專利名稱：ε－己內(nèi)酯類聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種ε-己內(nèi)酯類聚合物，特別涉及一種可作為生物醫(yī)用材料的ε-己內(nèi)酯類聚合物。
背景技術(shù)：
ε-己內(nèi)酯聚合物(PCL)，因其具有良好的生物相容性，是生物醫(yī)用材料理想原料。然由于PCL同時存有結(jié)晶性強、玻璃化轉(zhuǎn)化溫度(Tg)低和降解速度慢等缺陷，限制了PCL的應(yīng)用。因此，對PCL的改性勢在必行。
為滿足不同的需要，可采用不同的改性方法。如王身國等采用共聚方法制得ε-己內(nèi)酯與乙二醇聚醚的共聚物，克服了PCL降解速度慢的缺陷(高分子學報，1995，5560-565)；Tarvainen等將2，2-雙(2-噁唑啉)(2，2-bis(2-oxazoline))作為PCL的鏈混合劑調(diào)節(jié)PCL的降解性能，提高了PCL的水降解性，同時并保留了其對小分子藥物的釋放性能，加快了對FITC-右旋糖苷大分子藥物的釋放(Eur J Pharma Sci，2002，16323-331)；Cao等合成了丁基琥珀酸酯己內(nèi)酯共聚物(PBSC)，產(chǎn)物具有柔順性的主鏈從而有較好的生物降解性能(Polymer.2002，43671～679)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種結(jié)晶度，親水性及降解速率可控的ε-己內(nèi)酯類聚合物。
本發(fā)明主要通過接枝共聚法來達到提供一種結(jié)晶度，親水性及降解速率可控的ε-己內(nèi)酯類聚合物之目的。
本發(fā)明所說的ε-己內(nèi)酯類聚合物，其以4-羰基-ε-己內(nèi)酯[式(1)所示化合物]為起始原料，首先將4-羰基-ε-己內(nèi)酯[式(1)所示化合物]通過均聚，或與ε-己內(nèi)酯[式(2)所示化合物]、丙交酯[式(3)所示化合物]、乙交酯[式(4)所示化合物]或δ-戊內(nèi)酯[式(5)所示化合物]、或它們的共聚物共聚獲得平均分子量為3,000～100,000的均聚物或共聚物；然后對所獲得的均聚物或共聚物進行選擇性還原得還原產(chǎn)物，最后將所得還原產(chǎn)物與ε-己內(nèi)酯[式(2)所示化合物]、丙交酯[式(3)所示化合物]、乙交酯[式(4)所示化合物]或δ-戊內(nèi)酯[式(5)所示化合物]、或它們的共聚物進行接枝共聚后獲得目標物，目標物的平均分子量為5,000～300,000。
以由4-羰基-ε-己內(nèi)酯[式(1)所示化合物]與ε-己內(nèi)酯[式(2)所示化合物]的共聚物為主鏈、丙交酯為接枝單體為例，其反應(yīng)示意如下所示具體實施方式
本發(fā)明所說的ε-己內(nèi)酯類聚合物，其以4-羰基-ε-己內(nèi)酯為起始原料，首先將4-羰基-ε-己內(nèi)酯通過均聚，或與ε-己內(nèi)酯、丙交酯、乙交酯或δ-戊內(nèi)酯、或它們的共聚物共聚，按摩爾比1∶(1～10)的比例加入聚合反應(yīng)器中，以有機錫、ZnEt、格氏試劑、Al(OC3H7)3、硬脂酸鋅、Zn0、Mg0、BF3-OEt2或脂肪酶等為催化劑，甲苯為溶劑，在70℃～150℃下反應(yīng)3～72小時，得平均分子量為3,000～100,000均聚物或共聚物；以甲醇和二氯甲烷的混合物(甲醇與二氯甲烷的體積比為1∶2～5)為溶劑，硼氫化鈉為還原劑，在室溫條件下，選擇性還原上述所得均聚物或共聚物，還原反應(yīng)時間為30分鐘～60分鐘，得還原產(chǎn)物；將上述所得還原產(chǎn)物與ε-己內(nèi)酯、丙交酯或乙交酯或δ-戊內(nèi)酯、或它們的共聚物按摩爾比為1∶(1～100)加入聚合反應(yīng)器中，以反應(yīng)物總質(zhì)量的0.5‰～1.0‰的加入有機錫、ZnEt、格氏試劑、Al(OC3H7)3、硬脂酸鋅、ZnO、MgO、BF3-OEt2或脂肪酶等為催化劑，在真空條件及70℃～150℃下反應(yīng)3～72小時獲得目標物，目標物的平均分子量為5,000～300,000。
