[发明专利]一种丙交酯开环合成聚乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化学技术领域，是一种生物医用降解性材料聚乳酸的制备方法，具体涉及使用氨基酸催化丙交酯开环合成聚乳酸的方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一类可降解的生物医用高分子材料。聚乳酸具有优良的生物降解性、生物相容性和生物安全性，其降解产物乳酸可参与人体内糖代谢，无残留，安全无毒，作为药物控制释放载体、手术缝合线、组织工程支架材料和骨修复材料等在生物医学领域有着广泛的研究和应用。聚乳酸的制备方法，通用的是采用本体聚合方法，以丙交酯为单体，使用催化剂，在一定的反应条件下，使丙交酯发生开环聚合反应生成聚乳酸。丙交酯有L，L-丙交酯(LLA，又称左旋丙交酯)、D，D-丙交酯(DLA，又称右旋丙交酯)和D，L-丙交酯(DLLA，又称内消旋丙交酯)三种立体异构体。

目前用于丙交酯开环合成聚乳酸的催化剂，公认为催化效率最好的是辛酸亚锡(Kricheldorf H R，et al，Polylactones 48.SnOct₂-initiated polymerizationof lactide：A mechanistic study，Macromolecules，2000，33，702.)，其反应路线如下：

但在上述聚合反应过程中无法将金属催化剂从合成聚合物中彻底去除，致使聚合物中不可避免地残留金属化合物，而且根据研究辛酸亚锡具有细胞毒性(Saunders I K，et al，Polylactones，39.Zn lactate-catalyzed copolymerization ofL-lactide with glycolide or ε-caprolactone，Macromol.Chem.Phys，1998，199，1081；Schwarch G，et al，Ring opening polymerization of D，L-lactide in the presence ofzinc metal and zinc lactate.Polym.Int，1998，46，177.)，这使得将此类材料作为医药用材料，特别是较长期(长期服用药物的载体、植入性医用材料等)使用这类材料带来不安全性隐患。

生物医用材料的体内安全性要求用于该领域的聚乳酸没有金属化合物残留。最近的研究结果表明一些非金属化合物如肌酐、胍类化合物等均可催化丙交酯开环聚合反应，避免聚乳酸材料中残留金属化合物的可能性。

(Chenhong Wang，et al，Ring opening polymerization of L-lactide initiated bycreatinine，Biomaterials，2004，25，5797；Hong Li，et al，Living Ring OpeningPolymerization of Lactides Catalyzed by Guanidinium Acetate，J.Polym.Sci.PartA：Polym.Chem，2004，42，3775)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种丙交酯开环合成聚乳酸的方法，该方法可以获得无金属化合物残留，且产率≥90％的聚乳酸。

本发明是采用本体聚合方法，以无毒、无金属、人体所需的氨基酸为催化剂，以丙交酯为单体，二者混合物在反应温度为140-200℃，真空保护条件下，反应24～96小时，丙交酯发生开环聚合反应生成聚乳酸。

上述丙交酯较佳的是L，L-丙交酯或D，L-丙交酯，也可以是D，D-丙交酯。

上述氨基酸可以是精氨酸或组氨酸，各种构型均可。

上述反应温度最佳为160℃。

上述反应时间最佳为48小时。

本发明的具体技术方案：将丙交酯(D，L-丙交酯或L，L-丙交酯)和氨基酸按摩尔比(50～1000)：1投入反应器中，抽真空脱除空气后再充以高纯氮气(纯度>99.9999为高纯)，如此重复三次，最后真空下关闭反应器。将反应器在搅拌下缓慢升温，然后在恒定温度下140～200℃，反应24～96小时，停止反应后，将聚合物用丙酮溶解，然后倒入去离子水中沉淀，滤除水相后沉淀在室温下真空干燥24～72小时，得到白色或淡黄色固体，即为所合成生物降解聚合物PLA。