一种两亲性聚三亚甲基碳酸酯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种两亲性聚三亚甲基碳酸酯及其制备方法和应用。本发明专利技术制备的聚三亚甲基碳酸酯所涉原材料廉价易得，制备方法简单易行，应用前景广阔；具有优异的两亲性能，在水中容易组装而成胶束，可用作为纳米药物的载体使用；生物相容性好且具有良好的生物降解性；在生物医药领域具有良好的应用前景。

A amphiphilic polytrimethylene carbonate and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种两亲性聚三亚甲基碳酸酯及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料
，特别涉及一种两亲性聚三亚甲基碳酸酯，还涉及此两亲性聚三亚甲基碳酸酯的制备方法和应用。
技术介绍
生物可降解材料如聚已内酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)及聚碳酸酯(PC)等脂肪族聚酯具有良好的生物降解性、优异的生物相容性和物理机械性能，是一类重要的生物降解医用高分子材料。其中，聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)具有良好的生物降解性能及生物相容性，是一种重要的生物降解医用高分子材料，在生物医用领域具有较大的应用前景。但是这类材料结晶度高，疏水性较强，缺乏功能化修饰位点等不足，限制了它们生物医学领域的进一步应用。聚碳酸酯主要有两种制备方法，一是通过二氧化碳和环氧化合物的共聚，但是该方法反应过程中产生大量的五元环碳酸酯和醚键的副产物，且还涉及空气敏感的配位化合物，因而限制了其在实际生产中的应用。另外一种利用环状碳酸酯单体的开环聚合，目前该方法已成为应用最为广泛的一种方法，该方法反应条件温和，易于提纯，聚合物分子量及分散度可控性较好。当利用亲水性引发剂时，可制备两亲性的聚合物，该聚合物在水溶液中可自组装成聚合物胶束，因而在药物控释领域具有很大的应用前景。对于三亚甲基碳酸酯而言，其5位上的取代基产生的空间位阻效应直接影响开环聚合的难易程度，大量研究报道表明，5位上的取代基团一般为甲基、苄氧羰基以及苄氧基等；当5位上为双取代基时，开环聚合难度较大。
技术实现思路
为了解决以上现有技术中三亚甲基碳酸酯5位上为双取代基时，开环聚合难度较大的问题，本申请公开了一种5位上为双取代基的两亲性聚三亚甲基碳酸酯。本专利技术还提供了5位上为双取代基的两亲性聚三亚甲基碳酸酯的制备方法。本专利技术的另一个目的是提供5位上为双取代基的两亲性聚三亚甲基碳酸酯的应用。本专利技术设计得到一系列5位上含两个易脱除取代基的环碳酸酯单体，利用亲水性引发剂引发开环聚合制备两亲性聚合物，再通过水解反应去除5位上的保护基团，得到双羧基取代的两亲性聚合物。最后以两亲性聚合物组装构筑胶束、囊泡以及胶囊等纳米聚集体为载体制备纳米药物。本专利技术是通过以下步骤得到的：本专利技术提供了一种两亲性聚三亚甲基碳酸酯，具体结构式如下：式中，R1为聚乙二醇基或其衍生物；R2为甲基、乙基、乙氧基、苄氧基、乙氧羰基、叔丁氧羰基或苄氧羰基；R3为甲基、乙基、乙氧基、苄氧基、乙氧羰基、叔丁氧羰基或苄氧羰基；是由三亚甲基碳酸酯发生开环聚合制备得到的，三亚甲基碳酸酯结构式如下：进一步的，所述三亚甲基碳酸酯为5，5-二乙氧羰基三亚甲基碳酸酯、5，5-二叔丁氧羰基三亚甲基碳酸酯或5，5-二苄氧羰基三亚甲基碳酸酯。本专利技术所使用的三亚甲基碳酸酯是通过以下步骤得到的：(1)将甲醛、丙二酸二乙酯或丙二酸二叔丁酯或丙二酸二苄酯、碳酸钾反应得到双羟甲基丙二酸二乙酯或双羟甲基丙二酸二叔丁酯或双羟甲基丙二酸二苄酯；(2)将双羟甲基丙二酸二乙酯或双羟甲基丙二酸二叔丁酯或双羟甲基丙二酸二苄酯与吡啶溶于二氯甲烷中，冰浴，滴加三光气的二氯甲烷溶液，反应即得。进一步的，所述R1为其中，n为1-200的自然数。进一步的，所述三亚甲基碳酸酯发生开环聚合中使用的引发剂为聚乙二醇或其衍生物，其与三亚甲基碳酸酯摩尔比为1:5～60；三亚甲基碳酸酯发生开环聚合中使用的催化剂为配位型催化剂辛酸亚锡。本专利技术还提供了一种双羧基取代聚三亚甲基碳酸酯，具体结构式如下：式中，R1为聚乙二醇基或其衍生物。上述双羧基取代聚三亚甲基碳酸酯结构式中，R1为其中，n为1-200的自然数。上述双羧基取代聚三亚甲基碳酸酯是由本专利技术提供的两亲性聚三亚甲基碳酸酯水解得到的。进一步的，所述两亲性聚三亚甲基碳酸酯水解中使用的催化剂为三氟乙酸-氢溴酸、氢氧化钠、盐酸、钯碳加氢、氯代甲酸乙酯或双(双三甲基硅基)胺锌。本专利技术还提供了一种两亲性聚三亚甲基碳酸酯或由两亲性聚三亚甲基碳酸酯水解产物双羧基取代聚三亚甲基碳酸酯在组装构筑胶束为载体的纳米药物中的应用。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术涉及的聚三亚甲基碳酸酯所涉原材料廉价易得，制备方法简单易行，应用前景广阔；(2)本专利技术提供的聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC1)和双羧基取代的聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC2)，具有优异的两亲性能，在水中容易组装而成胶束，可用作为纳米药物的载体使用；(3)本专利技术制备的聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC1)和双羧基取代的聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC2)生物相容性好且具有良好的生物降解性；(4)本专利技术提供的双羧基取代的聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC2)，还可以利用其功能羧酸基团对组装构筑的纳米药物进行再修饰和改造，如利用羧基来实现交联可以进一步提高纳米药物的稳定性等。因此，该聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC1和PEG-PTMC2)在生物医药领域具有良好的应用前景。附图说明图1三亚甲基碳酸酯(DEC-TMC、DBC-TMC或DPC-TMC)及聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC1和PEG-PTMC2)的合成路线图；图2实施例4、7和9制备的聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC1)的分子量分布图；图3丙二酸二乙酯(DM)、双羟甲基丙二酸二乙酯(DBHM)、5，5-二乙氧羰基三亚甲基碳酸酯(DEC-TMC)及聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC1)的核磁谱图；图4实施例4、5、7和15制备的聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC1)组装构筑胶束的粒径及分布图；图5分别以实施例4、5、7和15制备的聚三亚甲基碳酸酯(PEG-PTMC1)构筑胶束包载紫杉醇纳米药物(实施例21、22、23和24)的粒径及分布图；图6PBS(a)和Taxol(b)对照组与实施例21(c)和实施例22(d)对荷4T1乳腺癌小鼠抑瘤试验的肿瘤图；图7实施例21和实施例22对荷4T1乳腺癌小鼠抑瘤试验的肿瘤生长-时间曲线图；图8实施例21和实施例22对荷4T1乳腺癌小鼠抑瘤试验的鼠重-时间曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步说明：实施例1(1)甲醛(0.32g)和丙二酸二乙酯(0.16g)和碳酸钾(0.0276g)溶于10mL水中，30℃反应6h，结束反应，用饱和氯化钠溶液稀释、乙醚萃取、干燥、浓缩，4℃放置过夜，析出白色固体，过滤，干燥，即得到双羟甲基丙二酸二乙酯。(2)将双羟甲基丙二酸二乙酯(0.22g)、吡啶(0.48g)溶于100mL二氯甲烷中，冷却至-10℃，滴加三光气(0.3g)反应1h，再室温反应2h，反应结束用饱和氯化铵溶液猝灭反应、酸洗、碱洗和水洗，无水硫酸钠干燥，旋干，用乙酸乙酯重结晶，干燥，即得5，5-二乙氧羰基三亚甲基碳酸酯(DEC-TMC)。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两亲性聚三亚甲基碳酸酯，其特征在于结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种两亲性聚三亚甲基碳酸酯，其特征在于结构式如下：



