專利名稱：聚(2－取代基羰基－2－甲基三亞甲基碳酸酯)及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)的制備和用途。本發(fā)明屬于有機化學(xué)和高分子化學(xué)領(lǐng)域。
高分子合成方法一般有加聚聚合、異構(gòu)化聚合、消去聚合、縮聚、環(huán)化聚合、開環(huán)聚合、聚加成、加成縮聚等反應(yīng)，目前生物可降解聚碳酸酯的合成一般采用開環(huán)聚合，因為它具有熱效應(yīng)低、聚合速度快、能在短時間內(nèi)達到較高分子量等優(yōu)點。常見的脂肪族碳酸酯開環(huán)聚合的單體一般為五元環(huán)或六元環(huán)環(huán)狀碳酸酯，但由于五元環(huán)環(huán)狀碳酸酯開環(huán)聚合時總是或多或少有脫二氧化碳現(xiàn)象產(chǎn)生，因此聚碳酸酯的合成一般采用六元環(huán)環(huán)狀碳酸酯。
含可功能化側(cè)基的脂肪族聚碳酸酯在實踐中有重要意義。在側(cè)基官能團上鍵合各種藥物形成高分子藥物體系，可控制釋放或持續(xù)釋放；或者鍵合生物活性分子，以改善材料的生物相容性和生物活性；通過側(cè)鏈官能團的引入還可以改變聚合物的降解速率、物理機械性能、親水/疏水性能；還可通過控制官能團的比例來控制降解速率，因此含可功能化側(cè)基的脂肪族聚碳酸酯的研究和應(yīng)用引起了人們極大的興趣。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)，其結(jié)構(gòu)式為 式中R＝NH(CH2)2-8NH2、NHCH2CH2N(CH3)2、NHCH2CH2N(CH2CH3)2，其重均分子量為2000～20000。
本發(fā)明還提供了上述聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)的制備方法，即以氯仿或二氯甲烷為溶劑，在-10℃～40℃條件下將聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)與乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、N，N-二甲基乙二胺或N，N-二乙基乙二胺進行氨解得到聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)。
聚合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜(FT-IR)，質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)證實，聚合物的重均分子量和多分散指數(shù)由凝膠色譜(GPC)測定，氨解前洗脫溶劑為氯仿，其重均分子量5000-50000，多分散指數(shù)為1.3-2.0，氨解后的聚合物重均分子量2000-20000，洗脫溶劑為水。
采用本發(fā)明所達到的有益效果。
本發(fā)明首次采用聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)氨解合成親水性很好的聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)，聚合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜(FT-IR)，質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)確認，兩者聚合物相比，前者側(cè)基為疏水性基團，后者為親水性酰胺-胺基團，因此聚合物由氨解前的脂溶性轉(zhuǎn)變?yōu)榘苯夂蟮乃苄?。由于本發(fā)明聚合物側(cè)鏈功能基的存在，從而可以通過鍵合各種藥物形成高分子藥物體系，可控制釋放或持續(xù)釋放，或者鍵合生物活性分子，以改善材料的生物相容性和生物活性，通過側(cè)鏈官能團的引入還可以改變聚合物的降解速率、物理機械性能、親水/疏水性能，并可通過控制官能團的比例來控制降解速率，因此在藥物控制釋放、組織工程、基因治療等領(lǐng)域有很重要的實踐意義。
本發(fā)明的聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)具有以下用途1、改善聚碳酸酯的物理機械性能、玻璃化溫度，用于組織工程。
2、改善材料的生物相容性和生物活性，用于醫(yī)藥方面。
3、用于藥物控制釋放體系。
4、可功能化側(cè)基制備高分子藥物。
5、改善聚碳酸酯的親水性/疏水性能，提高其降解速率。
6、主鏈為碳酸酯，側(cè)鏈酰胺-胺的聚陽離子化合物，可作為基因轉(zhuǎn)染載體用在基因治療方面。
上述聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)可以2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯為單體，通過本體配位開環(huán)聚合得到。
本發(fā)明的具體合成路線如下 聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)是以2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯為單體，辛酸亞錫為催化劑，在熔融狀態(tài)、真空條件下通過本體開環(huán)聚合得到，開環(huán)聚合反應(yīng)的單體與催化劑的摩爾比為50-1000∶1。
聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)是由聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)以氯仿或二氯甲烷為溶劑，在-10℃～40℃條件下與乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、N，N-二甲基乙二胺或N，N-二乙基乙二胺進行氨解得到。
以下結(jié)合具體實例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明實施例一開環(huán)聚合將0.261克單體2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯加入帶磁子的干燥的圓底聚合管中，再加入5微升0.1472克/毫升辛酸亞錫的無水甲苯溶液，然后減壓抽去溶劑，封管于熔融狀態(tài)下反應(yīng)16小時，反應(yīng)結(jié)束后將所得聚合物聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)溶于三氯甲烷中，再傾入甲醇中無沉淀產(chǎn)生。
實施例二開環(huán)聚合將0.261克單體2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯加入帶磁子的干燥的圓底聚合管中，再加入10微升0.1472克/毫升辛酸亞錫的無水甲苯溶液，然后減壓抽去溶劑，封管于熔融狀態(tài)下反應(yīng)16小時，反應(yīng)結(jié)束后將所得聚合物溶于三氯甲烷中，再傾入甲醇中重沉淀，真空干燥得白色橡膠狀聚合物聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)，產(chǎn)率83.91％，紅外光譜1733cm-1(-COO-)，1751cm-1(-OCOO-)，質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)(CDCl3，ppm)4.24-4.34(q，6H，CH2)，3.76-3.78(s，3H，OCH3)，1.18-1.32(s，6H，CH3)，重均分子量36366，多分散指數(shù)為2.0。
實施例三開環(huán)聚合將0.261克單體2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯加入帶磁子的干燥的圓底聚合管中，再加入10微升0.1472克/毫升辛酸亞錫的無水甲苯溶液，然后減壓抽去溶劑，封管于熔融狀態(tài)下反應(yīng)12小時，反應(yīng)結(jié)束后將所得聚合物溶于三氯甲烷中，再傾入甲醇中重沉淀，真空干燥得白色橡膠狀聚合物聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)，產(chǎn)率58.05％，紅外光譜1733cm-1(-COO-)，1751cm-1(-OCOO-)，質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)(CDCl3，ppm)4.24-4.34(q，6H，CH2)，3.76-3.78(s，3H，OCH3)，1.18-1.32(s，6H，CH3)，重均分子量11780，多分散指數(shù)為1.8。
實施例四開環(huán)聚合將0.261克單體2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯加入帶磁子的干燥的圓底聚合管中，再加入10微升0.1472克/毫升辛酸亞錫的無水甲苯溶液，然后減壓抽去溶劑，封管于熔融狀態(tài)下反應(yīng)14小時，反應(yīng)結(jié)束后將所得聚合物溶于三氯甲烷中，再傾入甲醇中重沉淀，真空干燥得白色橡膠狀聚合物聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)，產(chǎn)率82.92％，紅外光譜1733cm-1(-COO-)，1751cm-1(-OCOO-)，質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)(CDCl3，ppm)4.24-4.34(q，6H，CH2)，3.76-3.78(s，3H，OCH3)，1.18-1.32(s，6H，CH3)，重均分子量30056，多分散指數(shù)為1.8。
實施例五開環(huán)聚合將0.261克單體2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯加入帶磁子的干燥的圓底聚合管中，再加入10微升0.1472克/毫升辛酸亞錫的無水甲苯溶液，然后減壓抽去溶劑，封管于熔融狀態(tài)下反應(yīng)18小時，反應(yīng)結(jié)束后將所得聚合物溶于三氯甲烷中，再傾入甲醇中重沉淀，真空干燥得白色橡膠狀聚合物聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)，產(chǎn)率61.69％，紅外光譜1733cm-1(-COO-)，1751cm-1(-OCOO-)，質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)(CDCl3，ppm)4.24-4.34(q，6H，CH2)，3.76-3.78(s，3H，OCH3)，1.18-1.32(s，6H，CH3)，重均分子量18775，多分散指數(shù)為1.5。
