一种含羟基聚酯的制备方法

1.本发明涉及高分子合成的技术领域，更具体的说是涉及一种含羟基聚酯的制备方法。


背景技术：

2.线性脂肪族聚酯由于其良好的生物相容性和生物降解性而被广泛应用于组织工程、生物医用、药物递送等领域。但其主链的疏水性以及骨架上缺少反应活性或生物活性的官能团，使其应用受到了限制。因而，开发简易方便的方法来实现聚酯主链官能化是十分必要以及意义重大的。羟基作为一种应用广泛的极性基团，受到了广大研究者的注意。在聚酯骨架引入羟基可以影响聚酯的亲疏水性、生物降解率、结晶性，且羟基可以提供进一步反应的活性位点。截至目前，文献中合成羟基功能化聚酯的方法主要有：
3.1.采用保护/脱保护的方法，常见的保护/脱保护的方法有苄氧基保护/钯碳还原去保护、缩酮保护/酸降解去保护等方法。例如，dhamaniya等人以缩酮保护的酒石酸二甲酯和一系列二为原料，在100～160℃下，以ti[och(ch3)2]3为催化剂，反应得到聚酯，然后加入三氟乙酸，导致缩酮降解得到羟基。(polymer，2010，5392-5399)
[0004]
2.采用后修饰的方法。例如，cao等人以马来酸、1，4丁二醇作为原料，高温高压下反应得到聚酯，然后加入乙酰氯封端，接着加入oso4和n-甲基吗啉，主链的双键被氧化成了羟基。(biomacromolecules，2005，3474-3480)
[0005]
3.采用生物酶催化的方法。例如，alan等人以二丙烯酸酯己二酯和一系列的三羟基单体为原料，室温下以脂肪酶为催化剂，反应得到羟基聚酯。(jacs，1998，9475-9480)
[0006]
4.采用化学选择性脱水稀土催化剂的方法。例如，tadamichi等人根据伯、仲、叔醇的亲和性不同，采用三氟甲磺酸钪为催化剂，可以化学选择性的使伯醇和羧基反应而仲、叔醇不反应，进而得到羟基聚酯。(macromolecules，2007，151-153)
[0007]
但这些方法具有反应单体种类受限、催化剂价格昂贵、比较繁琐的合成步骤、相对严格的反应条件以及在脱保护过程可能造成聚酯主链降解等问题。