其中，4-羰基-ε-己內(nèi)酯的制備參見Macromolecules.2002，35(21)7857-7859。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于，選用帶有易于轉(zhuǎn)換的反應(yīng)性官能團的ε-己內(nèi)酯衍生物為起始原料，在主鏈合成后，只需經(jīng)一步簡單的還原反應(yīng)，就能獲得具有反應(yīng)活性基團一羥基的主鏈，再通過該羥基，采用接枝共聚法獲得具有分子量可控支鏈(特別是可帶大分量的支鏈，而現(xiàn)有技術(shù)很難實現(xiàn)該點)的目標化合物，從而實現(xiàn)調(diào)控ε-己內(nèi)酯類聚合物的結(jié)晶度、親水性和降解速率等性能的目的。
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述。所舉實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。
實施例1(1)將4-羰基-ε-己內(nèi)酯(OPD)與己內(nèi)酯按摩爾比為1∶2混合后加入聚合反應(yīng)器中，以4-羰基-ε-己內(nèi)酯摩爾數(shù)的1％的異辛酸亞錫為催化劑，干燥的甲苯為溶劑，80℃條件下反應(yīng)18小時后得到共聚物。
所得共聚物的核磁氫譜(1H-NMR)分析以d-CHCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標，用德國AVANCE500MHz核磁共振波譜儀測試共聚物核磁氫譜。COOCH2(δ＝4.35，三重峰)，COCH2(δ＝2.77，三重峰)，COOCH2(δ＝4.08，三重峰)，COOCH2(δ＝4.35，三重峰)為聚合物中4-羰基-ε-己內(nèi)酯結(jié)構(gòu)單元的特征峰，COOCH2(δ＝4.08，三重峰)為聚合物中ε-己內(nèi)酯結(jié)構(gòu)單元的特征峰，根據(jù)核磁氫譜譜圖上這兩個峰的峰面積比可以計算出聚合物中4-羰基-ε-己內(nèi)酯和ε-己內(nèi)酯這兩種組分所占的摩爾比。
(2)將7.0g上述共聚物和0.4g硼氫化鈉加入到708ml二氯甲烷和282ml無水甲醇的混合溶劑中，在25℃反應(yīng)30分鐘，得還原產(chǎn)物。
所得還原產(chǎn)物核磁氫譜(1H-NMR)分析以d-CHCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標，用德國AVANCE500MHz核磁共振波譜儀測試共聚物核磁氫譜。COOCH2(δ＝4.08，三重峰)，OHCH2(δ＝3.65，三重峰)，COCH2(δ＝2.32，三重峰)，與步驟(1)所得的共聚物的核磁氫譜圖相比較，δ＝4.35處共聚物中4-羰基-ε-己內(nèi)酯結(jié)構(gòu)單元的特征三重峰完全消失，由此可以確定其結(jié)構(gòu)單元中的羰基被完全還原成為羥基。
