专利名称：一种改进的生物降解型聚氨基酸合成方法
技术领域：
本发明属于生物降解性高分子的合成方法，特别涉及一种改进的生物降解型聚氨基酸合成方法。
随着合成高分子科学的发展，生物降解性高分子在医学领域的应用特别是在缓释药物系统、手术缝线、人工皮肤等方面的应用越来越受到人们的重视。生物降解性高分子植入体内后在酶和体液等的作用下，经一定时间后能慢慢降解，最后被机体吸收，这对于以上用途有特殊的意义。聚氨基酸是新发展的一种生物降解高分子，其主要用途之一就是作为缓释药物系统载体，它含带官能团的侧链，可以直接键合药物，也可以采用储存或基体方式与药物结合，并可通过改变侧链的亲疏水性、荷电性和酸碱性控制药物的扩散速度与自身的生物降解性。
传统的聚氨基酸合成步骤分为以下四步(1)氨基酸进行酯化或苄氧羰化;(2)氨基酸酯的N-羧酸酐(NCA)的合成;(3)聚合反应;(4)聚合物侧链的后处理(水解、酸解、醇解等)。NCA的制备以光气化路线为主，1956年，Blout采用光气鼓泡进入氨基酸溶液，直至氨基酸溶解，反应长达几小时，消耗大量的光气，大部分光气未反应而对环境造成污染，产品NCA要经过多次提纯才能达到聚合级。1976年，Fuller发展了光气-苯液法，使用定量的光气-苯液与氨基酸反应，虽然该法提高了回收率，节省了光气和减少了污染，但反应时间仍长达一小时以上，且反应设备复杂，还要消耗大量的冷凝剂，制备成本很高。传统的聚氨基酸羧酸酯侧链的脱酯方法是用干燥的溴化氢鼓泡法，产物经乙醚抽提除去过量的溴化氢，该法消耗试剂多，成本高，重现性不好。
本发明的目的在于提供一种改进的、成本低、重现性好的生物降解型氨基酸合成方法。
下面结合实施例对本发明作详细描述。
聚氨基酸合成步骤如下(1)氨基酸进行酯化或苄氧羰化(2)氨基酸酯的N-羧酸酐(NCA)的合成(3)聚合反应(4)聚合物侧链的后处理(水解、酸解、醇解等)本发明是对聚氨基酸合成方法中的第(2)、(4)两步骤作出的重要改进，其通过以下方式而实现1.氨基酸酯的N-羧酸酐(NCA)的合成将预先提纯的甲苯在-10℃下吸收光气制得4～6N光气-甲苯液。在可全封闭的反应瓶内装一定比例的氨基酸和四氢呋喃(1克/10毫升)，四氢呋喃预先必须进行严格的脱水处理，封闭瓶口后注入4～6N的光气-甲苯液，氨基酸与光气当量比为1∶3，置于60～65℃的油浴中，使用磁力搅拌器搅拌，约10分钟后溶液转透明，再反应10分钟，放空，把反应混合物倒入市售分析纯石油醚中，充分混合，放冰箱中静置，过滤，干燥。其化学反应式为
2.聚氨基酸中羧酸酯侧链的脱酯将含羧酸酯侧链(其含酯侧链的氨基酸的克分子%必须大于要制备的含游离羧酸侧链的氨基酸克分子%，即X＞A)的氨基酸共聚物溶于二氯甲烷/甲苯(1∶1体积比)中，聚合物浓度为2.5%，二氯甲烷和甲苯在使用前都必须经严格的脱水处理。通入干燥的溴化氢气40分钟，然后把反应瓶密封，根据不同的游离羧酸侧链含量(A值)来决定相应的停放时间(0～48小时)，要求游离羧酸侧链含量越高，停放时间就需要越长。A值一般为15～60%(克分子含量)。
上述反应物停放预定时间后，倒入去离子水中沉淀、漂洗，每隔4小时更换一次去离子水，直至水的pH值呈中性为止。过滤、干燥，得含游离羧酸侧链的氨基酸共聚物。
X＝a+b;x+y＝1;a+b+y＝1A＝a×100%为含游离羧酸侧链氨基酸的克分子%X＝x×100%R1可以是苄基、甲基或乙基等。
实施例一γ-谷氨酸苄酯根据文献由谷氨酸与苯甲醇通过酯化反应生成，把精制的甲苯冷冻到-10℃，在此温度下吸收净化过的光气，用增重法计算光气浓度。称谷氨酸苄酯10克，放入250ml的医用生理盐水输液瓶中，放入磁搅拌子，再倒进精制过的四氢呋喃100ml，盖上胶塞，封好铝帽，用注射器推入20ml 5N光气-甲苯液。反应瓶置于60～65℃油浴中，同时使用磁力搅拌器搅拌，约10分钟左右，溶液变无色透明，再继续反应10分钟，放气，中止反应。反应产物倒入300ml市售分析纯石油醚中沉淀，过滤，真空干燥，可得9.8克谷氨酸苄酯，产率88.3%，白色结晶，熔点91～93℃。
