-10
芳基、c
3-10
杂芳基、c
1-20
脂肪族-c
3-10
杂芳基、或c
1-20
杂脂肪族-c
3-10
杂芳基部分；
[0157]
每次出现的r1独立地为c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
1-20
(杂)脂肪族-c
6-10
芳基-c
1-20
(杂)脂肪族、或c
1-20
(杂)脂肪族-c
3-10
杂芳基-c
1-20
(杂)脂肪族部分；优选为带有至少一个选自h、c
1-6
烷基、卤素原子、受保护或未受保护的反应性侧基的r
1a
取代基，例如叠氮化物、末端炔烃、烯丙基、荧光部分或带正电荷或带负电荷的部分；其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个可以是直链、支链或环状和饱和或不饱和的；
[0158]
每次出现的r2独立地为h或c
1-20
脂肪族、c
1-20
杂脂肪族、c
1-20
(杂)脂肪族-c
6-10
芳基-c
1-20
(杂)脂肪族、或c
1-20
(杂)脂肪族-c
3-10
杂芳基-c
1-20
(杂)脂肪族部分；其中前述脂肪族或杂脂肪族部分中的每一个可以是直链、支链或环状和饱和或不饱和的；
[0159]
m是2至1000的整数；
[0160]
其中聚氨酯是均匀的和序列定义的。
[0161]
有利地，e可以具有以下结构：
[0162][0163]
其中
[0164]
代表用于逐步固载聚合物合成的合适载体；并且x1、z和x2如上文和本文中任何变体所定义。
[0165]
上述针对本发明的方法详述的所有变体和实施方式，关于变量y、碳酸酯化合物、x1、x2、z、可断裂的系链，固体或可溶性固体、r1、r2、r
1a
、m、p、e和en细节上作必要的修改适用于本发明的聚氨酯的定义，并且为了简明起见，这里不再重复。
[0166]
有利地，在聚氨酯中，至少两次出现的r1是不同的，并且每次出现的r2是h。
[0167]
有利地，制备包含至少三个单体单元的聚氨酯结构。在这样的实施方式中，聚氨酯具有特定定义的长度，并且具有确定的预定顺序的结构上不同的单体单元，其中单体单元的序列由预定的计划产生，而不是由无规共聚反应产生。
[0168]
本公开涵盖不同类型的预定序列的单体。有利地，预定序列可以不含或不具有在整个聚合物中一致存在的重复模式。仅举例来说，序列abcadac或abcdef的六聚体是没有重复模式的预定序列的实例，其中a、b、c、d、e和f代表本文公开的单体单元。
[0169]
有利地，预定序列的单体可以具有以重复模式存在的单体，例如(ab)n、或(abc)n、或(abcba)n，但其是均匀的或基本上均匀的。重复模式(ab)n、或(abc)n或(abcba)n仅作为示例给出，并不旨在限制。具有重复模式的预定序列可以使用本文公开的方法制备，并且有利
地，根据本发明的方法可以用于制备具有限定长度的聚氨酯，从而产生均匀或基本上均匀的聚氨酯。这种序列定义的聚氨酯不同于使用常规制备方法制备的那些，例如逐步生长聚合。这些常规方法可用于生产具有重复模式的聚氨酯；然而，使用这种方法制备的聚氨酯不具有限定的长度，因此是多分散的。
[0170]
有利地，预定序列的单体可包含嵌段中的单体，例如(a)n(b)n、或(a)n(b)n(a)n、或(a)n(b)n(c)n，其仅作为示例性模式呈现，并且不旨在限制本公开。这种实施方式在本文中称为嵌段共聚物。这些嵌段共聚物具有限定的长度，因此是均匀的或基本上均匀的。这些序列定义的嵌段共聚氨酯与本领域中由连续的逐步生长聚合反应制备的那些不同，因为由逐步生长聚合制备的聚合物不产生具有限定长度的嵌段共聚物，因此是多分散的。
[0171]
由于具有不同的侧链r
1a
、不同的连接基部分r1或其组合，任何上述聚氨酯的结构上不同的单体单元可以是不同的或“定义的”。有利地，垂悬侧链r
1a
可以简单地为氢原子或甲基。
[0172]
