专利名称：一种利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法
技术领域：
本发明属于医用聚合物材料表面功能化的领域，具体涉及了一种制备高端医用导管、导丝和心血管支架等医用聚氨酯材料表面合成具有强稳定性的亲水性可调的涂层的制备方法。
背景技术：
聚氨酯(polyurethanes，PU)主要通过二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料加聚获得，由Bayer公司在1947年首次合成，到目前为止已经有60多年的发展历史。PU 主链结构的多样性决定了其具有十分丰富而独特的物理化学性质，表面功能化的PU已经被广泛用作生物医用材料.例如，目前外科手术中介入诊疗所用到的聚氨酯医用导管， 表面上嫁接有聚乙二醇(PEG)或肝素，起到增强导管表面的亲水性润滑性，抗凝血和抗蛋白质沉积的作用，可以应用到病人的血管里。聚氨酯能够在外科介入诊疗中的应用前提之一必须是具有很好的生物相容性，包括亲水性，高的表面润滑性，抗凝血和阻止蛋白质的沉积或吸附等功能。而其中聚氨酯表面的亲水性是最重要的研究内容之一。在湿润环境中变得润滑的PU表面，可减少器官与导管之间界面的损伤，减少血小板聚集和血纤维蛋白吸附，同时也可以减少细菌对材料表面的吸附。提高聚氨酯表面的亲水润滑性主要包括如下几种方法水凝胶修饰表面，聚氧化乙烯(PEO)修饰，聚甲基乙烯基醚(PMVE)修饰，接枝聚合修饰或双层修饰硅导管等。目前 PEO修饰技术已经得到广泛应用。国际上，具有亲水润滑性抗菌抗血栓等功能的高端医用 PU导管已经商品化。但PU材料表面的润滑性仍然不能达到要求，血小板或蛋白质的吸附依然存在，表面涂层的耐久性也不够。由于大量专利的保护和关键技术的缺乏，目前我国还不能生产具有优异亲水润滑特性的高端聚氨酯医用导管材料，外国公司垄断着高端聚氨酯导管的生产技术，国内市场上高端医用PU导管价格昂贵。这迫切需要我们研制出具有自主知识产权的产品。2001年，a^rpless等提出了 “click”化学技术(“点击”或“链接”化学技术)的概念.这些“click”反应易于操作， 目标产物产率高，很少甚至没有副产物，在许多条件下运作良好(通常在水中特别好)， 而且不会受相连在一起的其它官能团影响。其中，对在叠氮基(-N3)和乙炔基(Cech) 间的Huisgen 1，3偶极环加成反应研究得最为广泛.这是因为这个加成反应的高效性， 多功能性和对其它官能团的惰性.在Cu(I)催化下，叠氮化物-炔类的反应速率可增加大约IO6倍，几乎定量地选择性地生成1，4-取代的1，2，3-三唑，反应能在各种溶剂中进行，甚至在纯水中也能很好地进行.在叠氮基(-N3)和乙炔基(C ε CH)间的Huisgen 1，3 -偶极环加成反应.自从2004年Hawker和Sharpless等首先报道了 “click”化学技术在高分子合成中的应用以来，通过“click”技术构筑复杂聚合物和精确控制聚合物的结构就成了一个快速增长的研究领域.Qin和等最近都相继报道了采用“click” 化学技术构筑具有特殊结构的聚氨酯的例子。目前，这方面的研究还不多见。用来改善PU材料表面润滑性的聚合物主要有聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯
4酰胺基聚合物和聚丙烯酰胺等。在亲水性聚合物中，聚乙二醇具有良好的生物相容性，低毒，非免疫原性，以及高水溶性。目前外科手术中介入诊疗所用到的聚氨酯医用导管，表面上嫁接有聚乙二醇，起到增强导管表面的亲水性润滑性，抗凝血和抗蛋白质沉积的作用， 可以应用到病人的血管里。国内外的商品PU表面的润滑性涂层，即水凝胶涂层的主要原料是公开的，其问题的关键是如何提高嫁接的效率和水凝胶涂层的牢固性。例如专利US5^0585A1和 US5179174A1采用紫外嫁接法制备聚乙烯吡咯烷酮，聚氧化乙烯为亲水性聚合物的一种柔韧的、润滑有机涂层，主要通过添加异氰酸盐、多羟基化合物提高嫁接率和稳定性。在国内， 部分研究的具有润滑性涂层的样品，主要存在的问题是涂层容易脱落，无法广泛的应用和推广。因此，国内具有高润滑性的高端医用导管及其相关商品基本上依靠进口。在临床使用的医用导管中，聚氨酯材料具有高的附加值，例如经皮冠脉腔内成形术(PTCA)的导管耗材在一万元以上。在中国，2005年与介入医疗器械与材料相关的市场销售额约为50亿，在2015年，市场需求量可望达到30(Γ400亿元。我们第一次结合“click”化学技术和加成聚合反应合成了表面嫁接有聚乙二醇单甲醚的聚氨酯，即通过调整聚乙二醇单甲醚的分子量来控制聚氨酯表面的亲水性。这些新的尝试能够克服聚氨酯表面润滑性涂层存在的润滑性能低，不够牢固等缺点，有望打破外国公司对高端医用导管生产技术的垄断，为我国高端医用导管的研制提供理论和实验基础，因而具有巨大的潜在的经济价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单易行的方法，对聚氨酯表面进行改性，获得所要求的亲水性可控的表面。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现 一种利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤
步骤一首先将5-羟基间苯二甲酸二甲酯与3-溴丙炔反应，将苯环上的羟基转化为炔丙氧基，得到5-炔丙氧基间苯二甲酸二甲酯，溶剂为丙酮，乙醇，二氯甲烷，氯仿，作用温度 O0C到70° C，作用时间30分钟到24小时；
步骤二 将上述产物的四氢呋喃溶液缓慢加入氢化锂铝的四氢呋喃溶液中，进行反应获得3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯，即具有炔基结构的二元醇，溶剂为乙醚，甲苯，正己烷和四氢呋喃，作用温度0°C到90°C，作用时间30分钟到20小时；
