[發(fā)明專利]乳酸雙環(huán)胍合成及其催化開環(huán)聚合合成可降解聚合物的工藝方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210232522.5
• 申請(qǐng)日: 2012-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN102757433A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李弘;龐子博;王玉琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D487/04
• 分類號(hào): C07D487/04;C07C59/08;C07C51/41;C08G63/08;C08G69/44;C08G63/87
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)用生物降解材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種醫(yī)用生物降解性聚合物的催化合成方法，屬于高分子化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著醫(yī)藥及生物組織工程領(lǐng)域科技的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)具有優(yōu)良生物相容性和生物安全性的可降解材料的需求急劇增長(zhǎng)。生物降解聚合物合成所用催化劑通常為過(guò)渡金屬有機(jī)化合物或過(guò)渡金屬有機(jī)絡(luò)合物。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的研究已充分證明重金屬離子對(duì)人體有害，采用過(guò)渡金屬有機(jī)化合物或金過(guò)渡屬有機(jī)絡(luò)合物為催化劑/引發(fā)劑合成的生物降解性聚合物中的重金屬無(wú)法徹底去除，從而為該類材料的實(shí)際應(yīng)用埋下隱患。為此，研究開發(fā)無(wú)毒、非金屬、有機(jī)催化劑已成為生物可降解材料合成領(lǐng)域一項(xiàng)重大課題。南開大學(xué)高分子化學(xué)研究所暨“教育部功能高分子材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”李弘教授及其研究室在國(guó)家自然科學(xué)基金（No.20474030）和國(guó)家自然科學(xué)基金（No.21074057）資助下開發(fā)出可用于催化環(huán)酯類單體、絲氨酸嗎啉二酮開環(huán)聚合反應(yīng)的催化劑——醋酸雙環(huán)胍TBDA（李弘等，中國(guó)發(fā)明專利CN101318960B），并將催化劑TBDA用于開環(huán)共聚合合成乳酸-絲氨酸共聚物的合成工藝研究（李弘等，中國(guó)發(fā)明專利CN102443166A）。并且李弘教授及其研究室在國(guó)家自然科學(xué)基金（No.21074057）資助下，于國(guó)內(nèi)外首次合成出3-芐氧羰基亞乙基-6-甲基-嗎啉-2,5-二酮BCEMD（李弘等，中國(guó)發(fā)明專利CN102408389A），并在催化劑醋酸雙環(huán)胍TBDA催化下，進(jìn)行開環(huán)均聚合反應(yīng)或以丙交酯為第二單體進(jìn)行開環(huán)共聚合反應(yīng)研究（李弘等，中國(guó)發(fā)明專利CN102408553A）。

最近，南開大學(xué)高分子化學(xué)研究所暨“教育部功能高分子材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”李弘教授及其研究室在國(guó)家自然科學(xué)基金（No.21074057）資助下于國(guó)內(nèi)外首次開發(fā)出可用于催化丙交酯、嗎啉二酮等環(huán)酯、環(huán)酰胺類單體開環(huán)聚合反應(yīng)或開環(huán)共聚合反應(yīng)的無(wú)毒、非金屬、有機(jī)催化劑——乳酸雙環(huán)胍TBDL。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)毒、非金屬、有機(jī)催化劑乳酸雙環(huán)胍及其合成工藝方法，以及采用乳酸雙環(huán)胍為催化劑催化開環(huán)聚合反應(yīng)合成聚乳酸、聚嗎啉二酮、聚酯酰胺的工藝方法。

本發(fā)明提供的乳酸雙環(huán)胍TBDL，具有如下結(jié)構(gòu)：

本發(fā)明所述的乳酸雙環(huán)胍是由雙環(huán)胍（系統(tǒng)命名：1,5,7-三氮雙環(huán)[4,4,0]-5-癸烯，英文縮寫TBD）和乳酸（英文縮寫LA）在水體系中直接反應(yīng)合成。

催化劑乳酸雙環(huán)胍（TBDL）合成的具體實(shí)施路線為：

TBDL的制備工藝過(guò)程為：將一定量的雙環(huán)胍（TBD）和相應(yīng)雙環(huán)胍約1.2倍物質(zhì)的量的乳酸（LA）加入到反應(yīng)器中，嚴(yán)格除去瓶中空氣后，在氬氣氛下加入已經(jīng)脫氣處理的蒸餾水，于105℃油浴中回流24-48小時(shí)，再冷卻至室溫，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去水分，將所得產(chǎn)物40℃下真空干燥1-2周即得到催化劑乳酸雙環(huán)胍，產(chǎn)率92-95%，純度≥96%。

本發(fā)明采用乳酸雙環(huán)胍為催化劑，催化開環(huán)聚合反應(yīng)合成聚乳酸、聚嗎啉二酮、聚酯酰胺。分述如下：

一、聚乳酸的合成

具體合成過(guò)程包括：采用乳酸雙環(huán)胍為催化劑，進(jìn)行環(huán)酯類單體L-丙交酯（LLA）或DL-丙交酯（DLLA）開環(huán)聚合反應(yīng)，合成數(shù)均分子量Mn：2940-29100、分子量分布PDI：1.15-1.47的聚乳酸。

式中n=20-200；具體聚合反應(yīng)過(guò)程包括：

方法一、本體聚合方法：將LLA或DLLA及TBDL加入到反應(yīng)器中，單體丙交酯與催化劑的摩爾比為20/1-200/1，經(jīng)脫氣后，于真空狀態(tài)下110-150℃反應(yīng)48-96小時(shí)，自然冷卻后，用丙酮溶解反應(yīng)器中固體物質(zhì)，再將溶液滴入蒸餾水中進(jìn)行沉淀，沉淀物在50℃下干燥24小時(shí)，得到數(shù)均分子量Mn：2870-29100、分子量分布PDI：1.15-1.43的聚乳酸；

方法二、溶液聚合方法：將LLA或DLLA及TBDL加入到反應(yīng)器中，單體丙交酯與催化劑的摩爾比為20/1-200/1，脫氣操作后加入經(jīng)脫氣的甲苯2mL，于110℃反應(yīng)48-144小時(shí)，自然冷卻后，用丙酮溶解反應(yīng)器中固體物質(zhì)，再將溶液滴入蒸餾水中進(jìn)行沉淀，沉淀物在50℃下干燥24小時(shí)，得到數(shù)均分子量Mn：2940-28400、分子量分布PDI：1.26-1.47的聚乳酸；

二、聚嗎啉二酮的合成