有利地，公开了具有特定定义的长度的聚氨酯和定义序列的相同单体单元。这种聚氨酯在本文中称为均聚氨酯。与由常规逐步生长的间歇聚合反应制备的多分散均聚氨酯相比，本文公开的均聚氨酯均匀或基本上均匀。
[0173]
有利地，聚氨酯的单分散性源于在聚合物链的起始和延伸过程中产生的特定数量的单体单元。有利地，使用上述方法获得的聚合度和/或单分散性可以基于单独单体组分的重量来确定。例如，在其中制备均聚物的实施方式中，可以确定每种单独单体的分子量，并且可以通过除以数均分子量来确定聚合度(或可以确认聚合物的长度)或聚合物的分子量由单体组分的分子量决定。有利地，聚合物的长度可以使用分析技术确认，例如质谱法、色谱法(例如，hplc或凝胶渗透色谱法)、核磁共振(nmr)光谱法、动态光散射法等。
[0174]
本发明的优点包括：
[0175]-本发明的均匀序列编码的pu可以使用非常简单的化学选择性多步生长方法制备，无需使用或保护/脱保护步骤。
[0176]-连接步骤(i)和(ii)的产率几乎是定量的，允许最佳控制均匀聚氨酯的顺序构建
[0177]-使用具有不同侧链(r
1a
)的单体，信息可以编码单体序列的形式在分子水平下存储，并且可以使用测序技术恢复。
[0178]-该方法允许获得均匀的序列定义的商品聚合物，例如聚氨酯。
[0179]-该方法可以与固相肽合成相同的方式自动化。
[0180]
因此，提供了诸如pu的经典塑料用于信息存储的用途。
[0181]
有利地，均匀聚氨酯的序列可以通过电喷雾串联质谱法(esi-ms/ms)测定。
[0182]
令人惊讶地发现，通过负模式串联质谱(ms/ms)非常容易地对本发明的聚氨酯进行测序。因此，优选地，均匀聚氨酯的序列可以通过负模式电喷雾电离ms/ms串联光谱法来确定。
[0183]
所有这些优点使得这类新型编码塑料对于防伪技术的应用具有潜在的意义。
[0184]
假冒物品如商品、材料和文件欺骗消费者，玷污此类物品的合法制造商和供应商的品牌名称，并可能危害公共健康(例如，当掺假食品和药品冒充真品时)。假冒是一项非常有利可图的业务，犯罪分子依赖于对廉价商品的持续高需求以及低产量和分销成本。防伪措施包括序列号、机器可读标识符(例如，可扫描的条形码和二维码)，“防篡改”安全标签
(例如，全息图和标签在移除时改变状态或部分或完全自毁)和直接应用于物品的远程可检测标签(例如，射频识别标签)或用于这些物品的标签、标记和/或包装。然而，这些措施本身可被伪造。此外，鉴于这种伪造，消费者通常不能依赖这些措施来验证标记或标签物品的真实性。
[0185]
对产品、产品包装、文件和印刷材料应用隐形隐蔽标示和标记是一种完善的方法，用于认证产品，从而打击假冒产品。此外，当打印可变不可见信息时，可以隐蔽方式完成产品的批次级别和项目级别跟踪。常用的隐蔽标记材料是紫外(uv)荧光油墨。安全信息在正常可见光下是不可见的，但在使用uv光源如uv手电筒时会显露出来。通过用uv手电筒显示不可见标记并在视觉上验证图像或人类可读的文本或显示的代码来验证感兴趣的产品或文件。虽然这可以是有效的安全特性，但认证过程具有局限性。
[0186]
一旦创建了单分散性序列定义的聚氨酯，它就可以用于许多独特的安全应用，包括检测对物理对象的非法篡改。例如，编码的聚氨酯可用于通过在生产期间或之后将其结合到物品中并且解密存储在聚氨酯结构内的编码信息(由本发明的重复了方法控制的定义序列)来验证物品以防止伪造。例如，可将序列定义的聚氨酯直接共混在有机或无机基质中。任何合适的已知方法可用于该目的，例如薄膜铸塑、机械混合、热熔挤出、喷雾沉积或原位聚合。因此，根据本发明的序列定义的pu塑料可以是dna的有趣替代物，其现今主要在这些应用中进行研究。因此，在另一方面，本发明涉及防伪系统和方法，更具体地涉及用于唯一地识别物品以便能够区分真品和伪造版本的系统和方法。具体地，本发明涉及本发明的聚氨酯用于信息存储或作为防伪装置的用途。
[0187]