步骤三利用聚乙二醇单甲醚的羟基与2-溴异丁酰溴发生酯化反应，得到了末端带有溴原子的聚乙二醇单甲醚；或者通过聚乙二醇单甲醚与对甲苯磺酰氯反应得到聚乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯，溶剂为二氯甲烷或氯仿，作用温度0 °(到50 0C,；
步骤四通过应用叠氮化钠将端基为溴的聚乙二醇单甲醚转化为端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚；或者通过应用叠氮化钠的叠氮基取代聚乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯中的对甲苯磺酰基得到端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚，所用的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或二甲亚砜，反应温度为25 ° C到100 ° C ；
步骤五通过“点击”化学将端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚与具有炔基结构的二元醇 3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯进行反应，从而获得含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇；步骤六通过含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇与二异氰酸酯之间的加聚反应，获得主链上接枝聚乙二醇单甲醚的聚氨酯，溶剂为乙酸乙酯，乙醇，丙酮，二氯甲烷，作用温度0 0C到70 °C，作用时间30分钟到24小时。进一步的，所述“点击”化学是在叠氮化合物R1 - N3和炔R2 - E之间的Huisgen 1，3-偶极环加成反应，R1和R2表示不同的基团。进一步的，所述步骤五中的Huisgen 1，3_偶极环加成反应中所用的催化剂三苯基膦二氯化钌，三苯基膦碘化二氧化铼，三苯基膦氯化铹，三苯基膦溴化镍，三正丁基膦溴化镍，溴化亚铁，氯化亚铁，氯化二亚铁，溴化亚铜，氯化亚铜，溴化三铜， N, N, N' , N" , N"-五甲基二亚乙基三胺，α，α，-联吡啶,y, y'-联吡啶，N, N- 二异丙基乙胺，N-亚正丙基一 2 —吡啶基甲胺，N-亚正辛基一 2 —吡啶基甲胺，N，N，N’’，N’，一四甲基亚乙基二胺，4，4，一二一 2，2，一联吡啶，4，4，一二一 2，2，一联吡啶，N —一N，N，，N，一三甲基一 1，3—丙二胺，N，N-二十八胺，4，4，，4，，-三-2，2，， 6’，2’’_三联吡啶，2，5，9，12-四甲基-2，5，9，12-四氮杂十三烷，2，6，9，13-四甲基-2，6，9，13-四氮杂十四烷，1，1，4，7，10，10-六甲基三亚乙基四胺，2，5，8，12-四甲基1-2，5，8，12-四氮杂十三烷，^，^-二甲基州’，^-二-(( 2—吡啶基)甲基)乙烷-1，2-二胺，三(2 —(二( 2 —氰乙基)一氨基)乙基)胺，三(2 - (二乙基氨基)乙基)胺，三(2 —(二(2—甲氧羰基氨基一乙基)氨基)乙基)胺，三0-(二0-(11-丁氧羰基)乙基)氨基)乙基)胺，三-[(2-吡啶基)甲基]胺，三甲基胺基)乙基) 胺N，N，N’，N’ -四-[(2-吡啶甲基]亚乙基二胺，1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮杂环壬烷， 1,4,8, 11-四甲基-1，4，8，11-四氮杂环十四烷，4，11-二甲基-1，4，8，11-四氮杂二环 [6. 6. 2]十六烷；五水硫酸铜，L -抗坏血酸钠盐。进一步的，所用过渡金属的盐或配合物三苯基膦二氯化钌，三苯基膦碘化二氧化铼，三苯基膦氯化铹，三苯基膦溴化镍，三正丁基膦溴化镍，溴化亚铁，氯化亚铁， 氯化二亚铁，溴化亚铜，氯化亚铜，溴化三铜和弱碱N，N，N’，N’’，N’’-五甲基二亚乙基三胺，α，α’_联吡啶，Y，Y’-联吡唆，N，N-二异丙基乙胺，N-亚正丙基一 2 — 吡啶基甲胺，N-亚正辛基一 2 —吡啶基甲胺，Ν，Ν，Ν’’，Ν’’ 一四甲基亚乙基二胺，4， 4，一二( 9 一十七烷基)-2,2' 一联吡啶，4，4，一二( 5 一壬基)一 2，2，一联吡啶，N—(2 —二甲氨基乙基)一Ν，Ν，，Ν，一三甲基一 1，3 —丙二胺，Ν，Ν-:(2 — 吡啶基甲基)十八胺，4，4，，4，，-三(5 —壬基)-2，2，，6，，2，，-三联吡啶，2，5，9，12-四甲基-2，5，9，12-四氮杂十三烷，2，6，9，13-四甲基-2，6，9，13-四氮杂十四烷， 1，1，4，7，10，10-六甲基三亚乙基四胺，2，5，8，12-四甲基1_2，5，8，12-四氮杂十三烷， ^州，，-二甲基州，，^-二-(( 2 一吡啶基)甲基)乙烷-1，2-二胺，三(2 —(二( 2 —氰乙基)一氨基)乙基)胺，三(2 —(二乙基氨基)乙基)胺，三(2 —(二( 2 —甲氧羰基氨基一乙基)氨基)乙基)胺，三O-(二丁氧羰基)乙基)氨基)乙基)胺，三-[(2-吡啶基)甲基]胺，三0_(甲基胺基)乙基)胺Ν，Ν，Ν'，Ν'-四-[(2-吡啶甲基]亚乙基二胺，1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮杂环壬烷，1，4，8，11-四甲基-1，4，8，11-四氮杂环十四烷或4，11-二甲基-1，4，8，11-四氮杂二环[6.6.2]十六烷的摩尔比为1 1。进一步的，所述步骤五中的“点击”化学反应所用的溶剂是水，二甲亚砜，N，N-二甲基甲酰胺，甲苯或乙腈。
