一种高分子量聚(γ-丁内酯)的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高分子量聚(γ‑丁内酯)的制备方法，以及通过该方法制备得到的聚(γ‑丁内酯)。该方法包括：使γ‑丁内酯在催化体系中进行聚合反应，得到聚(γ‑丁内酯)；所述催化体系包括：引发剂、催化剂和脲，所述催化剂为碱金属、碱金属化合物和有机磷腈化合物中的至少之一。该制备聚(γ‑丁内酯)的方法可制备得到满足生物医药领域应用要求的高分子量聚(γ‑丁内酯)产品。

【技术实现步骤摘要】
一种高分子量聚(γ-丁内酯)的制备方法优先权信息本申请请求2018年10月23日向中国国家知识产权局提交的、申请号为201811239870.9的专利申请的优先权和权益，并且通过参照将其全文并入此处。
本专利技术涉及高分子材料领域，具体而言，本专利技术涉及一种高分子量聚(γ-丁内酯)的制备方法，以及通过该方法制备得到的聚(γ-丁内酯)。
技术介绍
聚(γ-丁内酯)是一类重要的脂肪族聚酯，具有良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医药领域具有广阔的应用前景。聚(γ-丁内酯)在体内具有合适的降解速率，介于聚乙交酯和聚乳酸之间，并且与现有的生物材料相比，聚(γ-丁内酯)在降解时不会造成酸性物质在组织中的积累，不易引发炎症。聚(γ-丁内酯)可以通过生物发酵法和化学合成法两种方法得到。其中，生物发酵法得到的聚(γ-丁内酯)目前已经获得美国食品药品监督管理局(FDA)的批准，可以作为手术缝合线和疝气补片在临床上使用。但是，生物发酵法具有工艺流程复杂，所得产物纯化困难，残留生物物质易引起机体免疫反应等缺点。聚(γ-丁内酯)也可以通过化学合成法，利用γ-丁内酯的开环聚合反应得到。γ-丁内酯是一种来源广泛、价格低廉的生物基单体，可以从生物质原料，如玉米、小麦等作物得到，是一种可再生原材料。利用化学合成法得到的聚(γ-丁内酯)可以对其进行官能团修饰，并且没有生物物质残留，更加适合在组织工程支架等生物医药方面的应用。但γ-丁内酯具有五元环结构，环张力很小，长期以来被认为是一种不可聚合的单体，目前也仅有少数文献报道其化学合成。文献报道的能够合成聚(γ-丁内酯)的催化剂包括金属有机催化剂、有机磷腈碱催化剂以及N-杂环乙烯催化剂三种(NatureChemistry,2016,8(1),42-49；PolymerChemistry,2018,9(26),3674-3683.)其中，金属有机催化剂由于毒性较大，并且容易残留在所得产物聚(γ-丁内酯)中，因此不适合在生物医药领域应用。而有机磷腈碱催化剂和N-杂环乙烯催化剂则由于其活性较低，根据文献报道，难以制备得到高分子量的聚(γ-丁内酯)，所得产物机械性能较差，不能满足生物医药方面实际应用的要求。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种高分子量聚(γ-丁内酯)的制备方法，以及通过该方法制备得到的聚(γ-丁内酯)。该制备聚(γ-丁内酯)的方法可制备得到满足生物医药领域应用要求的高分子量聚(γ-丁内酯)产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备聚(γ-丁内酯)的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：使γ-丁内酯在催化体系中进行聚合反应，得到聚(γ-丁内酯)；所述催化体系包括：引发剂、催化剂和脲，所述催化剂为碱金属、碱金属化合物和有机磷腈化合物中的至少之一。根据本专利技术实施例的制备聚(γ-丁内酯)的方法，以碱金属、碱金属化合物和有机磷腈化合物中的至少之一和引发剂、脲组成催化体系，所使用的催化剂和脲毒性低，很容易从产物中除去；同时，催化体系活性高，制备得到的聚(γ-丁内酯)产品分子量高，具有良好的机械性能。另外，根据本专利技术上述实施例的制备聚(γ-丁内酯)的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述制备聚(γ-丁内酯)的方法包括：(1)将所述引发剂、所述催化剂和所述脲在有机溶剂中混合，得到所述催化体系；(2)将所述γ-丁内酯加入到所述催化体系中进行聚合反应，得到所述聚(γ-丁内酯)。在本专利技术的一些实施例中，所述引发剂为一元醇或多元醇。在本专利技术的一些实施例中，所述一元醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、苄醇、苯乙醇、苯丙醇、二苯基甲醇、2,2-二苯基乙醇、端羟基寡聚乙二醇单甲醚中的至少之一；所述多元醇选自2,2-二苯基乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇，1,4-丁二醇、1,2-苯二甲醇、1,3-苯二甲醇、1,4-苯二甲醇、2,2’-联苯二甲醇、丙三醇和季戊四醇中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述碱金属选自锂、钠和钾中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述碱金属化合物选自氢化钾、氢化钠、萘钠、萘钾、联苯钠，二苯甲基钠和二苯甲基钾中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述有机磷腈化合物选自六[三(二甲基胺)磷氮烯]三聚磷腈、磷腈配体P4-叔丁基和磷腈配体P2-叔丁基中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述有机溶剂选自甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、二氧六环、乙腈和N,N-二甲基甲酰胺中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述脲为式(I)所示化合物，式(I)中，R1和R2分别独立为甲基、乙基、丙基、异丙基、环己基、苯基、4-氯苯基、4-甲氧基苯基、4-三氟甲基苯基、2,6-二甲基苯基、2,4-二甲氧基苯基或2,4,6-三甲氧基苯基。