在调查期间，通常情况是许多物品需要按顺序进行验证，并且验证审核的结果会传输到另一个位置。因此，能够使记录和存储结果的方法自动化并且具有用于在收集结果后发送结果的便利装置是有用的。本发明的均匀序列定义的聚氨酯非常适合于这种用途，因为它们可以使用串联质谱ms/ms容易地解密，其可以自动化以顺序处理大量样品。
[0188]
此外，已知荧光材料和诸如磁性或热标签的其他标签可用于产生不可见的标记。如上所述，荧光标签可以通过侧链r
1a
结合到本发明的聚氨酯结构中，其可以包含荧光基团。因此，结合序列定义的聚氨酯结构的解密和荧光标签的检测的可能性使得本发明的聚氨酯在防伪技术中更加有用。
[0189]
等同物
[0190]
以下代表性实施例旨在帮助说明本发明，并且不意图也不应解释为限制本发明的范围。实际上，除了本文所示和所述的那些之外，本发明的各种修改及其许多其他实施方式对于本领域技术人员而言将从本文的全部内容变得显而易见，包括以下实施例和对本文引用的科学和专利文献的参考文献。还应该理解的是，那些引用的参考文献的内容通过引用并入本文，以帮助说明现有技术。
[0191]
以下实施例包含重要的附加信息、范例和指导，其可以在其各种实施方式及其等同物中适用于本发明的实践。
[0192]
范例
[0193]
本发明的聚氨酯及其制备可通过实施例进一步理解，所述实施例说明制备或使用这些聚氨酯的一些方法。然而，应该理解，这些实施例不限制本发明。现在已知或进一步开发的本发明的变体被认为落入如本文所述和如下要求保护的本发明的范围内。
[0194]
实施例1.wang型羟基功能固体载体的制备
[0195]
将4-苄氧基苄醇聚苯乙烯(wang树脂100-200目，iris biotech，0.94mmol/g树脂，300mg，0.94mmol.g-1
,0.28mmol，1当量)置于固相萃取(spe)管中并在二氯甲烷(dcm)中溶胀5分钟。然后，将4-(二甲基氨基)吡啶(“dmap”,53mg,0.43mmol,1.5当量)、n,n
’‑
二环己基碳二亚胺(175mg，0.85mmol，3当量)和6-(双(4-甲氧基苯基)(苯基)甲氧基)己酸(360mg，0.83mmol，3当量)的dcm溶液在室温下加入到树脂中并将溶液在室温下摇动36小时。6-(双(4-甲氧基苯基)(苯基)甲氧基)己酸可通过dmt-保护6-羟基己酸乙酯，然后皂化(dmt＝4,4-二甲氧基三苯甲基氯)得到。在进行下一步骤之前，将树脂用n,n-二甲基甲酰胺(10x)，然后用dcm(2x)洗涤。将乙酸酐在无水吡啶(1/5，6ml)中的溶液加入到含有改性树脂的spe管中，并将该溶液在室温下摇动2小时。在进行下一步骤之前，将树脂用dcm洗涤五次。将三氯乙酸的dcm(3/97,w/w,5ml)溶液加入到含有改性树脂的spe管中，并将该溶液在室温下摇动30分钟。树脂用dcm洗涤五次。该步骤重复2次。然后，树脂用乙醚洗涤一次。
[0196]
实施例2.逐步合成聚氨酯的一般程序。
[0197]
连接步骤(i)的一般程序：
[0198]
首先通过温和加热将二(n-琥珀酰亚胺基)碳酸酯(6摩尔当量)溶解在干燥乙腈中。然后，向溶液中加入三乙胺(12摩尔当量)。然后，将混合物加入含有羟基官能的固体载体(1摩尔当量的羟基官能团)的微波合适的玻璃管中，并在氩气流下封闭管。然后，将反应在实验室微波中搅拌1小时以进行化学合成(60℃,8w)。在进行反应后，将载体转移到固相萃取管中，并在进行步骤(ii)之前用n,n-二甲基甲酰胺洗涤数次。
[0199]
连接步骤(ii)的一般程序：
[0200]
将三乙胺(20摩尔当量)和氨基醇(10摩尔当量)在干燥n,n-二甲基甲酰胺中的溶液加入到含有由如步骤(i)中所述的二(n-琥珀酰亚胺基)碳酸酯活化的固体载体的固相萃取管中。然后，在氩气流下封闭管，并将反应在室温下摇动20分钟。在进行反应后，载体用二甲基甲酰胺、乙醚洗涤数次，最后转移回微波管中以进行进一步的步骤(i)。
[0201]
连接步骤(i)和(ii)的重复：
[0202]
