一、 反應體系核心組分

二、 具體合成步驟

步驟 1： 制備 PEG 大分子引發劑（PEG-X，X=Br/Cl）

1. 取一定量的單甲氧基聚乙二醇（mPEG-OH） 溶于干燥二氯甲烷（DCM），冰水浴冷卻至 0~5℃，加入三乙胺（TEA）作為縛酸劑。

2. 緩慢滴加2 - 溴異丁酰溴（摩爾比 mPEG-OH:2 - 溴異丁酰溴：TEA = 1:1.2:1.5），滴加完畢后，室溫攪拌反應 12~24h。

3. 反應結束后，過濾除去生成的三乙胺氫溴酸鹽沉淀，濾液用去離子水洗滌 3~5 次，除去未反應的小分子試劑。

4. 有機相經無水硫酸鎂干燥、旋蒸濃縮后，用Ethyl ether沉淀產物，真空干燥得到mPEG-Br，通過 1H-NMR 表征確認引發劑制備成功（特征峰：溴異丁酰基的甲基峰～1.9 ppm）。

步驟 2： ATRP 聚合制備 PEG-b-PMA（聚乙二醇 - 聚丙烯酸甲酯嵌段共聚物）

1. 在史萊克管（Schlenk tube，無水無氧反應裝置）中，依次加入 mPEG-Br、丙烯酸甲酯（MA）、CuBr、PMDETA，再加入干燥 THF 作為溶劑，密封反應管。

2. 經 3 次冷凍 - 抽真空 - 解凍循環，排除管內氧氣（氧氣會猝滅自由基，導致聚合失敗）。

3. 將反應管置于油浴中，30~60℃恒溫攪拌反應，反應時間根據目標分子量調整（通常 6~24h）。

4. 聚合結束后，將反應液暴露于空氣終止聚合，通過中性氧化鋁柱除去銅催化劑，旋蒸濃縮濾液。

5. 用正己烷 / 石油醚沉淀產物，真空干燥得到PEG-b-PMA，通過 GPC 測定分子量和分散度（PDI 通常 < 1.2），1H-NMR 確認 MA 的聚合度。

步驟 3： 酯鍵水解制備 PEG-PAA

1. 將 PEG-b-PMA 溶于THF / 去離子水混合溶劑（體積比 1:1），加入過量 NaOH 水溶液（摩爾比 NaOH:MA 單元 = 3:1）。

2. 室溫攪拌反應 8~12h，期間通過薄層色譜（TLC）監測水解進程。

3. 反應結束后，用鹽酸調節溶液 pH 至 2~3，使羧基質子化。

4. 旋蒸除去 THF，將水溶液用透析袋（截留分子量 MWCO = 1000~3000 Da）透析 24~48h，除去鹽和小分子雜質。

5. 透析液經冷凍干燥，得到白色粉末狀PEG-PAA，通過酸堿滴定法測定羧基含量，確認水解。

三、 關鍵控制要點

1. 無水無氧環境：ATRP 對氧氣敏感，需嚴格除氧，否則會導致聚合速率降低或分子量分布變寬。

2. 催化劑 / 配體比例：CuBr 與 PMDETA 的摩爾比通常為 1:1~1:2，配體過量可提高催化劑溶解性和聚合可控性。

3. 單體 / 引發劑比例：通過調整 MA 與 mPEG-Br 的摩爾比，可精準調控 PMA 鏈段的長度，進而控制 PEG-PAA 的整體分子量。

4. 水解條件：避免高溫和過長水解時間，防止酯鍵過度水解導致聚合物鏈斷裂。

四、 ATRP 合成的優勢

1. 聚合過程可控，可精準設計 PEG 和 PAA 鏈段的長度比例。

2. 產物分散度窄，結構均一性高，適合制備高性能藥物載體和生物醫用材料。

3. 可拓展制備復雜拓撲結構的 PEG-PAA（如星型、梳型共聚物）。