實施例六將0.12克聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)溶入氯仿中，加入1.92克乙二胺，室溫攪拌72小時，濃縮，加入甲苯(除乙二胺)，濃縮，再加入甲醇(除甲苯)，再濃縮，然后用甲醇純化產(chǎn)物，干燥得聚(2-氨乙酰胺-2-甲基三亞甲基碳酸酯)，產(chǎn)率86％，重均分子量3000，多分散指數(shù)為1.5，紅外光譜1705cm-1(-COO-)，1764cm-1(-OCOO-)，質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)(DMSO，ppm)1.04-1.14(d，3H，CH3)，2.48-2.60(m，2H，CH2N)，2.98-3.04(t，2H，NH2)，3.48-3.58(t，2H，CH2)，3.60-3.66，3.98-4.04(q，4H，CH2CCH2)，7.04-7.16，7.50-7.58(t，1H，CONH)。
實施例七將實施例六中的乙二胺用丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺或辛二胺代替可得到產(chǎn)物聚(2-氨丙酰胺-2-甲基三亞甲基碳酸酯)、聚(2-氨丁酰胺-2-甲基三亞甲基碳酸酯)、聚(2-氨戊酰胺-2-甲基三亞甲基碳酸酯)、聚(2-氨己酰胺-2-甲基三亞甲基碳酸酯)、聚(2-氨庚酰胺-2-甲基三亞甲基碳酸酯)或聚(2-氨辛酰胺-2-甲基三亞甲基碳酸酯)。
實施例八將0.12克聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)溶入二氯甲烷中，加入3.03克N，N-二甲基乙二胺，室溫攪拌72小時，濃縮，加入甲苯，濃縮，再加入甲醇，再濃縮，然后用甲醇純化產(chǎn)物，干燥得聚[2-(N，N-二甲基氨乙酰胺)-2-甲基三亞甲基碳酸酯]，產(chǎn)率88％，重均分子量12000，多分散指數(shù)為1.5。
實施例九將0.12克聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)溶入氯仿中，加入4.00克N，N-二乙基乙二胺，室溫攪拌72小時，濃縮，加入甲苯，濃縮，再加入甲醇，再濃縮，然后用甲醇純化產(chǎn)物，干燥得聚[2-(N，N-二乙基氨乙酰胺)-2-甲基三亞甲基碳酸酯]，產(chǎn)率90％，重均分子量13000，多分散指數(shù)為1.4。
權(quán)利要求
1.聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)，其結(jié)構(gòu)式為 式中R＝NH(CH2)2-8NH2、NHCH2CH2N(CH3)2、NHCH2CH2N(CH2CH3)2，其重均分子量為2000～20000。
2.權(quán)利要求1所述聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)的制備方法，其特征是以氯仿或二氯甲烷為溶劑，在-10℃～40℃條件下將聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)與乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、N，N-二甲基乙二胺或N，N-二乙基乙二胺進行氨解得到聚(2-取代基羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是聚(2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)是以2-甲氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯為單體，辛酸亞錫為催化劑在熔融狀態(tài)、真空條件下以本體開環(huán)聚合而制備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是開環(huán)聚合反應(yīng)的單體與催化劑的摩爾比50-1000∶1。
5.權(quán)利要求1所述聚(2-乙氧羰基-2-甲基三亞甲基碳酸酯)用作藥物控制釋放材料、組織工程材料，通過改性用可作基因轉(zhuǎn)染載體。
全文摘要
本發(fā)明公開了聚(2－取代基羰基－2－甲基三亞甲基碳酸酯)及其制備方法和用途。它是以聚(2－甲氧羰基－2－甲基三亞甲基碳酸酯)為原料經(jīng)氨解獲得。由于本發(fā)明聚合物側(cè)鏈功能基的存在,從而可以通過鍵合各種藥物形成高分子藥物體系,可控制釋放或持續(xù)釋放,或者鍵合生物活性分子,以改善材料的生物相容性和生物活性,通過側(cè)鏈官能團的引入還可以改變聚合物的降解速率、物理機械性能、親水/疏水性能,并可通過控制官能團的比例來控制降解速率,因此在藥物控制釋放、組織工程、基因治療等領(lǐng)域有很重要的實踐意義。
文檔編號C08G64/00GK1384129SQ02115800
公開日2002年12月11日 申請日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者劉芝蘭, 周瑜, 卓仁禧 申請人:武漢大學(xué)