进一步的，首先将5-羟基间苯二甲酸二甲酯与3-溴丙炔反应获得具有炔基结构的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯，同时用不同分子量的聚乙二醇单甲醚和2-溴异丁酰溴或对甲苯磺酰氯通过酯化反应获得端基为溴原子的聚乙二醇单甲醚或端基为对甲苯磺酰基的的聚乙二醇单甲醚，然后通过亲核取代反应将端基的溴原子或者对甲苯磺酰基换成叠氮基亲核试剂为叠氮化钠，再利用链接化学或“点击”化学将聚乙二醇单甲醚嫁接到具有炔基结构的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯上，最后通过含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇与二异氰酸酯之间的加聚反应，获得主链上接枝聚乙二醇单甲醚的聚氨酯。本发明的有益效果是
本发明可以获得表面具有亲水性和抗蛋白吸附的聚氨酯材料并解决聚乙二醇单甲醚或共聚物与聚氨酯的结合问题，从而形成工艺简单、经济实用的新型聚氨酯功能材料。
具体实施例方式一种利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤 步骤一首先将5-羟基间苯二甲酸二甲酯与3-溴丙炔反应，将苯环上的羟基转化为炔
丙氧基，得到5-炔丙氧基间苯二甲酸二甲酯，溶剂为丙酮，乙醇，二氯甲烷，氯仿，作用温度 O0C到70° C，作用时间30分钟到24小时；
步骤二 将上述产物的四氢呋喃溶液缓慢加入氢化锂铝的四氢呋喃溶液中，进行反应获得3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯，即具有炔基结构的二元醇，溶剂为乙醚，甲苯，正己烷和四氢呋喃，作用温度0°C到90°C，作用时间30分钟到20小时；
步骤三利用聚乙二醇单甲醚的羟基与2-溴异丁酰溴发生酯化反应，得到了末端带有溴原子的聚乙二醇单甲醚；或者通过聚乙二醇单甲醚与对甲苯磺酰氯反应得到聚乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯，溶剂为二氯甲烷或氯仿，作用温度0 °(到50 0C,；
步骤四通过应用叠氮化钠将端基为溴的聚乙二醇单甲醚转化为端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚；或者通过应用叠氮化钠的叠氮基取代聚乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯中的对甲苯磺酰基得到端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚，所用的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或二甲亚砜，反应温度为25 ° C到100 ° C ；
步骤五通过“点击”化学将端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚与具有炔基结构的二元醇 3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯进行反应，从而得到含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇；
步骤六通过含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇与二异氰酸酯之间的加聚反应，获得主链上接枝聚乙二醇单甲醚的聚氨酯，溶剂为乙酸乙酯，乙醇，丙酮，二氯甲烷，作用温度0 0C到70 °C，作用时间30分钟到24小时。。进一步的，所述“点击”化学是在叠氮化合物R1 - N3和炔R2 - E之间的Huisgen 1，3-偶极环加成反应，R1和R2表示不同的基团。进一步的，所述步骤五中的Huisgen 1，3_偶极环加成反应中所用的催化剂三苯基膦二氯化钌，三苯基膦碘化二氧化铼，三苯基膦氯化铹，三苯基膦溴化镍，三正丁基膦溴化镍，溴化亚铁，氯化亚铁，氯化二亚铁，溴化亚铜，氯化亚铜，溴化三铜， N, N, N' , N" , N"-五甲基二亚乙基三胺，α，α，-联吡啶,y, y'-联吡啶，N, N- 二异丙基乙胺，N-亚正丙基一 2 —吡啶基甲胺，N-亚正辛基一 2 —吡啶基甲胺，N，N，N’’，N’，一四甲基亚乙基二胺，4，4，一二一 2，2，一联吡啶，4，4，一二一 2，2，一联吡啶，N ——N，N，，N，一三甲基一 1，3—丙二胺，队^二十八胺，4，4，，4，，-三-2，2，， 6’，2’’-三联吡啶，2，5，9，12-四甲基-2，5，9，12-四氮杂十三烷，2，6，9，13-四甲基-2，6，9，13-四氮杂十四烷，1，1，4，7，10，10-六甲基三亚乙基四胺，2，5，8，12-四甲基1-2，5，8，12-四氮杂十三烷，^，^-二甲基州’，^-二-(( 2—吡啶基)甲基)乙烷-1，2-二胺，三(2 —(二( 2 —氰乙基)一氨基)乙基)胺，三(2 - (二乙基氨基)乙基)胺，三(2 —(二(2—甲氧羰基氨基一乙基)氨基)乙基)胺，三0-(二0-(11-丁氧羰基)乙基)氨基)乙基)胺，三-[(2-吡啶基)甲基]胺，三甲基胺基)乙基) 胺N，N，N’，N’_四-K2-吡啶甲基]亚乙基二胺，1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮杂环壬烷， 1,4,8, 11-四甲基-1，4，8，11-四氮杂环十四烷，4，11-二甲基-1，4，8，11-四氮杂二环 [6. 6. 2]十六烷；五水硫酸铜，L -抗坏血酸钠盐。