X‑射线显影的含碘聚碳酸酯/聚酯材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属生物医用高分子材料领域，具体为X‑射线显影的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物及其制备方法与应用。本发明专利技术的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物具有优越的X‑射线不透过性或减弱X‑射线的特性；其是在催化剂存在情况下，以小分子羟基化合物为引发剂，通过含碘的碳酸酯类单体的开环均聚，或其与其他内酯、交酯和或碳酸酯类单体开环共聚得到。该类含碘的聚碳酸酯/聚酯聚合物可应用于可视化栓塞材料、防伪标签、造影剂、抗菌材料、预防或治疗碘缺乏病、阻燃材料、组织工程、药物递送系统等领域。

X ray developable iodine containing polycarbonate / polyester material and preparation method and application thereof

The invention belongs to the field of biomedical polymer materials, specifically for the X ray developing iodine polycarbonate / polyester polymer and preparation method and application thereof. The invention of iodine containing polycarbonate / polyester polymers with X superior not through the characteristics of X-ray or weaken X ray; it is in the presence of catalyst, with low molecular weight hydroxyl compounds as initiator by ring opening ester monomer containing iodine carbonate homopolymerization, or its lactone, he - or the carbonic ester monomer by ring opening polymerization. The iodine content of polycarbonate / polyester polymer can be applied to the field of visualization of embolization materials and security labels, contrast agent, antibacterial material, treatment or prevention of iodine deficiency disease, flame retardant materials, tissue engineering, drug delivery system.

【技术实现步骤摘要】
X-射线显影的含碘聚碳酸酯/聚酯材料及其制备方法与应用
本专利技术属生物医用高分子材料领域，具体涉及具有X-射线显影功能的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物及其制备方法与应用。
技术介绍
生物医用高分子材料具有良好的生物相容性和易调节的降解性等诸多优点，是生物医用材料研究的一个重要内容，其在医学成像、组织工程、药物递送系统等领域具有广阔的应用前景。其中，可降解的聚碳酸酯/聚酯材料是应用最为广泛的医用可降解高分子材料之一。目前很多基于此类材料的产品、装置已经被FDA批准并广泛应用于临床实践中。然而，由于复杂的体内生理环境，目前尚很难方便地、准确地评价此类材料在人体内的降解行为。因此，开发新型的具有成像功能的聚碳酸酯/聚酯材料无论是在临床实践还是科学研究中都具有非常重要的意义。尽管已有很多荧光标记的聚碳酸酯/聚酯材料被成功开发，但由于荧光低的成像深度，使得它们并不适用于深层组织成像。X-射线成像具有深的成像深度、高的空间分辨率，已被广泛应用于临床各种疾病的诊断。同时，已有各种X-射线造影剂被开发利用。通过物理混合添加金属或无机盐颗粒是制备X-射线显影材料最常用和最简单的方法。但是由于非共价键合的特点，添加的X-射线造影剂很容易渗透进入体液导致材料显影能力的减弱或丧失、并引起潜在的全身毒性。此外，实现X-射线造影剂和材料的均匀混合也是该方法面临的难题之一。相比于物理混合，另外一个比较有潜力的策略是共价连接碘原子到聚碳酸酯/聚酯骨架上。一般而言，基于此设计理念，含碘聚碳酸酯/聚酯的制备主要有两种途径：第一种是聚合后修饰的策略，这种方法的缺点是合成步骤复杂、产率低，同时后期功能基团转化不彻底、碘功能化修饰的单体比例低；相比较而言，第二种的前修饰方法（功能单体直接聚合法）能够减少甚至克服上述问题，并且更为灵活、普适。