所得還原產(chǎn)物紅外譜圖(IR)分析以美國NICOLET公司制造的Nicolet Magna-IR 550，以氯仿做溶劑，采用溶液涂膜法測定聚合物的紅外吸收光譜。在3527cm-1處為分子結(jié)構(gòu)中-OH的特征吸收峰；在2942cm-1和2865cm-1處為-CH2基團中CH基團的反對稱伸縮振動和對稱伸縮振動吸收峰，在1460cm-1處為-CH2基團中CH基團的面內(nèi)彎曲振動吸收峰；在1732cm-1處為酯基結(jié)構(gòu)中酯羰基-O-C＝O的伸縮振動吸收峰，在1164cm-1處的一個較強峰為酯基結(jié)構(gòu)中C-O-C的不對稱伸縮振動吸收峰，在1098cm-1處的一個較弱峰為酯基結(jié)構(gòu)中C-O-C的對稱伸縮振動吸收峰。
(3)將由步驟(2)制得的還原產(chǎn)物與丙交酯按摩爾比1∶20混合后置于聚合反應(yīng)器中，以反應(yīng)物總重量的0.5‰的異辛酸亞錫為催化劑，在真空及120℃條件下，反應(yīng)48小時后得目標物。
目標物的核磁氫譜(1H-NMR)分析以d-CHCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標，用德國AVANCE500MHz核磁共振波譜儀測試共聚物核磁氫譜。CHCH3(δ＝5.18，四重峰)，COCH2(δ＝4.06，三重峰)，COOCH2(δ＝2.31，三重峰)，CH3CH(δ＝1.58，兩重峰)，其中CHCH3(δ＝5.18，四重峰)為接枝共聚物中丙交酯結(jié)構(gòu)單元的特征峰，COOCH2(δ＝2.31，三重峰)為接枝共聚物中4-羥基-ε-己內(nèi)酯/ε-己內(nèi)酯共聚物的特征峰，根據(jù)核磁氫譜譜圖上這兩個峰的峰面積比可以計算出接枝共聚物中4-羥基-ε-己內(nèi)酯/ε-己內(nèi)酯共聚物和丙交酯這兩種組分所占的摩爾比，從而得到接枝共聚物中主鏈和支鏈的摩爾比。
目標物的紅外譜圖(IR)分析以美國NICOLET公司制造的Nicolet Magna-IR 550，以氯仿做溶劑，采用溶液涂膜法測定聚合物的紅外吸收光譜。接枝共聚物分子結(jié)構(gòu)中各個基團的特征吸收峰都能在譜圖上表現(xiàn)出來。在2995cm-1和2944cm-1處為-CH3基團中CH基團的對稱伸縮振動；在2856cm-1處為-CH3基團中CH基團的反對稱伸縮振動吸收峰，在1454cm-1和1380cm-1處為-CH3基團中CH基團的反對稱面內(nèi)彎曲振動吸收峰和對稱面內(nèi)彎曲振動吸收峰；在1753cm-1處為酯基結(jié)構(gòu)中酯羰基-O-C＝O的伸縮振動吸收峰，在1186cm-1處為酯基結(jié)構(gòu)中C-O-C的不對稱伸縮振動吸收峰，在1089cm-1處為酯基結(jié)構(gòu)中C-O-C的對稱伸縮振動吸收峰。
實施例2～3將4-羰基-ε-己內(nèi)酯(OPD)與己內(nèi)酯分別按摩爾比為1∶4或1∶6混合后加入聚合反應(yīng)器中，按實施例1中步驟(1)的方法可得到不同分子量的共聚物，采用凝膠滲透色譜法(GPC)分析所得共聚物。使用美國Waters公司244型GPC測試儀，以四氫呋喃為淋洗溶劑，以聚苯乙烯標準樣為基準計算分子量。結(jié)果見表1
表1

實施例4～7僅改變實施例1步驟(3)中還原產(chǎn)物與丙交酯按摩爾比(其他條件與實施例1相同)。即還原產(chǎn)物與丙交酯按摩爾比分別為1∶40、1∶60、1∶80或1∶100可得到不同分子量的目標物，采用凝膠滲透色譜法(GPC)分析所得共聚物，使用美國Waters公司244型GPC測試儀，以四氫呋喃為淋洗溶劑，以聚苯乙烯標準樣為基準計算分子量結(jié)果見表2。
表2