进一步的，所用过渡金属的盐或配合物三苯基膦二氯化钌，三苯基膦碘化二氧化铼，三苯基膦氯化铹，三苯基膦溴化镍，三正丁基膦溴化镍，溴化亚铁，氯化亚铁， 氯化二亚铁，溴化亚铜，氯化亚铜，溴化三铜和弱碱N，N，N’，N’’，N’’-五甲基二亚乙基三胺，α，α’_联吡啶，Y，Y’-联吡唆，N，N-二异丙基乙胺，N-亚正丙基一 2 — 吡啶基甲胺，N-亚正辛基一 2 —吡啶基甲胺，Ν，Ν，Ν’’，Ν’’ 一四甲基亚乙基二胺，4， 4，一二( 9 一十七烷基)-2,2' 一联吡啶，4，4，一二( 5 一壬基)一 2，2，一联吡啶，N—(2 —二甲氨基乙基)一 Ν，Ν，，Ν，一三甲基一 1，3 —丙二胺，Ν，Ν-:(2 — 吡啶基甲基)十八胺，4，4，，4，，-三(5 —壬基)-2，2，，6，，2，，-三联吡啶，2，5，9，12-四甲基-2，5，9，12-四氮杂十三烷，2，6，9，13-四甲基-2，6，9，13-四氮杂十四烷， 1，1，4，7，10，10-六甲基三亚乙基四胺，2，5，8，12-四甲基1_2，5，8，12-四氮杂十三烷， ^州，，-二甲基州，，^-二-(( 2 一吡啶基)甲基)乙烷-1，2-二胺，三(2 —(二( 2 —氰乙基)一氨基)乙基)胺，三(2 —(二乙基氨基)乙基)胺，三(2 —(二( 2 —甲氧羰基氨基一乙基)氨基)乙基)胺，三O-(二丁氧羰基)乙基)氨基)乙基)胺，三-[(2-吡啶基)甲基]胺，三0_(甲基胺基)乙基)胺Ν，Ν，Ν'，Ν'-四-[(2-吡啶甲基]亚乙基二胺，1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮杂环壬烷，1，4，8，11-四甲基-1，4，8，11-四氮杂环十四烷或4，11-二甲基-1，4，8，11-四氮杂二环[6.6.2]十六烷的摩尔比为1:1。进一步的，所述步骤五中的“点击”化学反应所用的溶剂是水，二甲亚砜，N，N-二甲基甲酰胺，甲苯或乙腈。进一步的，首先将5-羟基间苯二甲酸二甲酯与3-溴丙炔反应获得具有炔基结构的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯，同时用不同分子量的聚乙二醇单甲醚和2-溴异丁酰溴或对甲苯磺酰氯通过酯化反应获得端基为溴原子的聚乙二醇单甲醚或端基为对甲苯磺酰基的的聚乙二醇单甲醚，然后通过亲核取代反应将端基的溴原子或者对甲苯磺酰基换成叠氮基亲核试剂为叠氮化钠，再利用链接化学或“点击”化学将聚乙二醇单甲醚嫁接到具有炔基结构的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯上，最后通过含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇与二异氰酸酯之间的加聚反应，获得主链上接枝聚乙二醇单甲醚的聚氨酯。
具体实施方式
如下 实施例1
1)制备具有炔基结构的二元醇3，5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯(PBM)在氮气保护下， 将 2 g (9.52 mmol) 5-羟基间苯二甲酸二甲酯，1. 6g (11. 4mmol)碳酸钾，0. (0.098mmol) 18-冠醚-6和U6mL (11. 4mmol) 3-溴丙炔加到一个盛有40 mL丙酮的两颈圆底烧瓶中，温度为70 0C0 30分钟后，溶液变浑浊，90分钟后溶液为乳白色，持续反应12个小时以后，获得乳黄色溶液，旋转蒸发除去溶液中丙酮得到的浅黄色固体，然后用乙醇重结晶得到白色针状结晶。取1.01g(4.07mmol)上面所得的5-炔丙氧基间苯二甲酸二甲酯溶于15mL回流干燥后的四氢呋喃(THF)，然后缓慢加到一个盛有0. 58g(15. 3mmol)氢化锂铝 (LiAlH4)和15 mL干燥四氢呋喃的两颈圆底烧瓶中，温度为-40 °C，滴加完毕后升温至 85 0C持续反应20小时。往反应混合物中加入氨水直至没有气泡放出，然后加入稀盐酸直至溶液PH值为7，过滤滤除固体并将滤液旋转蒸发至干，残留物用体积比为1:1的乙酸乙酯/正己烷重结晶，获得浅棕色结晶具有炔基结构的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯 (PBM)02)制备端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚IK (MPEGik-N3)先在氮气保护下，将4 g (4 mmol)聚乙二醇单甲醚IK加到一个盛有15 mL干燥二氯甲烷的两颈圆底烧瓶中，待聚乙二醇单甲醚IK溶解后加入1. 112mL (8mmol)三乙胺(TEA)搅拌均勻，然后将1. 236mL (IOmmol) 2-溴异丁酰溴溶于IOmL干燥二氯甲烷并通过滴液漏斗逐滴加入两颈烧瓶中，温度为-40 ° C，滴加完毕后升至室温持续反应过夜。过滤除去白色固体，用去离子水洗三次， 最后用无水硫酸镁干燥，浓缩获得淡黄色粘稠的液体，烘干除水。取3. 8gC3. 30mmol)上面获得的端基为溴的聚乙二醇单甲醚IK (MPEGlli-Br)和1. 2g (18. 5mmol)叠氮化钠(NaN3) 溶于20 mL的已经去氧的N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)中，加热到50 °C并搅拌8小时，然后将反应的混合物旋转蒸发至干，分散在氯仿中并浓缩，加入乙醚沉淀，过滤干燥获得端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚IK (MPEGik-N3)03)制备含有聚乙二醇单甲醚IK长尾的二元羟基化合物(MPEGik-PBM)首先将炔基功能化的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯(PBM) 0. 1225g (0. 654mmol)放在一个已加有DMF的25mL的圆底烧瓶中，再加端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚IK (MPEGik-N3) 0. 726gC0. 