[发明专利]一种制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，具体涉及一种使用N-杂环卡宾催化制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法。

背景技术

聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物是一类具有良好的生物相容性，毒副作用少的生物可降解材料，在生物医学工程尤其是组织工程、基因转染、药物递送等领域有着重要的应用。以氨基酸与羟基酸制备的材料，拥有羧基、氨基、羟基、巯基等功能基团，亲水性得到提高，能够改变与蛋白质、核苷酸或其它生物活性分子的相互作用，改善了完全由羟基酸制备成的材料的降解性和生物相容性。

氨基酸与羟基酸的共聚物可以采用直接缩聚的方式进行，但直接缩聚的方法反应要求高，所得聚合物分子量分布系数较大，共聚物是混聚物。要想得到聚氨基酸和聚羟基酸的嵌段共聚物，一般采用开环聚合的方法。

Caillol等(Macromolecules，2003，36，1118)先以二乙基锌催化丙交酯开环聚合制备了聚乳酸，然后以氨基末端的聚乳酸进一步催化谷氨酸-γ-苄酯N-羧酸内酸酐开环聚合制备了聚谷氨酸苄酯嵌段聚乳酸共聚物。Motala-Timol等(Macromolecules，2008，41，5571)以N^ε-苄氧羰基赖氨酸-N-羧酸内酸酐开环聚合制备了聚N^ε-苄氧羰基赖氨酸，再以辛酸亚锡催化己内酯开环聚合制备了聚N^ε-苄氧羰基赖氨酸嵌段聚己内酯共聚物。但是由于使用了含金属催化剂，这些反应产物中有金属残余，因此在生物医学与微电子等领域的应用受到限制。并且分子量分散系数较大，影响共聚物的应用。

卡宾是一类高效有机催化剂，近年来备受化学家关注。G.W.Nyce等(Journal of theAmerican Chemical Society，2003，125，3046)利用亲核的N-杂环卡宾(NHC)作为活性催化剂开环聚合丙交酯得到聚乳酸。但是N-杂环卡宾及其活泼，对空气跟水非常敏感，在空气中的寿命仅为几秒，直接用它催化聚合，难以操作。

为了克服这个弊端，化学家们对N-杂环卡宾的储存形式进行了较多的研究。Eric F.Connor等(Journal of the American Chemical Society，2002，124，914)以唑盐作为N-杂环卡宾前体，首先在强碱叔丁醇钾等的作用下生成相应的N-杂坏卡宾，然后在惰性气体保护下过滤得到N-杂环卡宾。Hung A.Duong等(Chemical Communications，2004，112)还发现：N-杂环卡宾与CO₂反应可以生成对空气与水稳定的卡宾二氧化碳加合物。在一定温度下，卡宾二氧化碳加合物可以直接在反应溶剂中脱去CO₂，释放出有活性的卡宾。李振江等在专利(CN1O1665567)中提供了卡宾二氧化碳加合物用于开环聚合反应的技术方案。

卡宾催化此类反应能够得到分子量和结构可控，分子量分布窄的嵌段共聚物，而且催化的效率更高。目前还没有用卡宾，也没有用卡宾前体作为催化剂开环聚合制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的报道。

发明内容

本发明提供一种用N-杂环卡宾催化制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法，该方法具有反应可控，反应速度快，反应条件相对温和，无金属残留，得到聚合物分子量分布窄，分子量可控等优点。

本发明提供一种制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法，其特征在于以N-杂环卡宾作为催化剂，以制备的均聚氨基酸为大分子引发剂，以各种环酯单体开环聚合。

在上述制备嵌段聚合物的方法中，所述的N-杂环卡宾结构式(I)、式(II)、式(III)或式(IV)

其中R¹和R²选自氢、具有1～10个碳原子的烷基、具有1～10个碳原子并被卤原子、羟基、苯基和氰基中的一种或多种取代的烷基、具有3～6个碳原子的环烷基、苯基或被卤原子、羟基、烷基和氰基中的一种或多种取代的苯基中的相同或不同基团；R³和R⁴选自氢、卤原子、氰基、羟基、具有1～4个碳原子的烷基、具有1～4个碳原子并被卤原子、羟基、苯基和氰基中的一种或多种取代的烷基、苯基或被卤原子、羟基、烷基和氰基中的一种或多种取代的苯基中的相同或不同基团。

本发明具体技术方案，包括：