不同的目標物采用差示掃描量熱法分析其玻璃化轉(zhuǎn)化溫度(Tg)、熔點(Tm)、熔融焓(ΔHm)。DSC譜用美國MDSC2910型差示掃描量熱儀進行測試，測試條件從-150℃升溫至250℃，升降溫速度均為10℃/min，氣氛為氮氣，氮氣速率為50mL/min。結(jié)果見表3表3

權(quán)利要求
1.一種ε-己內(nèi)酯類聚合物，其特征在于，所說的聚合物以4-羰基-ε-己內(nèi)酯為起始原料，首先將4-羰基-ε-己內(nèi)酯通過均聚，或與ε-己內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯、丙交酯或乙交酯、或它們的共聚物共聚獲得平均分子量為3,000～100,000的均聚物或共聚物；然后對所獲得的均聚物或共聚物進行選擇性還原得還原產(chǎn)物，最后將所得還原產(chǎn)物與ε-己內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯、丙交酯或乙交酯、或它們的共聚物進行接枝共聚后獲得目標物，目標物的平均分子量為5,000～300,000。
2.如權(quán)利要求1所說的聚合物，其特征在于，其中4-羰基-ε-己內(nèi)酯與ε-己內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯、丙交酯或乙交酯、或它們的共聚物按摩爾比1∶(1～10)的比例進行共聚。
3.如權(quán)利要求2所說的聚合物，其特征在于，其中共聚所用催化劑為有機錫化合物、ZnEt、格氏試劑、Al(OC3H7)3、硬脂酸鋅、ZnO、MgO、BF3-OEt2或脂肪酶。
4.如權(quán)利要求2或3所說的聚合物，其特征在于，其中共聚溫度為70℃～150℃，時間為3～72小時。
5.如權(quán)利要求1所說的聚合物，其特征在于，其中所說選擇性還原所用的還原劑硼氫化鈉。
6.如權(quán)利要求1所說的聚合物，其特征在于，其中所說的還原產(chǎn)物與ε-己內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯、丙交酯或乙交酯、或它們的共聚物按摩爾比為1∶(1～100)進行接枝共聚。
7.如權(quán)利要求6所說的聚合物，其特征在于，其中接枝共聚所用催化劑為有機錫化合物、ZnEt、格氏試劑、Al(OC3H7)3、硬脂酸鋅、ZnO、MgO、BE3-OEt2或脂肪酶。
8.如權(quán)利要求6或7所說的聚合物，其特征在于，其中接枝共聚溫度為70℃～150℃，接枝共聚時間為3小時～72小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可作為生物醫(yī)用材料的ε－己內(nèi)酯類聚合物。所說的聚合物以4－羰基－ε－己內(nèi)酯為起始原料，首先將4－羰基－ε－己內(nèi)酯通過均聚，或與ε－己內(nèi)酯、δ－戊內(nèi)酯、丙交酯或乙交酯、或它們的共聚物共聚獲得均聚物或共聚物；然后對所獲得的均聚物或共聚物進行選擇性還原得還原產(chǎn)物，最后將所得還原產(chǎn)物與ε－己內(nèi)酯、δ－戊內(nèi)酯、丙交酯或/和乙交酯進行接枝共聚后獲得目標物。本發(fā)明的優(yōu)越性在于，采用接枝共聚法獲得具有分子量可控支鏈的目標化合物，從而實現(xiàn)調(diào)控ε－己內(nèi)酯類聚合物的結(jié)晶度、親水性和降解速率等性能的目的。
文檔編號C08G63/85GK101089027SQ200710043879
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者郎美東, 朱佳蕓 申請人:華東理工大學