654mmol)和铜催化剂(CuSO4 5H20/Naasc)，在50 0C的温度下反应过夜，然后将反应的混合物旋转蒸发至干，分散在氯仿中并过中性氧化铝柱子除去催化剂，收集产物浓缩后加入乙醚沉淀，过滤干燥获得含有聚乙二醇单甲醚IK长尾的二元羟基化合物 (MPEGik-PBM )。4)在一个 50mL 的圆底烧瓶中，先加入 55. 4uL (0. 343mmol)的 HDI, 0. 343mmol 的二醇(或两中不同二醇的混合物)，0. 446g广0. 343mmol)含有聚乙二醇单甲醚IK长尾的二元羟基化合物(MPEGik-PBM)和新鲜蒸馏的乙酸乙酯^tOAc)，上述烧瓶中的混合物事先用氮气鼓泡15分钟再用油浴加热至60 0C,接着滴加dibutylin dilaureate (约20-30 μ L)。 反应混合物在氮气保护下反应2小时，在反应期间就有聚氨酯沉淀出来。反应完成后，过滤并先后用大量的乙酸乙酯^tOAc)和丙酮冲洗以除去未反应的单体，真空干燥箱中干燥过夜，最后得到主链上接枝聚乙二醇单甲醚IK的功能聚氨酯(PU-g-MPEG1K)。实施例2
1)制备具有炔基结构的二元醇3，5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯(PBM)在氮气保护下， 将 2 g (9.52 mmol) 5-羟基间苯二甲酸二甲酯，1. 6g (11. 4mmol)碳酸钾，0. (0.098 mmol) 18-冠醚-6和1. ^mL (11. 4mmol) 3-溴丙炔加到一个盛有40 mL丙酮的两颈圆底烧瓶中，温度为70 0C0 30分钟后，溶液变浑浊，90分钟后溶液为乳白色，持续反应12个
9小时以后，获得乳黄色溶液，旋转蒸发除去溶液中丙酮得到的浅黄色固体，然后用乙醇重结晶得到白色针状结晶。取1.01g(4.07mmol)上面所得的5-炔丙氧基间苯二甲酸二甲酯溶于15mL回流干燥后的四氢呋喃(THF)，然后缓慢加到一个盛有0. 58g(15. 3mmol)氢化锂铝 (LiAlH4)和15 mL干燥四氢呋喃的两颈圆底烧瓶中，温度为-40 °C，滴加完毕后升温至 85 0C持续反应20小时。往反应混合物中加入氨水直至没有气泡放出，然后加入稀盐酸直至溶液PH值为7，过滤滤除固体并将滤液旋转蒸发至干，残留物用体积比为1:1的乙酸乙酯正己烷重结晶，获得浅棕色结晶具有炔基结构的二元醇3，5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯 (PBM)02)制备端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚I (MPEG2k-N3)先在氮气保护下，将 8 g (4 mmol)聚乙二醇单甲醚I加到一个盛有15 mL干燥二氯甲烷的两颈圆底烧瓶中， 待聚乙二醇单甲醚溶解后加入1. 112mL (Smmol)三乙胺(TEA)搅拌均勻，然后将1. 236mL (IOmmol) 2-溴异丁酰溴溶于IOmL干燥二氯甲烷并通过滴液漏斗逐滴加入两颈烧瓶中，温度为-40 ° C，滴加完毕后升至室温持续反应过夜。过滤除去白色固体，用去离子水洗三次， 最后用无水硫酸镁干燥，浓缩获得淡黄色粘稠的液体，烘干除水。取7.6gC3. 30mmol)上面获得的端基为溴的聚乙二醇单甲醚2K (MPEG21i-Br)和1. 2g (18. 5mmol)叠氮化钠(NaN3) 溶于20 mL的已经去氧的N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)中，加热到50 °C并搅拌8小时，然后将反应的混合物旋转蒸发至干，分散在氯仿中并浓缩，加入乙醚沉淀，过滤干燥获得端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚I (MPEG2k-N3)03)制备含有聚乙二醇单甲醚I长尾的二元羟基化合物(MPEG2k-PBM)首先将炔基功能化的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯(PBM) 0. 1225g (0. 654mmol)放在一个已加有DMF的25mL的圆底烧瓶中，再加端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚I (MPEG2k-N3) 1. 452gC0. 654mmol)和铜催化剂(CuSO4 5H20/Naasc)，在50 0C的温度下反应过夜，然后将反应的混合物旋转蒸发至干，分散在氯仿中并过中性氧化铝柱子除去催化剂，收集产物浓缩后加入乙醚沉淀，过滤干燥获得含有聚乙二醇单甲醚观长尾的二元羟基化合物 (MPE(i2K-PBM)。4)在一个 50mL 的圆底烧瓶中，先加入 55. 4uL (0. 343mmol)的 HDI, 0. 343mmol 的二醇(或两中不同二醇的混合物)，0. 892g广0. 343mmol)含有聚乙二醇单甲醚I长尾的二元羟基化合物(MPEG2k-PBM)和新鲜蒸馏的乙酸乙酯^tOAc)，上述烧瓶中的混合物事先用氮气鼓泡15分钟再用油浴加热至60 0C,接着滴加dibutylin dilaureate (约20-30 μ L)。 反应混合物在氮气保护下反应2小时，在反应期间就有聚氨酯沉淀出来。反应完成后，过滤并先后用大量的乙酸乙酯^tOAc)和丙酮冲洗以除去未反应的单体，真空干燥箱中干燥过夜，最后得到主链上接枝聚乙二醇单甲醚I的功能聚氨酯(PU-g-MPEG2K)。实施例3