实施例二新鲜制备的白氨酸羧酸酐3.62克(0.3克分子分数)，谷氨酸甲酯羧酸酐7.90克(0.55克分子分数)和谷氨酸苄酯羧酸酐3.03克(0.15克分子分数)溶于在已提纯的二氯甲烷中制成5%浓度，加入引发剂三乙胺，溶液聚合生成白氨酸-谷氨酸甲酯-谷氨酸苄酯三元共聚物。该聚合物溶液再加入同样体积的精制甲苯，鼓泡通入干燥的溴化氢气体，约10分钟后可见絮状沉淀产生，继续通气40分钟停止，盖紧瓶塞。停放0.4小时后，鼓泡通入氮气1小时以驱赶溶溶中残存的溴化氢，反应物倒入1升去离子水中漂洗，每4小时更换新鲜的去离子水，并用试纸测定水中的pH值，直至中性为止。过滤，干燥，可得白氨酸-谷氨酸甲酯-谷氨酸共聚物(简称PLMGG)，白色固体，收7.94克，测定A值为18.3%，粘度为140cm2/g。停放不同时间，所得共聚物的A值也不同，停放越长，则所得聚合物A值越大(见表一)。生物降解性试验在大鼠体内进行，将直径10mm，厚0.1mm聚氨基酸试片在大白鼠背皮下植入，定期处死大鼠，解剖鼠背取出试片，洗涤干燥后称重，计算失重%。实验结果见表二，A值对该材料的生物降解性有至关重要的影响，羧值越大，试片在体内则越容易降解。
表一 停放时间对聚合物A值的影响停放时间(小时) 聚合物A值(克分子)0.5 151.5 255.5 3816.5 58
表二 氨基酸共聚物PLMGG的体内降解试验结果PLNCC号 A值 在体内完全消失的时间(天)PLNCC-15 15 ＞784PLNCC-25 25 504PLNCC-38 38 42PLNCC-54 54 23利用本方法制得的生物降解型聚氨基酸，产率高，纯度好，成本低，重复性好;适用于由二官能度氨基酸(如丙氨酸、苯丙氨酸、甲丙氨酸、白氨酸、缬氨酸等)、酯化保护的酸性氨基酸(如γ-谷氨酸甲酯、γ-谷氨酸苄酯、β-天冬酸甲酯、β-天冬酸苄酯、ο-色氨酸苄酯等)或苄氧羰化(carbobenzyloxy)碱性氨基酸(如ε-苄氧羰基赖氨酸、ο-苄氧羰基酪氨酸等)制备共聚物和由它们之间的两种或两种以上的氨基酸制备共聚物。适用于含羧酸酯侧链的氨基酸聚合物如谷氨酸苄酯聚合物、天冬门酸苄酯聚合物、谷氨酸甲酯聚合物、谷氨酸乙酯聚合物、谷氨酸甲酯-谷氨酸苄酯共聚物、白氨酸-谷氨酸苄酯共聚的、白氨酸谷氨酸甲酯-谷氨酸苄酯共聚物、白氨酸-天冬酸苄酯共聚物等的侧链脱脂处理。
权利要求
1.一种改进的生物降解型聚氨基酸合成方法，其通过(1)氨基酸进行酯化或苄氧羰化；(2)氨基酸酯的N-羧酸酐(NCA)的合成；(3)聚合反应；(4)聚合物侧链的后处理(水解、酸解、醇解等)而完成，其特征为(一)所述的NCA的合成方法如下在可全封闭的反应瓶内装入一定比例的氨基酸和四氢呋喃(1克/10毫升)，封闭瓶后注入4～6N的光气-甲苯液，置于60～65℃的油浴中，使用磁力搅拌器搅拌，约10分钟后溶液转透明，再反应10分钟，放空，把反应混合物倒入市售分析纯石油醚中，充分混合，放冰箱中静置，过滤，干燥；(二)聚氨基酸中羧酸酯侧链的脱酯方法如下将含羧酸酯侧链的氨基酸共聚物溶于二氯甲烷/甲苯(1∶1体积比)中，聚合物浓度为2.5%，通入干燥的溴化氢气40分钟，然后把反应瓶密封，根据不同的游离羧酸侧链含量来决定相应的停放时间(0～48小时)；上述反应物停放预定时间后，倒入去离子水中沉淀、漂洗，每隔4小时更换一次去离子水，直至水的pH值呈中性为止，过滤，干燥，得含游离羧酸侧链的氨基酸共聚物。
2.根据权利要求1所述的改进的生物降解型聚氨基酸合成方法，其特征为4～6M光气-甲苯液是用提纯的甲苯在-10℃下吸收光气而制得。
3.根据权利要求1所述的改进的生物降解型聚氨基酸合成方法，其特征为氨基酸与光气当量比为1∶3。
4.根据权利要求1所述的改进的生物降解型聚氨基酸合成方法，其特征为游离羧酸侧链含量为15～60%(克分子含量)。
全文摘要
本发明属于生物降解性高分子的合成方法，特别涉及一种改进的生物降解型聚氨基酸合成方法；其重新改进了聚氨基酸合成法中的氨基酸酯的N-羧酸酐(WCA)和聚合物侧链后处理(水解、酸解、醇解等)的生产方法，利用改进的方法制得的生物降解型聚氨基酸，产率高，纯度好，成本低，重复性好。
文档编号C08G69/08GK1067061SQ92105139
公开日1992年12月16日 申请日期1992年6月24日 优先权日1992年6月24日
发明者潘仕荣, 施锋 申请人:中山医科大学附属第一医院