然而，这一方法在实际的实践或科学研究中却极少见诸报道，这主要归因于缺少普适的功能含碘单体。2009年HabnouniSE等直接在己内酯的α位引入碘原子合成了国际上首个具有含碘侧基的己内酯功能单体（α-I-ε-CL）（HabnouniSE,etal.Macromol.RapidCommun.2009,30,165–169）。然而，这样一个单体本身制备条件比较苛刻，需要-80℃的低温；同时在α位直接引入碘原子使得其本身结构并不稳定，其原因有二：1）由于临近的羰基具有吸电子效应，使其α位易发生亲核取代，并且碘原子本身就是良好的离去基团；2）羰基α位的碘代产物还易发生消除反应，生成更稳定的α,β-不饱和內酯；这些因素都导致该含碘单体容易发生分解，难以长时间储存。即使短暂的保存也需要非常严苛的储存条件：-15℃下的避光保存，这一缺点大大限制了其的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种X-射线显影性能好，功能稳定的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物及其制备方法和应用。本专利技术提出的X-射线显影的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物，其结构式为下述中的一种：其中，嵌段A为含碘的碳酸酯类单体单元，嵌段B为非碘的內酯、交酯和或碳酸酯类单体单元；-co-表示为无规共聚，-b-表示为嵌段共聚；R为聚合引发端基。本专利技术中，含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物的分子量范围为2000-200000。本专利技术中，所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物中，碘原子是以化学键合的形式共价连接到聚合物骨架上。本专利技术中，所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物中，含碘的聚碳酸酯A嵌段含量为3-100mol%，聚碳酸酯/聚酯的B嵌段含量为0-97mol%；含碘聚碳酸酯的A嵌段较优化含量为5-55mol%，最优化含量为7-45mol%。本专利技术中，所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物中，含碘聚碳酸酯A嵌段由下列含碘的碳酸酯类单体的一种或数种聚合得到：其中，R1,R2,R3,R4,R5中至少一个为碘原子，其余为H原子或烷基或Cl原子或Br原子或碘代烷基。R6和R7中至少一个为碘原子，其余为H原子或烷基或Cl原子或Br原子或碘代烷基。本专利技术中，所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物中，聚碳酸酯/聚酯B嵌段选自聚DL-丙交酯、聚D-丙交酯、聚L-丙交酯、聚乙交酯、聚原酸酯、聚ε-己内酯、聚ε-烷基取代己内酯、聚δ-戊内酯、聚δ-烷基取代戊内酯、聚1,4,8-三氧杂螺[4.6]-9-十一烷酮、聚对二氧六环酮、聚酰胺酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一种，或者上述聚酯的任何形式的共聚物。本专利技术中，所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物的部分或全部末端可进一步接有功能端基，所述功能端基是亲水的羟基、氨基、羧基、咪唑基、醛基、氰基、硝基中的任何一种；或者是疏水的烷基、固醇、烷氧基、芳香基、芳杂环基、酰胺酯基、卤素原子、三氯甲基、酯基、巯基中的任何一种。本专利技术还提供所述含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物的制备方法，是在催化剂存在情况下，以羟基化合物为引发剂，通过含碘的碳酸酯类单体开环均聚，或含碘的碳酸酯类单体与其他内酯、交酯类单体和或碳酸酯类单体开环共聚，得到含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物。本专利技术中，所述的开环聚合使用的催化剂包括但不限于以下物质：1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯(TBD)、磷酸二苯酯（DPP）、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）、7-甲基-1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯（MTBD）、辛酸亚锡、异丙醇铝、二乙基锌、三氟甲磺酸亚锡、环三磷腈碱（CTBP）。本专利技术中，所述的引发剂为含羟基的小分子包括以下物质但不限于以下物质：甲醇、乙醇、丙醇、丙二醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、正丁醇、辛醇、戊醇、异戊醇、己醇、庚醇、葵醇、乙二醇、己二醇、丙三醇、丙二醇、季戊四醇、丙烯醇、乙烯醇、苯酚、苯乙醇、苯甲醇、对苯二酚、对苯二甲醇、木糖醇、葡萄糖。