专利名称：一种生物可降解的水溶性聚碳酸酯及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物可降解的水溶性聚碳酸酯及其制备方法，具体地说，涉 及一种聚(二羟乙基甲胺碳酸酯)及其制备方法，属于合成化学领域。
脂肪族碳酸酯(APC)材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和优异的 机械性能，在环境保护材料及医用材料领域受到广泛关注。但是，由于它们大多 缺乏活泼的功能化基团，亲水性较差，降解速度不快，限制了它们的应用，例如 这些材料在体内的细胞或器官上亲和不牢固。因此，对APC材料进行改性工作一 直是研究的热点。通过合适的功能化基团的引进，可以有效提高其表面亲水性、 药物复合力和生物粘附性。已报道通过开环聚合氨基、羟基、羧基、乙烯基、羰 基功能化的环状碳酸酯单体，得到了各种各样的功能化聚碳酸酯，材料的物理化 学性能得到了很大程度的改善。相对而言，这些方法合成起来需要对功能化基团 保护-去保护过程，较为繁琐，不利于大规模生产和实际应用。
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种生物可降解的水溶性聚碳 酸酯及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是 一种生物可降解的水溶性聚碳
酸酯，该聚碳酸酯为聚(二羟乙基甲胺碳酸酯)，是一种数均分子量为1000~12000
的均聚物，其结构式为、o 0 Q。
本发明还提供了上述聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤以6,14-二甲基 -1，3，9，11-四氧-6,14-二氮-环十六噁烷-2，10-二酮作为单体，Novozym435作为催化 剂，与甲苯按1: 0.01~0.2: 0.1-10 g/g/ml的比例加入到反应容器中，密封，于60~90 t:反应12 48小时；反应结束后，用少量CH2Cl2或氯仿或甲苯溶解，过滤，再用 大量不良溶剂使之完全沉淀，收集沉淀，干燥即得到生物可降解的水溶性聚碳酸 酯。
上述聚碳酸酯的制备方法中所述的不良溶剂为乙醚、环己垸或石油醚。 上述聚碳酸酯的制备方法中所述的6,14-二甲基-1，3，9，11-四氧-6，14-二氮-环十
背景技术：
发明内容六噁烷-2，10-二酮是采用以下方法制备的将N-甲基二乙醇胺、碳酸二乙酯和碳酸
钾按物质的量之比为1: 1.0~1.2: 0.001 0.01的比例加入到反应容器中，于80~140 'C回流使之充分反应，然后于120 14(TC分馏除去副产物后，将收集的产物用足 量CH2Cl2或三氯甲烷萃取、洗涤干净，收集有机相，干燥除水、过滤除去溶剂后， 在220 300。C真空裂解，接着将裂解后的产物重结晶即得到6,14-二甲基-1，3,9,11-四氧-6，14-二氮-环十六噁垸-2，10-二酮。
上述6，14-二甲基-l,3,9,ll-四氧-6,14-二氮-环十六噁烷-2，10-二酮的制备方法中 所述于80 14(TC回流的时间为2 12小时；重结晶所用的溶剂为甲苯、乙酸乙酯、 氯仿或四氢呋喃。
本发明是以6，14-二甲基-1，3,9，11-四氧-6，14-二氮-环十六噁垸-2，10-二酮为单 体，通过酶促开环聚合得到聚(二羟乙基甲胺碳酸酯)。本发明的聚碳酸酯材料主 链上含有大量叔胺基团，亲水性获得很大提高，该聚碳酸酯可以溶于水，通过MTT 法证明了该聚碳酸酯在HeLa和HepG2细胞系中的生物毒性很小，具有较高的生 物相容性，同时大量叔胺基团的引入，使得材料具备功能性，在诸如废水处理， 药物控制释放，基因转染载体和组织工程等方面具有潜在的应用价值。制备方法 简单，材料安全性高，是一种前途较为光明的功能化材料。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，其目的在于帮助更好地理解本 发明的内容，但这些具体实施例不以任何方式限制本发明的保护范围。 实施例1