式中，R1为聚乙二醇基或其衍生物；
R2为甲基、乙基、乙氧基、苄氧基、乙氧羰基、叔丁氧羰基或苄氧羰基；
R3为甲基、乙基、乙氧基、苄氧基、乙氧羰基、叔丁氧羰基或苄氧羰基；
是由三亚甲基碳酸酯发生开环聚合制备得到的，三亚甲基碳酸酯结构式如下：





2.根据权利要求1所述的两亲性聚三亚甲基碳酸酯，其特征在于三亚甲基碳酸酯为5，5-二乙氧羰基三亚甲基碳酸酯、5，5-二叔丁氧羰基三亚甲基碳酸酯或5，5-二苄氧羰基三亚甲基碳酸酯。


3.根据权利要求2所述的两亲性聚三亚甲基碳酸酯，其特征在于三亚甲基碳酸酯是通过以下步骤得到的：
(1)将甲醛、丙二酸二乙酯或丙二酸二叔丁酯或丙二酸二苄酯、碳酸钾反应得到双羟甲基丙二酸二乙酯或双羟甲基丙二酸二叔丁酯或双羟甲基丙二酸二苄酯；
(2)将双羟甲基丙二酸二乙酯或双羟甲基丙二酸二叔丁酯或双羟甲基丙二酸二苄酯与吡啶溶于二氯甲烷中，冰浴，滴加三光气的二氯甲烷溶液，反应即得。


4.根据权利要求1所述的两亲性聚三亚甲基碳酸酯，其特征在于R1为其中，n为1-200...

【专利技术属性】
技术研发人员：李因文，徐守芳，陆宏志，秦静静，胡明珠，
申请(专利权)人：临沂大学，
类型：发明
国别省市：山东;37