本专利技术中，所述的含碘的碳酸酯类单体为具有以下结构中的一种或数种：其中，R1,R2,R3,R4,R5中至少一个为碘原子，其余为H原子或烷基或Cl原子或Br原子或碘代烷基。R6,R7中至少一个为碘原子，其余为H原子或烷基或Cl原子或Br原子或碘代烷基。本专利技术中，芳香族碳酸酯类单体中苯环上的碘原子数为1-5。本专利技术中，脂肪族碳酸酯类单体结构中碘原子数为1-2。本专利技术中，所述的其他环状内酯、交酯、碳酸酯类单体选自D,L-丙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、乙交酯、ε-己内酯、ε-烷基取代己内酯、δ-戊内酯、δ-烷基取代戊内酯、三亚甲基环碳酸酯、对二氧六环酮中的任何一种，或者上述各类的任何形式的组合。本专利技术中，所述的一类X-射线显影的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物材料具有优越的X-射线不透过性或减弱X-射线的特性；可应用包含但不限于可视化栓塞材料、防伪标签、造影剂、抗菌材料、预防或治疗碘缺乏病、阻燃材料、组织工程、药物递送系统等领域。本专利技术优点在于：一方面，本专利技术开发了新的含碘的三亚甲基环碳酸酯单体，但不是考虑在三亚甲基环碳酸酯的环上直接连接碘原子，而是先引入一个连接基团（如亚甲基、苯环等），然后再从环外连接碘原子，以增加碘原子的稳定性。同时为了实现上述目的，我们进一步先设计合成了含碘小分子、然后再对其环化得到所需的环外含碘的环状碳酸酯单体，而不采用直接对碳酸酯单体进行修饰引入含碘基团的路线，因此此类含碘的三亚甲基环碳酸酯单体结构稳定，储存条件非常温和（常温，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类X‑射线显影的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物，其特征在于，其结构式为下述中的一种：

【技术特征摘要】
1.一类X-射线显影的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物，其特征在于，其结构式为下述中的一种：其中，嵌段A为含碘的碳酸酯类单体单元，嵌段B为非碘的內酯、交酯和或碳酸酯类单体单元；-co-表示为无规共聚，-b-表示为嵌段共聚；R为聚合引发端基。2.根据权利要求1所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物，其特征在于，分子量为2000-200000。3.根据权利要求1所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物，其特征在于，其中含碘聚碳酸酯的A嵌段含量为3-100mol%，B嵌段含量为0-97mol%。4.根据权利要求1所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物，其特征在于，所述的A嵌段由下列含碘的碳酸酯类单体中的一种或数种聚合得到：其中，R1,R2,R3,R4,R5中至少一个为碘原子，其余为H原子或烷基或Cl原子或Br原子或碘代烷基；R6和R7中至少一个为碘原子，其余为H原子或烷基或Cl原子或Br原子或碘代烷基。5.根据权利要求1所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物，其特征在于，所述的B嵌段选自聚DL-丙交酯、聚D-丙交酯、聚L-丙交酯、聚乙交酯、聚原酸酯、聚ε-己内酯、聚ε-烷基取代己内酯、聚δ-戊内酯、聚δ-烷基取代戊内酯、聚1,4,8-三氧杂螺[4.6]-9-十一烷酮、聚对二氧六环酮、聚酰胺酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酯中的任何一种，或者上述聚碳酸酯/聚酯的任何形式的共聚物。6.根据权利要求1所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物，其特征在于，所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物的部分或全部末端接有功能端基，所述功能端基是亲水的羟基、氨基、羧基、咪唑基、醛基、氰基、硝基中的任何一种，或者是疏水的烷基、固醇、烷氧基、芳香基、芳杂环基、酰胺酯基、卤素原子、三氯甲基、酯基、巯基中的任何一种。7.一种如权利要求1-6之一所述的含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物的制备方法，其特征在于，在催化剂存在情况下，以羟基化合物为引发剂，通过含碘的碳酸酯类单体开环均聚，或含碘的碳酸酯类单体与其他内酯、交酯类单体和或碳酸酯类单体开环共聚，得到含碘聚碳酸酯/聚酯聚合物。8.根据权利要求7所述的含碘...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞麟，马前，丁建东，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31