[發明專利]生物胍復合體系催化熔融?固相聚合合成高分子量聚α?羥基酸

有效

• 申請號: 201510583572.1
• 申請日: 2015-09-14
• 公開（公告）號: CN105131259B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李弘;張全興;宗緒鵬;黃偉;李愛民
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C08G63/08
• 分類號: C08G63/08;C08G63/82
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明屬于生物可降解材料合成技術領域，特別涉及采用無毒、高效的生物胍復合催化體系，通過熔融—固相聚合聯用方法受控合成高分子量聚α-羥基酸。

背景技術

聚α-羥基酸是一種具有優良生物降解性、相容性的脂肪族聚酯材料，被視作傳統石油基塑料最好的替代品之一。其中聚乳酸PLA、聚乙醇酸PGA目前已在農用薄膜、包裝材料、可棄置性塑料制品、生物醫學(如：醫用可吸收手術縫合線、組織支架、硬組織修復材料等)領域得到廣泛應用。當這類材料用于醫用可吸收手術縫合線、組織支架、硬組織修復材料等生物醫用科學領域時，通常要求材料具有高分子量(重均分子量M_w≥3.5×10⁵)，且不含任何毒性重金屬(如：錫、鉛等)成分。目前文獻報道的高分子量聚α-羥基酸合成方法有兩種：(1)以環酯(如：丙交酯、乙交酯等)為單體通過本體開環聚合合成；(2)以α-羥基酸(如：乳酸、乙醇酸等)為單體通過縮聚合成。商品化高分子量聚α-羥基酸目前主要以開環聚合合成。這一工藝路線目前存在的主要問題為：(1)由于反應溫度較高、反應時間較長導致副反應加劇、光學純單體聚合時易發生消旋化、聚合物熱降解、產品聚合物色澤不佳等；(2)由于聚合物分子量超過1.0×10⁵后，聚合反應體系粘度很大導致出料困難。此外，目前商品化聚α-羥基酸的合成主要采用具有細胞毒性的亞錫鹽(辛酸亞錫、氯化亞錫)為催化劑。由于聚合反應后毒性金屬催化劑無法從產品聚合物中完全去除，因此通過該方法合成的聚合物產品用作長期置入/植入性可吸收醫用材料時會引起生物安全性隱患。

本申請發明人在長期從事生物可降解材料合成研究工作的基礎上，最近成功的研發出采用無毒高效的有機胍復合催化體系、通過熔融—固相聚合聯用方法受控合成高分子量聚α-羥基酸的工藝。這一工藝在涉及高性能、高分子量聚α-羥基酸應用領域具有重要的實際意義。

發明內容

本發明旨在克服采用亞錫鹽催化劑經單一熔融開環聚合合成高分子量聚α-羥基酸工藝中存在的上述問題。本發明提供一種采用無毒高效的有機胍復合催化體系、經熔融—固相聚合聯用方法受控合成高分子量(M_w≥3.5×10⁵)聚α-羥基酸的工藝。

本發明的技術方案：

一種生物胍復合體系催化熔融-固相聚合合成高分子量聚α-羥基酸的工藝，本工藝采用具有高度生物安全性的有機胍BG化合物為主催化劑Cat.、人體所必須的微量金屬化合物為助催化劑Cocat.，Cat.與Cocat.組成無毒高效的復合催化體系；通過實現環酯單體的受控催化熔融—固相聚合反應合成高分子量聚α-羥基酸。

合成步驟：

步驟1：熔融開環聚合

將環酯單體、Cat.與Cocat.加入開環聚合反應釜，通過三次“抽真空—充氮氣”循環操作以驅除反應釜中空氣后，抽真空至反應釜壓力為1.0～0.1torr關閉閥門，在攪拌下升高反應釜溫度T₁至160～220℃，反應8～20h(t₁)，得到中等分子量(M_w 1.5～5.0×10⁴)的預聚物，環酯單體轉化率100％。

步驟2：固相聚合

以步驟1合成的預聚物為原料，經造粒后得到30～40目的粒料，加入固相聚合反應釜，抽真空至反應釜壓力為1.0～0.1torr，然后在70～110℃下恒溫熱處理0.5～2h；保持反應釜壓力不變，繼續升高反應釜溫度T₂至150～190℃后，反應12～50h(t₂)，得到高分子量(M_w1.0～6.5×10⁵)聚α-羥基酸，分子量分布指數PDI 1.50～1.70。

本發明所述的聚合反應主催化劑Cat.由下列線形分子結構生物質胍類化合物之一與環狀分子結構無毒有機胍類化合物之一按1:1質量比組成：其中，

I.線形分子結構生物質胍BG包括，精氨酸、胍基乙酸、肌酸、肌酐和磷酸肌酐；

II.環狀分子結構無毒有機胍CG包括，雙環胍TBD、鳥嘌呤GN和胍基苯并咪唑ABI。

所述的聚合反應助催化劑Cocat.由含有人體必需的微量金屬鐵、鋅或鈣氧化物之一與含有人體必需的微量金屬鐵、鋅或鈣的無毒酸鹽之一按1:1質量比組成；所述的無毒酸為碳酸、醋酸、乳酸或乙醇酸。