取0.5mol N-甲基二乙醇胺、0.6mol碳酸二乙酯和0.003mol K2C03，加入到 150ml的单颈烧瓶中，于10(TC回流2小时。然后在13(TC分馏5小时除去副产物 后，得到深褐色粘稠状液体。将该深褐色粘稠状液体用50mlCH2Cl2萃取，每次用 30ml饱和食盐水洗涤，洗涤两次，收集有机相，然后无水Na2S04充分干燥。将 干燥后的产品过滤，除去溶剂，在23(TC真空裂解，得到黄色固液混合物，接着将 其在乙酸乙酯中重结晶，即可得到白色针状晶体，产率为20 30。/。。通过质谱(MS)、 红外(IR)、核磁(NMR)表征分析，证实该白色晶体为6，14-二甲基-1，3，9，11-四 氧-6，14-二氮-环十六噁烷-2,10-二酮(即(ADMC)2)。 MS: M+= 291. IR: v=1746 cm'1 (C=0). 'H NMR (CDC13): 5=4.23 (t， 0-q^-CH2-N(CH3) 4H)， S=2.68 (t， 0-CH2-C^-N(CH3) 4H), S=2.37 (s， 0-CHrCH2-N(C&) 3H).取50mg干燥好的单体(ADMC)2、 5mg Novozym435和0.3ml甲苯放在5ml的 小试管中，用石蜡密封，于60'C反应24小时。反应结束后，将产物用3ml CH2C12 溶解，过滤除去大部分溶剂，接着用乙醚使之完全沉淀，收集沉淀，干燥即得到 最终产品。经红外、核磁分析，证明该产品为聚(二羟乙基甲胺碳酸酯)(即 P(ADMC) ) 。 IR: v=1743 cm"(C-0). 'H NMR (CDC13, ppm): S=4.20 (t, 0-C^-CH2-N(CH3) 4H)， 5=2.74 (t， 0-CH2-C^-N(CH3) 4H)， S=2.35 (s, 0-CH2-CH2-N(C&) 3H).
得到的聚合物的数均分子量为Mr^3200g/mo1。聚合物Dp二22。
实施例2
取0.5mol N-甲基二乙醇胺、0.55mol碳酸二乙酯和0.002mol K2C03加入到 150ml的单颈烧瓶中，于80'C回流4小时。然后在12(TC分馏10小时除去副产物 后，得到深褐色粘稠状液体。将该深褐色粘稠状液体用50ml三氯甲烷萃取，每次 用30ml饱和食盐水洗涤，洗涤两次，收集有机相，然后无水Na2S04充分干燥。 将干燥后的产品过滤，除去溶剂，在25(TC真空裂解，得到黄色固液混合物，接着 将其在四氢呋喃中重结晶，即得到白色针状晶体。按与实施例1相同的方法进行 表征分析，证实该白色针状晶体为(ADMC)2。
取50mg干燥好的单体(ADMC)2、 2.5mgNovozym435和O.Olml甲苯放在5ml 的小试管中，用石蜡密封，于75t:反应18小时。反应结束后，将产物用3ml CH2C12 溶解，过滤除去大部分溶剂，接着用乙醚使之完全沉淀，收集沉淀，干燥即得到 最终产品。经红外、核磁分析，证明该产品为P(ADMC)。
得到的聚合物的数均分子量为Mn=7900 g/mol。聚合物Dp=54。
实施例3