连续进行步骤(i)和(ii)并重复一定量的时间以达到期望的聚氨酯链长。在每个步骤(ii)，可以改变氨基醇结构单元的分子结构，以合成具有受控信息序列的聚合物。
[0203]
断裂程序(v)。
[0204]
断裂程序取决于用于合成的载体和连接基的类型。以下行是针对含有不稳定的wang型酯键的固体载体而写的。一旦获得具有期望链长的聚合物，就将固体载体转移到小瓶中。通过向树脂中加入三氟乙酸和无水二氯甲烷(5/5,v/v)的混合物进行断裂。断裂反应进行2小时。然后，滤出载体并收集滤液。减压蒸发三氟乙酸和二氯甲烷，得到期望的聚氨酯，为白色固体。
[0205]
用该方法获得的聚氨酯的实例。
[0206][0207]
在连接步骤(ii)中使用5-氨基-1-戊醇作为氨基醇制备聚氨酯。为了合成该聚合物，将连接步骤(i)和(ii)连续重复四次。然后，按照步骤(iii)将聚合物从载体上断裂。所
得聚氨酯为白色固体(55mg)。产率为90％。
[0208]
根据本发明制备的其他示例性聚氨酯列于下表1中。
[0209]
表1
[0210][0211][0212]a字母e表示通过树脂断裂获得的聚合物的链端。数字0和1对应于定义为0位或1位的结构单元。b通过esi-hrms发现的去质子化分子[m-h]-的理论和实验m/z值。
[0213]
根据本发明的重复固定化聚氨酯合成方法可以使用多种起始氨基醇单体，使用至少两种不同氨基醇单体的任何组合进行，以产生编码的均匀的、序列定义的聚氨酯。与肽组合文库的固相合成非常相似，可以使用根据本发明的方法制备均匀测序定义的聚氨酯的组合文库。
[0214]
具体地，实施例2的一般程序可以使用以下氨基醇单体中的任何一种或多种进行。
[0215][0216]
当在整个重复过程中使用相同的氨基醇单体时，获得均匀的均聚氨酯。
[0217]
当在重复合成中使用至少两种不同的氨基醇单体时，获得均匀的序列定义的(编码的)聚氨酯。聚氨酯序列由使用者确定，使用者可以选择其中氨基醇单体结合到聚氨酯序列中的特定顺序。因此，可以任何组合从任何两种或多种上述氨基醇单体组装任何长度的均匀序列定义的聚氨酯，从而提供获得均匀序列定义的聚氨酯的大量组合文库，如下表2(以2种不同单体示例的组合；即二元字母表)示例的，其中a和b表示选自上述20种选择的两种不同的氨基醇单体，且m表示引入聚氨酯链中的单体数。
[0218]
表2
[0219]
[0220][0221]
e表示通过树脂断裂获得的聚合物的链端(即，响应性可断裂基团z的断裂)。
[0222]
如表2所示，二元字母表(当使用2种不同的氨基醇单体构建聚氨酯序列时)和相对较短的聚合物链(m＝1至20)，已经提供了大量编码可能性；可获得超过1,049,600种不同结构定义的聚氨酯的池，其各自由构成每种聚氨酯的氨基醇单体a和b的非常序列编码。可能的组合(因此编码可能性)的数量随着聚氨酯长度呈指数增长。
[0223]
由于可以使用大于二元字母表的字母表来构建编码的聚氨酯的事实，因此可能的组合的数量进一步增加，如表3中所示，具有三元、四元和五元字母。
[0224]
表3
[0225][0226]
三元字母表：使用3种不同的氨基醇单体构建聚氨酯序列；
[0227]
四元字母表：使用4种不同的氨基醇单体构建聚氨酯序列；
[0228]
五元字母表：使用5种不同的氨基醇单体构建聚氨酯序列。
[0229]
实施例3.聚氨酯的ms/ms测序的一般程序。
[0230]
使用配备有以负模式(毛细管电压：-4200v；锥电压：-75v)操作的esi源的qqtof质谱仪(qstar elite,applied biosystems sciex,concord,on,canada)进行高分辨率ms和ms/ms实验。在ms模式中，在正交加速飞行时间(oa-tof)质量分析器中精确地测量离子质量。在ms/ms模式中，在进入充满氮的碰撞室之前，在四极杆质量分析器中选择前体离子，并且在oa-tof中测量产物离子。在该仪器中，空气用作雾化气体(10psi)，而氮气用作气帘气(20psi)。使用applied biosystems提供的analyst软件(qs 2.0)实现仪器控制、数据采集和数据处理。在超声浴中将聚氨酯(1-2mg)溶解在甲醇(300μl)中(15分钟)。将样品在乙酸铵(3mm)的甲醇溶液中进一步稀释(1/100至1/1000，v/v)，并使用注射泵以10μl/min注入esi源。聚氨酯首先在负模式电喷雾电离中电离，然后将在ms模式中观察到的如此形成的去