在本专利技术的一些实施例中，所述脲具有以下其中之一所示的结构：在本专利技术的一些实施例中，所述催化剂与所述引发剂的摩尔比例为(1～60):3，所述催化剂与所述脲的摩尔比例为1:(1～10)，所述脲与所述γ-丁内酯的摩尔比例为1:(10～3000)。在本专利技术的一些实施例中，将所述引发剂、所述催化剂和所述脲在有机溶剂中混合，并在-70～-10℃下搅拌10～30min，得到所述催化体系。在本专利技术的一些实施例中，所述聚合反应在-70～-20℃进行0.5～48h完成。在本专利技术的一些实施例中，所述γ-丁内酯在所述催化体系中的摩尔浓度为4～13mol/L。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)包括：将所述γ-丁内酯加入到所述催化体系中进行聚合反应后，向反应体系中加入含活性官能团的化合物终止反应，并利用甲醇沉淀，得到所述聚(γ-丁内酯)。在本专利技术的一些实施例中，所述含活性官能团的化合物选自酸、酰氯、酸酐、硫代异氰酸酯、异氰酸酯和卤代烃中的至少之一；优选地，所述含活性官能团的化合物选自乙酸、苯甲酸、丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、醋酸酐、丁二酸酐、马来酰亚胺基丁酰氯、环氧氯丙烷、3-氯丙烯、3-氯丙炔、4-甲氧基苯基硫代异氰酸酯和4-甲氧苄基异氰酸酯中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述含活性官能团的化合物与所述脲的摩尔比例为(1～10):1。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了通过上述实施例的制备聚(γ-丁内酯)的方法制备得到的聚(γ-丁内酯)产品。该聚(γ-丁内酯)产品中催化剂和脲的残留量极低或无残留，能够满足生物医药领域的应用要求，且分子量高、具有良好的机械性能。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为实施例2中制得的聚(γ-丁内酯)的1HNMR谱图；图2为实施例2中制得的聚(γ-丁内酯)的13CNMR谱图；图3为对比实施例2和实施例2制得的聚(γ-丁内酯)的GPC谱图对比；图4为对比实施例1和实施例3制得的聚(γ-丁内酯)的TGA谱图对比；图5为实施例3和实施例4制得的聚(γ-丁内酯)的拉伸曲线；图6为实施例6制得的聚(γ-丁内酯)的GPC谱图；图7为实施例7制得的聚(γ-丁内酯)的GPC谱图；图8为实施例8制得的聚(γ-丁内酯)的G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备聚(γ‑丁内酯)的方法，其特征在于，包括：使γ‑丁内酯在催化体系中进行聚合反应，得到聚(γ‑丁内酯)；所述催化体系包括：引发剂、催化剂和脲，所述催化剂为碱金属、碱金属化合物和有机磷腈化合物中的至少之一。

【技术特征摘要】
2018.10.23 CN 20181123987091.一种制备聚(γ-丁内酯)的方法，其特征在于，包括：使γ-丁内酯在催化体系中进行聚合反应，得到聚(γ-丁内酯)；所述催化体系包括：引发剂、催化剂和脲，所述催化剂为碱金属、碱金属化合物和有机磷腈化合物中的至少之一。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：(1)将所述引发剂、所述催化剂和所述脲在有机溶剂中混合，得到所述催化体系；(2)将所述γ-丁内酯加入到所述催化体系中进行聚合反应，得到所述聚(γ-丁内酯)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述引发剂为一元醇或多元醇；任选地，所述一元醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、苄醇、苯乙醇、苯丙醇、二苯基甲醇、2,2-二苯基乙醇、端羟基寡聚乙二醇单甲醚中的至少之一；所述多元醇选自2,2-二苯基乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇，1,4-丁二醇、1,2-苯二甲醇、1,3-苯二甲醇、1,4-苯二甲醇、2,2’-联苯二甲醇、丙三醇和季戊四醇中的至少之一。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碱金属选自锂、钠和钾中的至少之一；任选地，所述碱金属化合物选自氢化钾、氢化钠、萘钠、萘钾、联苯钠，二苯甲基钠和二苯甲基钾中的至少之一；任选地，所述有机磷腈化合物选自六[三(二甲基胺)磷氮烯]三聚磷腈、磷腈配体P4-叔丁基和磷腈配体P2-叔丁基中的至少之一；任选地，所述有机溶剂选自甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、二氧六环、乙腈和N,N-二甲基甲酰胺中的至少之一；任选地，所述脲为式(I)所示化合物，式(I)中，R1和R...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志波，沈勇，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37