一种医用聚L-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物及其制备方法与流程

本发明涉及一种医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物及其制备方法，属于医用高分子合成材料领域。

背景技术：

1、聚l-丙交酯(plla)和聚ε-己内酯(pcl)，具有优良的可生物降解性和可生物相容性，在医疗器械行业里面被广泛使用，比如外科手术缝合线，手术缝合钉，骨固定材料，医用防粘膜，药物释放，组织工程支架等。然而，由于plla的脆性和pcl的机械性能不佳，限制了它们在某些特定领域的应用。为了克服这些限制，研究者们尝试将plla和pcl进行共聚，以期望获得兼具两者优良性能的材料。然而，由于ε-己内酯与丙交酯在共聚时竞聚率之间的差异，很难得到无规共聚物，大多制备工艺所得产物是嵌段共聚物(la-block-cl)或梯度共聚物(la-grade-cl)。

2、目前，一些专利如cn107216447a、cn105801817a、cn107383351b和cn114672004b等，通过不同方法制备了席夫碱铝或稀土催化剂，并成功合成了ε-己内酯与丙交酯的无规共聚物。这些方法的出现，无疑为共聚物的研究和应用提供了新的途径。然而，这些技术仍存在一些显著的缺点和不足。

3、首先，催化剂的制备过程往往复杂且困难。这些催化剂通常需要经过多步合成，涉及复杂的化学反应和精细的操作，这不仅增加了生产成本，还可能导致催化剂的纯度不高，影响共聚物的性能。此外，催化剂的活性、选择性和稳定性也是影响其应用效果的关键因素。一些催化剂可能在反应过程中失活或选择性不佳，导致共聚物的分子量分布宽，无法满足医用领域对材料性能的高要求。

4、其次，反应条件苛刻也是现有技术的一大缺陷。共聚反应通常需要在高温、高压或特殊气氛下进行，这不仅增加了操作难度和安全风险，还可能导致共聚物的热稳定性差、易降解等问题。此外，反应时间的控制也至关重要。过长的反应时间可能导致共聚物的分子量过大，而过短的时间则可能导致反应不完全，影响共聚物的性能。

5、再者，催化剂的毒性问题也不容忽视。一些催化剂可能对人体和环境造成危害，因此在使用和处理过程中需要采取严格的安全措施。然而，即使采取了这些措施，仍难以完全消除催化剂的潜在毒性风险。这在一定程度上限制了共聚物在医疗器械等敏感领域的应用。

6、此外，现有技术还存在溶剂残留和单体残留高等问题。在共聚物的制备过程中，溶剂和未反应的单体往往难以完全去除，这可能导致共聚物中残留有害物质。这些残留物不仅可能影响共聚物的生物相容性和可降解性，还可能对人体造成潜在危害。因此，在共聚物的制备过程中，需要严格控制溶剂和单体的使用量和去除程度，以确保共聚物的安全性和有效性。

7、综上所述，尽管现有的共聚物合成工艺取得了一定的进展，但仍存在诸多挑战和不足。为了推动共聚物在医疗器械等领域的广泛应用，需要进一步研发新的合成工艺和催化剂，优化反应条件，降低生产成本，提高共聚物的性能和安全性。同时，还需要加强共聚物的性能评价和生物相容性研究，为其在医疗器械等领域的应用提供有力支持。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明为了解决现有技术中所存在的技术问题，本发明的目的在于提供了一种医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物及其制备方法，采用该催化剂能够在低温条件下就制备得到医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物。具体方案如下：

2、首先，本发明提供一种医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物，分子量分布pdi＝1.2～1.7，平均序列长度为1.7～2.0，单个溶剂残留量不高于0.05％，单个单体残留量不高于0.1％，重金属残留量以铅计低于10ppm，mw分子量最高为60万。

3、第二，本发明提供上述医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、取l-丙交酯、ε-己内酯、引发剂、催化剂于反应容器内，加入有机溶剂进行聚合反应；

5、s2、反应完毕后分离纯化得到医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物；

6、s1所属催化剂为l-精氨基酸硫脲化合物，结构式如式i：

7、

8、，所述式i中r1选自氧或硫；r2选自c1～c6直链、支链、环状结构的烷基或者芳烃基。

9、进一步地，s1所述l-精氨基酸硫脲化合物催化剂具有式ⅱ～ⅶ所示结构中的一种：

10、

11、

12、进一步地，s1所述引发剂包括新戊二醇、二乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、乙二醇、月桂醇中的一种。