质子化分子进行碰撞诱导的解离。片段化仅通过所有酯键的竞争性断裂进行，产生ms/ms谱，其中两个连续峰之间的距离等于编码单元的质量。结果，测量从前体离子开始的连续峰之间的m/z差异允许聚氨酯序列从右侧到左侧重建。
[0231]
实施例4.根据实施例2的方案制备和根据实施例3的方法解密的其他聚氨酯
[0232]
虽然可能适用于各种载体，但该方法减少了使用羟基官能化交联聚苯乙烯树脂作为固体载体的实践。通过用羟基官能连接基修饰商业wang树脂获得该固体载体-参见上述实施例1(在断裂成c5酸链端部分后，在本公开中记为“e”)。在第一连接步骤(i)中，羟基与n,n
’‑
二琥珀酰亚胺基碳酸酯(dsc)反应，得到不对称的活性碳酸酯。有趣的是，显示所得加合物与胺的反应是化学选择性的，并且可以在未保护的醇)存在下进行。因此，在步骤(ii)中，形成的加合物然后与氨基醇反应，以选择性地提供羟基官能的氨基甲酸酯。连接步骤(i)和(ii)的重复了重复允许均匀对称聚氨酯的无保护基团合成。
[0233]
测试各种单体以进一步举例说明本发明的实施方式(图1c)。首先，使用dsc和c50合成模型均聚物。筛选不同的溶剂、反应时间和温度，以确定合成均匀pu的最佳实验条件。发现在步骤(i)中使用乙腈和微波辐射可以合成具有为约1的均匀聚合物。例如，获得c50均聚物的单峰高分辨率电喷雾质谱。这些结果意味着步骤(i)和(ii)接近定量，并且没有副反应与重复了合成显着竞争。
[0234]
基于这些结果，然后开发单体字母表以便在均匀pu中实现可读编码序列。
[0235]
h/ch3分子变异用于实现可由ms/ms解密的0/1数字代码。因此，使用具有或不具有甲基侧基的氨基醇来构建根据本发明的序列定义的pus。特别地，测试了两种不同的二元单体字母表c40/c41和c30/c31(图1c)。两种语言都允许合成均匀的共聚物。作为实例，图2a示出了针对用单体c40/c41合成并含有信息序列e-10001-oh的共聚氨酯(表1中的p2)获得的esi-ms和ms/ms谱。esi-ms谱显示出均匀结构的形成。非常值得注意的是，光谱对应于未通过hplc或任何其他分馏方法纯化的最终产物。
[0236]
获得了对于所有聚氨酯包括用字母表c30/c31(表1中的p7和p8)合成的那些聚氨酯的可比较质量的结果。
[0237]
结果表明，使用甲基化(1位)或非甲基化(0位)氨基醇单体，连接步骤(ii)似乎导致相似的产率。此外，pu合成的总产率在所有情况下接近定量(表1)。
[0238]
所有ms谱均以负模式esi-ms/ms收集，其在测序聚氨酯方面比正离子模式esi-ms/ms显着工作更好(图4)。
[0239]
如图2a所示，去质子化聚氨酯在负离子模式下的活化仅导致c-o氨基甲酸酯键断裂，因此写入聚合物中的数字序列非常容易阅读。ms/ms解密方法允许明确检测编码的二元序列。例如，具有不同序列的同量异位聚氨酯可以通过负模式ms/ms容易地区分，如图2b所示。尽管在末端羧酸上发生去质子化，但也可以分析较长的编码序列，并且测序质量不受链长的影响(图2c)。
[0240]
实施例5.本发明的示例性均匀序列定义的聚氨酯作为分子标记的用途
[0241]
将本发明的示例性聚氨酯共混在不同类型的聚合物基质中，并使用3d打印技术加工成膜或3d对象。根据本发明的聚氨酯可以通过各种已知的方法分散在固体聚合物材料中，例如薄膜铸塑、机械混合、喷雾沉积或原位聚合。
[0242]
聚苯乙烯膜
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