技术实现要素：

[0008]
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种操作简单、单体易得的含羟基聚酯。
[0009]
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0010]
一种含羟基聚酯，其特征化学结构为：
[0011][0012]
或
[0013][0014]
其中x为2、3、4、5、6、8中的任意一个数，聚合物分子量在500-15000之间。作为本发明的另一发明目的，提供一种含羟基聚酯的制备方法，
[0015]
首先将含羟基二羧酸化合物和二溴化合物溶于溶剂中，然后，向混合溶液缓慢滴加催化剂，滴加完毕后，在室温下反应24小时，接着将反应好的溶液倒入沉淀剂中沉淀，得到的沉淀物于真空烘箱中烘干。
[0016]
作为本发明的进一步改进，
[0017]
所述含羟基二羧酸化合物为酒石酸、苹果酸中的任意一种。
[0018]
作为本发明的进一步改进，
[0019]
所述二溴化合物为1，2二溴乙烷、1，3二溴丙烷、1，4二溴丁烷、1，5-二溴戊烷、1，6-二溴己烷、1，8-二溴辛烷中的任意一种。
[0020]
作为本发明的进一步改进，
[0021]
所述含羟基二羧酸化合物和二溴化合物的摩尔比为1∶0.8～1.5。
[0022]
作为本发明的进一步改进，
[0023]
所述催化剂为四甲基胍。
[0024]
作为本发明的进一步改进，
[0025]
所述催化剂的用量为含羟基二羧酸化合物的摩尔量的2倍。
[0026]
作为本发明的进一步改进，
[0027]
所述溶剂为二甲基亚砜、n，n-二甲基甲酰胺中的任意一种。
[0028]
作为本发明的进一步改进，
[0029]
所述沉淀剂为乙醚、水、乙酸乙酯中的任意一种。
[0030]
本发明在催化剂四甲基胍存在的条件下，将含羟基二酸单体(酒石酸或苹果酸)和二溴化合物溶于溶剂(二甲基亚砜或n，n-二甲基甲酰胺)，室温下反应24小时，即可得到羟基聚酯。
[0031]
其反应方程式如下：
[0032][0033]
本发明制备的羟基聚酯，可以通过调节二溴单体碳链的长度来控制其亲疏水性，实现从水溶到水不溶的转变。并且具有较好的生物相容性。
[0034]
本发明制备的羟基聚酯，可以通过控制二溴化合物和二羧基化合物的比例，实现末端官能团(溴或羧基)以及分子量的控制。
[0035]
本发明制备的羟基聚酯，可以通过溶解沉淀的方法进行纯化，且效率都很高。
[0036]
其聚合物中的酯键在酸性、碱性、酶、微生物等作用下会降解成对应的羧酸和醇，因此具备可降解性能。
[0037]
综上所述，本法发明操作简单、单体易得，具有良好的工业化前景。
附图说明
[0038]
图1是实施例1所得聚合物的核磁共振氢谱图；
[0039]
图2是实施例2所得聚合物的核磁共振氢谱图；
[0040]
图3是实施例1所得聚合物的红外谱图；
[0041]
图4是实施例2所得聚合物的红外谱图；
[0042]
图5是实施例1所得聚合物的dsc图；
[0043]
图6是实施例2所得聚合物的dsc图；
[0044]
图7是实施例1所得聚合物的生物相容性实验图。
具体实施方式
[0045]
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
[0046]
实施例1
[0047]
在100ml的烧瓶中，加入1.34g苹果酸、2.44g 1，2-二溴乙烷以及溶剂9g二甲基亚砜，将2.30g四甲基胍加入50ml的恒压滴液漏斗中，缓慢滴入到烧瓶中，反应24小时后，将烧瓶中的反应液倒入到50ml乙酸乙酯中，过滤得白色沉淀；然后白色沉淀溶于5ml的甲醇中，接着到加入30ml的乙醚中沉淀，重复三次后，收集白色沉淀，置于40℃真空烘箱中烘干。
[0048]
实施例2
[0049]
在100ml的烧瓶中，加入1.65g酒石酸、2.44g 1，6-二溴己烷以及溶剂12g二甲基亚砜，将四甲基胍加入50m]的恒压滴液漏斗中，缓慢滴入到烧瓶中，反应24小时后，将烧瓶中的反应液倒入到80ml去离子水中，过滤得白色沉淀；然后白色沉淀溶于8ml的丙酮中，接着到加入45m]的乙醚中沉淀，重复三次后，收集白色沉淀，置于40℃真空烘箱中烘干。
[0050]
将实施例1和实施例2的产物进行核磁检测得到图1和图2；
[0051]
将实施例1和实施例2的产物红外检测得到图3和图4；
[0052]
图1至图4证明了，实施例1和实施例2的反应产物符合预期。
[0053]
将实施例1和实施例2通过差示扫描量热法热分析得到图5和图6。
[0054]
图5和图6说明了实施例1的产物玻璃化转变温度为3.8℃，实施例2的产物玻璃化转变温度为3.7℃。
[0055]
将实施例1中得到的产物，进行生物相容性实验，由于是二溴单体碳链短，其可以溶于水中，将聚合物b溶于无菌水中，分别配置成浓度为1*10-4
mg/ml、0.001mg/ml、0.01mg/ml、0.1mg/ml、1mg/ml浓度的无菌水溶液，放入nih3t3细胞(小鼠胚胎成纤维细胞)观察存活率，得到图7。
[0056]
图7则证明了，在实施例1制备的聚合物中，nih3t3细胞具有较高的存活率，从而证明了聚合物具有较好的生物相容性，甚至有促进细胞生长分裂的效果。
[0057]
本发明在催化剂四甲基胍存在的条件下，将含羟基二酸单体(酒石酸或苹果酸)和二溴化合物溶于溶剂(二甲基亚砜或n，n-二甲基甲酰胺)，室温下反应24小时，即可得到羟基聚酯。
[0058]
其反应方程式如下：
[0059][0060]
本发明制备的羟基聚酯，可以通过调节二溴单体碳链的长度来控制其亲疏水性，实现从水溶到水不溶的转变。并且具有较好的生物相容性。
[0061]
本发明制备的羟基聚酯，可以通过控制二溴化合物和二羧基化合物的比例，实现末端官能团(溴或羧基)以及分子量的控制。
[0062]
本发明制备的羟基聚酯，可以通过溶解沉淀的方法进行纯化，且效率都很高。
[0063]
其聚合物中的酯键在酸性、碱性、酶、微生物等作用下会降解成对应的羧酸和醇，因此具备可降解性能。
[0064]
综上所述，本法发明操作简单、单体易得，具有良好的工业化前景。
[0065]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。