1)制备具有炔基结构的二元醇3，5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯(PBM)在氮气保护下， 将 2 g (9.52 mmol) 5-羟基间苯二甲酸二甲酯，1. 6g (11. 4mmol)碳酸钾，0. (0.098 mmol) 18-冠醚-6和1. ^mL (11. 4mmol) 3-溴丙炔加到一个盛有40 mL丙酮的两颈圆底烧瓶中，温度为70 0C0 30分钟后，溶液变浑浊，90分钟后溶液为乳白色，持续反应12个小时以后，获得乳黄色溶液，旋转蒸发除去溶液中丙酮得到的浅黄色固体，然后用乙醇重结晶得到白色针状结晶。取1.01g(4.07mmol)上面所得的5-炔丙氧基间苯二甲酸二甲酯溶于15mL回流干燥后的四氢呋喃(THF)，然后缓慢加到一个盛有0. 58g(15. 3mmol)氢化锂铝 (LiAlH4)和15 mL干燥四氢呋喃的两颈圆底烧瓶中，温度为-40 °C，滴加完毕后升温至 85 0C持续反应20小时。往反应混合物中加入氨水直至没有气泡放出，然后加入稀盐酸直至溶液PH值为7，过滤滤除固体并将滤液旋转蒸发至干，残留物用体积比为1:1的乙酸乙酯正己烷重结晶，获得浅棕色结晶具有炔基结构的二元醇3，5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯 (PBM)02)制备端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚涨(MPEG5k-N3)先在氮气保护下，将 20g (4 mmol)聚乙二醇单甲醚涨加到一个盛有15 mL干燥二氯甲烷的两颈圆底烧瓶中， 待聚乙二醇单甲醚溶解后加入1. 112mL (Smmol)三乙胺(TEA)搅拌均勻，然后将1. 236mL (IOmmol) 2-溴异丁酰溴溶于IOmL干燥二氯甲烷并通过滴液漏斗逐滴加入两颈烧瓶中，温度为-40 ° C，滴加完毕后升至室温持续反应过夜。过滤除去白色固体，用去离子水洗三次， 最后用无水硫酸镁干燥，浓缩获得淡黄色粘稠的液体，烘干除水。取19gC3.30mmol)上面获得的端基为溴的聚乙二醇单甲醚5K (MPEG51i-Br)和1. 2g (18. 5mmol)叠氮化钠(NaN3) 溶于20 mL的已经去氧的N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)中，加热到50 °C并搅拌8小时，然后将反应的混合物旋转蒸发至干，分散在氯仿中并浓缩，加入乙醚沉淀，过滤干燥获得端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚涨(MPEG5k-N3)03)制备含有聚乙二醇单甲醚涨长尾的二元羟基化合物(MPEG5k-PBM)首先将炔基功能化的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯(PBM) 0. 1225g (0. 654mmol)放在一个已加有DMF的25mL的圆底烧瓶中，再加端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚涨(MPEG5k-N3) 3. 63gC0. 654mmol)和铜催化剂(CuSO4 5H20/Naasc)，在50 0C的温度下反应过夜，然后将反应的混合物旋转蒸发至干，分散在氯仿中并过中性氧化铝柱子除去催化剂，收集产物浓缩后加入乙醚沉淀，过滤干燥获得含有聚乙二醇单甲醚涨长尾的二元羟基化合物 (MPEG5k-PBM )。4)在一个 50mL 的圆底烧瓶中，先加入 55. 4uL (0. 343mmol)的 HDI, 0. 343mmol 的二醇(或两中不同二醇的混合物)，2. 23g Γθ. 343mmol)含有聚乙二醇单甲醚涨长尾的二元羟基化合物(MPEG5k-PBM)和新鲜蒸馏的乙酸乙酯^tOAc)，上述烧瓶中的混合物事先用氮气鼓泡15分钟再用油浴加热至60 0C,接着滴加dibutylin dilaureate (约20-30 μ L)。 反应混合物在氮气保护下反应2小时，在反应期间就有聚氨酯沉淀出来。反应完成后，过滤并先后用大量的乙酸乙酯^tOAc)和丙酮冲洗以除去未反应的单体，真空干燥箱中干燥过夜，最后得到主链上接枝聚乙二醇单甲醚涨的功能聚氨酯(PU-g-MPEG5K)。 实施例4
1)制备具有炔基结构的二元醇3，5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯(PBM)在氮气保护下， 将 2 g (9.52 mmol) 5-羟基间苯二甲酸二甲酯，1. 6g (11. 4mmol)碳酸钾，0. (0.098 mmol) 18-冠醚-6和1. ^mL (11. 4mmol) 3-溴丙炔加到一个盛有40 mL丙酮的两颈圆底烧瓶中，温度为70 0C0 30分钟后，溶液变浑浊，90分钟后溶液为乳白色，持续反应12个小时以后，获得乳黄色溶液，旋转蒸发除去溶液中丙酮得到的浅黄色固体，然后用乙醇重结晶得到白色针状结晶。取1.01g(4.07mmol)上面所得的5-炔丙氧基间苯二甲酸二甲酯溶于15mL回流干燥后的四氢呋喃(THF)，然后缓慢加到一个盛有0. 58g(15. 3mmol)氢化锂铝(LiAlH4)和15 mL干燥四氢呋喃的两颈圆底烧瓶中，温度为-40 °C，滴加完毕后升温至 85 0C持续反应20小时。往反应混合物中加入氨水直至没有气泡放出，然后加入稀盐酸直至溶液PH值为7，过滤滤除固体并将滤液旋转蒸发至干，残留物用体积比为1:1的乙酸乙酯/正己烷重结晶，获得浅棕色结晶具有炔基结构的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯 (PBM)02)制备端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚IK (MPEGik-N3)先在氮气保护下，将4 g (4 mmol)聚乙二醇单甲醚IK加到一个盛有15 mL干燥二氯甲烷的两颈圆底烧瓶中，待聚乙二醇单甲醚IK溶解后加入1. 112mL (8mmol)三乙胺(TEA)搅拌均勻，然后将1. 