取50mg实施例1中干燥好的单体(ADMC)2、 10mg Novozym435和0.3ml甲 苯放在5ml的小试管中，用石蜡密封，于60'C反应24小时。反应结束后，将产 物用3mlCH2Cl2溶解，过滤除去大部分溶剂，接着用乙醚使之完全沉淀，收集沉 淀，干燥即得到最终产品。经红外、核磁分析，证明该产品为P(ADMC)。 得到的聚合物的数均分子量为Mn=1958 g/mol。聚合物Dp=13.5。 本发明实施例(ADMC)2的制备方法中是采用饱和食盐水洗涤萃取物，也可以 采用其他洗涤液，只要能将萃取物洗涤干净且与被萃取物不发生反应即可；收集有机相后用无水Na2S04干燥，也可以采用其他干燥剂，只要能除去有机相中的水 且不与有机相中的产品发生反应即可。本发明实施例中单体(ADMC)2与酶 Novozym435在甲苯中聚合，反应结束后是用CH2Cl2将产物溶解，还可以使用氯 仿或甲苯，过滤除去大部分溶剂后用乙醚沉淀，还可以使用环己烷或石油醚。
权利要求
1. 一种生物可降解的水溶性聚碳酸酯，其特征在于该聚碳酸酯为聚(二羟乙基甲胺碳酸酯)，是一种数均分子量为1000～12000的均聚物，其结构式为
2. —种如权利要求1所述的生物可降解的水溶性聚碳酸酯的制备方法，其特征在 于包括以下步骤以6,14-二甲基-1，3,9,11-四氧-6，14-二氮-环十六噁烷-2,10-二 酮作为单体，Novozym435作为催化剂，与甲苯按l: 0.01~0.20: 0.1 10g/g/ml 的比例加入到反应容器中，密封，于60 9(TC反应12~48小时；反应结束后， 用少量CH2Cl2或氯仿或甲苯溶解，过滤，再用大量不良溶剂使之完全沉淀， 收集沉淀，干燥即得到生物可降解的水溶性聚碳酸酯。
3. 根据权利要求2所述的生物可降解的水溶性聚碳酸酯的制备方法，其特征在于 所述6,14-二甲基-1,3，9,11-四氧-6,14-二氮-环十六噁垸-2，10-二酮是采用以下方 法制备的将N-甲基二乙醇胺、碳酸二乙酯和碳酸钾按物质的量之比为1: L0 1.2: 0.001~0.01的比例加入到反应容器中，于80 14(TC回流使之充分反应， 然后于120 14(TC分馏除去副产物后，将收集的产物用足量CH2Cl2或三氯甲垸 萃取、洗涤干净，收集有机相，干燥除水、过滤除去溶剂后，在220 30(TC真 空裂解，接着将裂解后的产物重结晶即得到6，14-二甲基-1，3,9,11-四氧-6,14-二 氮-环十六噁垸-2，10-二酮。
4. 根据权利要求2所述的生物可降解的水溶性聚碳酸酯的制备方法，其特征在于: 所述不良溶剂为乙醚、环己垸或石油醚。
5. 根据权利要求3所述的生物可降解的水溶性聚碳酸酯的制备方法，其特住在于: 所述于80 140'C回流的时间为2 12小时。
6. 根据权利要求3所述的生物可降解的水溶性聚碳酸酯的制备方法，其特征在于: 重结晶所用的溶剂为甲苯、乙酸乙酯、氯仿或四氢呋喃。
全文摘要
本发明公开了一种生物可降解的水溶性聚碳酸酯及其制备方法，该聚碳酸酯为聚(二羟乙基甲胺碳酸酯)，是一种数均分子量为1000～12000的均聚物，其结构式为上分子式，其制法是以6，14-二甲基-1，3，9，11-四氧-6，14-二氮-环十六噁烷-2，10-二酮为单体，以Novozym435为催化剂，与甲苯按1∶0.01～0.20∶0.1～10g/g/ml的比例加入反应容器中，密封，于60～90℃反应12～48小时；反应结束后，用少量CH<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>或氯仿或甲苯溶解，过滤，用大量不良溶剂使之完全沉淀，收集沉淀，干燥即得到生物可降解的水溶性聚碳酸酯。本发明的聚碳酸酯能溶于水，在HeLa和HepG2细胞系中的生物毒性很小，具有较高的生物相容性，且制法简单，材料安全性高。
文档编号C08G64/00GK101544751SQ20091006134
公开日2009年9月30日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者俊 冯, 卓仁禧, 王华芬 申请人:武汉大学