13、进一步地，s1所述有机溶剂包括二氯甲烷、氯仿、甲苯、丙酮中的一种，优选二氯甲烷。

14、进一步地，s1所述l-丙交酯和ε-己内酯两种单体之间的质量比为(0.6:1)～(8:1)。

15、进一步地，s1所述催化剂添加量为l-丙交酯和ε-己内酯两种单体总质量的0.01～1wt％。

16、进一步地，s1所述引发剂添加量为丙交酯总质量的0～0.7wt％

17、进一步地，s1所述有机溶剂的添加量为单体总质量的1～10倍。

18、进一步地，s1所述聚合反应，反应温度为20～110℃；所述反应的时间为4～24小时，所述反应在惰性气氛下进行。

19、进一步地，s2所述不良溶剂包括无水乙醇、无水甲醇、无水异丙醇、无水环己烷、无水正己烷中的一种或者多种，优选无水乙醇；所述不良溶剂的用量为有机溶剂的添加量的1.2～3倍。

20、有益效果

21、1、本发明使用的催化剂结构明确，具有制备方法简便、性质稳定、活性高、可控性好、单体转化率高等特点。另外由于是以l-精氨酸为原料制备得到，具有高度的生物相容性和生物安全性。

22、2、本发明所述的l-精氨基酸硫脲化合物催化剂，其结构本身就能够通过胍基基团的碱性来活化单体；引入的硫脲基也可作为氢键供体活化单体，叔胺基作为氢键受体活化引发剂；通过酰胺键引入的三氟甲基，它具有极强的吸电子诱导效应，也极大地加强了亲核催化。通过三者之间的协同作用，有效地调控了丙交酯和ε-己内酯在共聚中二者之间存在的竞聚率差异，实现两者的无规共聚。

23、3、本发明合成得到医用级聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物分子量分布较窄(pdi＝1.2～1.7)，平均序列长度在1.7～2.0之间，单个溶剂残留量低(≤0.05％)，单个单体残留量低(≤0.1％)，重金属残留量(以铅计)低(＜10ppm)，mw分子量最高能达到60万。

技术特征：

1.一种医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物，其特征在于：分子量分布pdi＝1.2～1.7，平均序列长度为1.7～2.0，单个溶剂残留量不高于0.05％，单个单体残留量不高于0.1％，重金属残留量以铅计低于10ppm，mw分子量最高为60万。

2.一种权利要求1所述的医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，其特征在于：s1所述l-精氨基酸硫脲化合物催化剂具有式ⅱ～ⅶ所示结构中的一种：

4.根据权利要求2所述的医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，其特征在于：s1所述催化剂添加量为l-丙交酯和ε-己内酯单体总质量的0.01～1wt％。

5.根据权利要求2所述的医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，其特征在于：s1所述聚合反应，反应温度为20～110℃；所述反应的时间为4～24小时，所述反应在惰性气氛下进行。

6.根据权利要求2所述的医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，其特征在于：s1所述引发剂包括新戊二醇、二乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、乙二醇、月桂醇中的一种；s1所述引发剂添加量为单体总质量的0～0.7wt％。

7.根据权利要求2所述的医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，其特征在于：s1所述有机溶剂包括二氯甲烷、氯仿、甲苯、丙酮中的一种；s1所述有机溶剂的添加量为单体总质量的1～10倍。

8.根据权利要求2所述的医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，其特征在于：s1所述l-丙交酯和ε-己内酯两种单体之间的质量比为(0.6:1)～(8:1)。

9.根据权利要求2所述的医用聚l-丙交酯和ε-己内酯无规共聚物的制备方法，其特征在于：s2所述不良溶剂包括无水乙醇、无水甲醇、无水异丙醇、无水环己烷、无水正己烷中的一种或者多种；所述不良溶剂的用量为有机溶剂的添加量的1.2～3倍。

技术总结
本发明公开了一种医用聚L‑丙交酯和ε‑己内酯无规共聚物及其制备方法，属于医用高分子合成材料领域，该共聚物分子量分布PDI＝1.2～1.7，平均序列长度为1.7～2.0，单个溶剂残留量不高于0.05％，单个单体残留量不高于0.1％，重金属残留量以铅计低于10ppm，Mw分子量最高为60万，采用结构式如式I所示L‑精氨基酸硫脲化合物作为催化剂共聚反应制备。本发明使用的催化剂结构明确，具有制备方法简便、性质稳定、活性高、可控性好、单体转化率高等特点，制备得到的共聚物为无规共聚物，分子量分布窄，单体残留低，重金属残留低，分子量高。

技术研发人员：陈锐,周行贵,彭昊,徐鸿立,祝陈龙,杨义浒
受保护的技术使用者：深圳聚生生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28