236mL (IOmmol) 2-溴异丁酰溴溶于IOmL干燥二氯甲烷并通过滴液漏斗逐滴加入两颈烧瓶中，温度为-40 ° C，滴加完毕后升至室温持续反应过夜。过滤除去白色固体，用去离子水洗三次， 最后用无水硫酸镁干燥，浓缩获得淡黄色粘稠的液体，烘干除水。取3. 8gC3. 30mmol)上面获得的端基为溴的聚乙二醇单甲醚IK (MPEGlli-Br)和1. 2g (18. 5mmol)叠氮化钠(NaN3) 溶于20 mL的已经去氧的N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)中，加热到50 °C并搅拌8小时，然后将反应的混合物旋转蒸发至干，分散在氯仿中并浓缩，加入乙醚沉淀，过滤干燥获得端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚IK (MPEGik-N3)03)制备含有聚乙二醇单甲醚IK长尾的二元羟基化合物(MPEGik-PBM)首先将炔基功能化的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯(PBM) 0. 1225g (0. 654mmol)放在一个已加有DMSO的25mL的圆底烧瓶中，再加端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚IK (MPEGik-N3) 0. 726gC0. 654mmol)和铜催化剂铜催化剂(CuBr/PMDETA)，在50 °C的温度下反应过夜， 然后将反应的混合物旋转蒸发至干，分散在氯仿中并过中性氧化铝柱子除去催化剂，收集产物浓缩后加入乙醚沉淀，过滤干燥获得含有聚乙二醇单甲醚IK长尾的二元羟基化合物 (MPEGik-PBM )。4)在一个 50mL 的圆底烧瓶中，先加入 55. 4uL(0. 343mmol)的 HDI, 0. 343mmol 的二醇(或两中不同二醇的混合物)，0. 446g Γθ. 343mmol)含有聚乙二醇单甲醚IK长尾的二元羟基化合物(MPEGik-PBM)和新鲜蒸馏的乙酸乙酯^tOAc)，上述烧瓶中的混合物事先用氮气鼓泡15分钟再用油浴加热至60 0C,接着滴加二月桂酸二丁基锡(dibutylin diIaureateX约20_30 μ L)。反应混合物在氮气保护下反应2小时，在反应期间就有聚氨酯沉淀出来。反应完成后，过滤并先后用大量的乙酸乙酯^tOAc)和丙酮冲洗以除去未反应的单体，真空干燥箱中干燥过夜，最后得到主链上接枝聚乙二醇单甲醚IK的功能聚氨酯 (PU-g-MPEG1K)。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤步骤一首先将5-羟基间苯二甲酸二甲酯与3-溴丙炔反应，将苯环上的羟基转化为炔丙氧基，得到5-炔丙氧基间苯二甲酸二甲酯，溶剂为丙酮，乙醇，二氯甲烷，氯仿，作用温度 O0C到70° C，作用时间30分钟到24小时；步骤二 将上述产物的四氢呋喃溶液缓慢加入氢化锂铝的四氢呋喃溶液中，进行反应获得3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯，即具有炔基结构的二元醇，溶剂为乙醚，甲苯，正己烷和四氢呋喃，作用温度0°C到90°C，作用时间30分钟到20小时；步骤三利用聚乙二醇单甲醚的羟基与2-溴异丁酰溴发生酯化反应，得到了末端带有溴原子的聚乙二醇单甲醚；或者通过聚乙二醇单甲醚与对甲苯磺酰氯反应得到聚乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯，溶剂为二氯甲烷或氯仿，作用温度0 °(到50 °C；步骤四通过应用叠氮化钠将端基为溴的聚乙二醇单甲醚转化为端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚；或者通过应用叠氮化钠的叠氮基取代聚乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯中的对甲苯磺酰基得到端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚，所用的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或二甲亚砜，反应温度为25 ° C到100 ° C ；步骤五通过“点击”化学将端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚与具有炔基结构的二元醇 3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯进行反应，从而获得含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇；步骤六通过含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇与二异氰酸酯之间的加聚反应，获得主链上接枝聚乙二醇单甲醚的聚氨酯，溶剂为乙酸乙酯，乙醇，丙酮，二氯甲烷，作用温度0 0C到70 °C，作用时间30分钟到24小时。
2.如权力要求1所述的利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于所述“点击”化学是在叠氮化合物R1 - N3和炔R2 - ε之间的Huisgen 1, 3-偶极环加成反应，R1和R2表示不同的基团。
3.如权力要求1所述的利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于所述步骤五中的Huisgen 1，3-偶极环加成反应中所用的催化剂三苯基膦二氯化钌， 三苯基膦碘化二氧化铼，三苯基膦氯化铹，三苯基膦溴化镍，三正丁基膦溴化镍，溴化亚铁，氯化亚铁，氯化二亚铁，溴化亚铜，氯化亚铜，溴化三铜，N，N，N’，N’ ’，N’ ’ -五甲基二亚乙基三胺，α，α ’ -联吡啶，γ，γ，-联吡啶，N, N- 二异丙基乙胺，N-亚正丙基一 2 —吡啶基甲胺，N-亚正辛基一 2 —吡啶基甲胺，N，N，N’’，N’，一四甲基亚乙基二胺， 4，4，一二一 2，2，一联吡啶，4，4，一二一 2，2，一联吡啶，N — 一 N，N’，N’ 一三甲基一 1，3 —丙二胺，队^二十八胺，4，4，，4，，-三-2，2，，6，，2，，-三联吡啶， 2，5，9，12-四甲基-2，5，9，12-四氮杂十三烷，2，6，9，13-四甲基-2，6，9，13-四氮杂十四烷，1，1，4，7，10，10-六甲基三亚乙基四胺，2，5，8，12-四甲基1-2，5，8，12-四氮杂十三烷，^乂’-二甲基州’乂’-二-((2—吡啶基)甲基)乙烷-1，2-二胺，三(2—(二 (2 一氰乙基)一氨基)乙基)胺，三(2 - (二乙基氨基)乙基)胺，三(2 —(二( 2 —甲氧羰基氨基一乙基)氨基)乙基)胺，三二 O-(η-丁氧羰基)乙基)氨基)乙基)胺， 三-[(2-吡啶基)甲基]胺，三(2-(甲基胺基)乙基)胺N, N，N，，N，-四-[(2-吡啶甲基] 亚乙基二胺，1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮杂环壬烷，1，4，8，11-四甲基-1，4，8，11-四氮杂环十四烷，4，11- 二甲基-1，4，8，11-四氮杂二环[6. 6. 2]十六烷；五水硫酸铜，L -抗坏血酸钠盐。
4.如权力要求3所述的利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于所用过渡金属的盐或配合物三苯基膦二氯化钌，三苯基膦碘化二氧化铼，三苯基膦氯化铹，三苯基膦溴化镍，三正丁基膦溴化镍，溴化亚铁，氯化亚铁，氯化二亚铁，溴化亚铜，氯化亚铜，溴化三铜和弱碱N，N, N' , N" , N"-五甲基二亚乙基三胺，α，α ‘-联吡啶，Y，Y'-联吡啶，Ν，Ν_ 二异丙基乙胺，N-亚正丙基一 2 —吡啶基甲胺，N-亚正辛基一 2 —吡啶基甲胺，Ν，Ν，Ν’’，Ν’，一四甲基亚乙基二胺，4，4，一二( 9 一十七烷基)一2，2，一联吡啶，4，4，一二( 5 —壬基)一 2，2，一联吡啶，Ν — (2—二甲氨基乙基)一Ν，Ν’，Ν’ 一三甲基一 1，3—丙二胺，Ν，Ν-二(2 —吡啶基甲基)十八胺， 4，4，，4，，-三(5 —壬基)-2，2，，6，，2，，-三联吡啶，2，5，9，12-四甲基-2，5，9，12-四氮杂十三烷，2，6，9，13-四甲基-2，6，9，13-四氮杂十四烷，1，1，4，7，10，10-六甲基三亚乙基四胺，2，5，8，12-四甲基 1-2，5，8，12-四氮杂十三烷，N，，N，，-二甲基-N，，N，，-二-(( 2 — 吡啶基)甲基)乙烷-1，2-二胺，三(2—(二(2—氰乙基)一氨基)乙基)胺，三(2—(二乙基氨基)乙基)胺，三(2 —(二( 2 —甲氧羰基氨基一乙基)氨基)乙基)胺，三O- (二 O-(η-丁氧羰基)乙基)氨基)乙基)胺，三-[(2-吡啶基)甲基]胺，三0_(甲基胺基)乙基)胺N，N，N’，N’-四-[(2-吡啶甲基]亚乙基二胺，1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮杂环壬烷，1，4，8,11-0甲基-I，4，8，11-四氮杂环十四烷或4，11- 二甲基_1，4，8, 11- 0 氮杂二环[6. 6. 2]十六烷的摩尔比为1:1。
5.如权力要求1所述的利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于所述步骤五中的“点击”化学反应所用的溶剂是水，二甲亚砜，N，N-二甲基甲酰胺，甲苯或乙腈。
6.如权力要求1所述的利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法，其特征在于首先将5-羟基间苯二甲酸二甲酯与3-溴丙炔反应获得具有炔基结构的二元醇3，5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯，同时用不同分子量的聚乙二醇单甲醚和2-溴异丁酰溴或对甲苯磺酰氯通过酯化反应获得端基为溴原子的聚乙二醇单甲醚或端基为对甲苯磺酰基的的聚乙二醇单甲醚，然后通过亲核取代反应将端基的溴原子或者对甲苯磺酰基换成叠氮基，亲核试剂为叠氮化钠，再利用链接化学或“点击”化学将聚乙二醇单甲醚嫁接到具有炔基结构的二元醇3，5- 二羟甲基-1-炔丙氧基苯上，最后通过含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇与二异氰酸酯之间的加聚反应，获得主链上接枝聚乙二醇单甲醚的聚氨酯。
全文摘要
本发明公开了一种利用聚乙二醇单甲醚接枝的聚氨酯材料的制备方法首先将5-羟基间苯二甲酸二甲酯与3-溴丙炔反应，得到5-炔丙氧基间苯二甲酸二甲酯；将四氢呋喃溶液缓慢加入氢化锂铝的四氢呋喃溶液中，反应获得3,5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯；利用聚乙二醇单甲醚与2-溴异丁酰溴发生反应，得到末端带有溴原子的聚乙二醇单甲醚；通过应用叠氮化钠将端基为溴的聚乙二醇单甲醚转化为端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚；通过“点击”化学将端基为叠氮基的聚乙二醇单甲醚与二元醇3,5-二羟甲基-1-炔丙氧基苯进行反应；通过含有聚乙二醇单甲醚长尾的二元醇与二异氰酸酯之间的反应,获得主链上接枝有聚乙二醇单甲醚的聚氨酯。
文档编号C08G65/48GK102443128SQ201110331390
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者周雪锋, 张天柱, 薛云燕, 顾宁 申请人:东南大学