专利名称：制备壳聚糖－接枝－聚己内酯的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种化工技术领域的方法，具体的说，涉及一种制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法。
背景技术：
壳聚糖是由2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接的一种天然聚阳离子生物活性多糖，在体内可被降解为氨基葡萄糖，被人体吸收，具有优良的生物相容性和生物可降解性；并且具有促进细胞外基质再生、止血和伤口愈合、以及血管、皮肤、骨等器官的再生和修复等功能。但由于其较差的力学、成型加工性能，所以天然壳聚糖难于直接用作良好的组织工程材料。聚己内酯具有良好的机械和成型加工性能、生物相容性以及生物可降解性，也已广泛应用于生物医学领域。因此，把天然壳聚糖固有的生物活性和聚己内酯优异的力学、加工性能结合起来，制备壳聚糖-聚己内酯将是构筑新型组织工程材料的一个重要途径。
经对现有技术的文献检索发现，Detchprohm等在2001年《MacromolecularChemistry and Physics》(大分子化学与物理)202期3560-3570页上发表的“Synthesis of a Novel Chitin Derivative Having Oligo(ε-caprolactone)SideChains in Aqueous Reaction Media”(在水为介质的条件下合成含有低聚己内酯侧链的壳聚糖衍生物)，该文提出由壳聚糖和己内酯单体，在以辛酸亚锡为催化剂，水为溶胀剂的条件下通过开环聚合制备壳聚糖-接枝-聚己内酯，具体方法为壳聚糖和蒸馏水在氮气氛下常温搅拌24小时后，加入己内酯80℃搅拌2小时。然后加入辛酸亚锡，氮气氛下100℃搅拌反应20小时。反应结束后，加入丙酮洗去均聚物，过滤，反复用水和乙醇洗涤得到壳聚糖-接枝-聚己内酯。其不足之处在于1.采用的催化剂为辛酸亚锡，结果所得的接枝共聚物含有一定量的有机金属锡盐，在纯化过程中难以除掉，所以制备的材料具有细胞毒性，限制了其在临床和生物医学领域的应用；2.聚合反应为非均相条件下进行，聚合反应的接枝率小于100％；3.聚合反应中所用催化剂辛酸亚锡比较贵，使其在大规模工业生产中受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，使其采用国内外均已经工业化的N，N-二甲基氨基吡啶(DMAP)为催化剂，设计合理，操作方便，生产成本较低且适用于工业化制备壳聚糖-接枝-聚己内酯。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明在聚合反应前，将壳聚糖加入充分干燥过的试管中，然后加入去离子水以及己内酯，氮气氛下加热溶胀后，自然冷却到室温；再把催化剂DMAP加入到试管中，氮气氛围下磁力搅拌进行聚合反应。反应结束后，加入甲苯溶解后过滤，滤渣部分反复用甲醇洗涤，真空干燥得到壳聚糖-接枝-聚己内酯。
聚合反应前，加入去离子水在80℃下溶胀20小时。
催化剂DMAP，其用量可以是壳聚糖的2-4倍，最佳用量为2倍。
聚合温度在100-120度之间，最佳温度在120度。
壳聚糖和己内酯的投料摩尔比为1∶10-1∶60时，聚合反应的接枝率在60％-400％。其中，壳聚糖和己内酯的投料摩尔比为1∶10时，聚合反应的接枝率接近400％。投料摩尔比在1∶20-1∶40时，接枝率为150％。投料摩尔比在1∶40-1∶60时，接枝率与己内酯的用量成反比。
本发明方法的合成路线把作为大分子引发剂的壳聚糖加入充分干燥过的试管中，再加入溶胀剂去离子水以及己内酯，氮气氛下加热充分溶胀；然后把催化剂DMAP加入到试管中，氮气氛围下磁力搅拌反应。
本发明聚合反应是一步法本体聚合，聚合反应体系中要加入适量的水，聚合反应可以在比较温和的条件下进行。本发明所选用的是国内已工业化生产且价格比较便宜的催化剂DMAP，为制备不含金属的生物医用高分子材料提供了一种新途径，并且，接枝聚合反应的接枝率易于调节和控制。
本发明具有如下优点1)制备的产物不含金属，无毒，有望在临床应用；2)产物的接枝率可以方便地根据壳聚糖和己内酯的投料比来调节，且接枝度远高于文献数值；3)催化剂原料来源方便，并降低了成本；4)采用本体聚合的方法，避免了溶液聚合残留溶剂的后处理。
具体实施例方式
实施例1称取壳聚糖(25mg，0.15mmol GlcN units)加入充分干燥过的试管中，然后加入去离子水(0.25ml)和己内酯(0.16ml，10equiv.)，氮气氛下80℃磁力搅拌加热20h(溶胀处理)后，自然冷却到室温；称取DMAP(35mg，2equiv.)加入到试管中，氮气氛下120℃磁力搅拌加热24h，反应结束。再加入4ml甲苯搅拌溶解6h后过滤(洗去少量均聚物)，滤渣部分反复用甲醇洗涤，真空干燥得到壳聚糖-接枝-聚己内酯(123.1mg，接枝率382.8％)。
实施例2称取壳聚糖(20mg，0.12mmol GlcN units)加入充分干燥过的试管中，然后加入去离子水(0.20ml)和己内酯(0.38ml，30equiv.)，氮气氛下80℃磁力搅拌加热20h(溶胀处理)后，自然冷却到室温；称取DMAP(28.5mg，2equiv.)加入到试管中，氮气氛下120℃磁力搅拌加热24h，反应结束。再加入4ml甲苯搅拌溶解6h后过滤(洗去少量均聚物)，滤渣部分反复用甲醇洗涤，真空干燥得到壳聚糖-接枝-聚己内酯(48.5mg，接枝率142.5％)。
实施例3称取壳聚糖(10mg，0.06mmol GlcN units)加入充分干燥过的试管中，然后加入去离子水(0.10ml)和己内酯(0.38ml，60equiv.)，氮气氛下80℃磁力搅拌加热20h(溶胀处理)后，自然冷却到室温；称取DMAP(14mg，2equiv.)加入到试管中，氮气氛下120℃磁力搅拌加热24h，反应结束。再加入4ml甲苯搅拌溶解6h后过滤(洗去少量均聚物)，滤渣部分反复用甲醇洗涤，真空干燥得到壳聚糖-接枝-聚己内酯(16.8mg，接枝率65.4％)。
实施例4称取壳聚糖(25mg，0.15mmol GlcN units)加入充分干燥过的试管中，然后加入去离子水(0.25ml)和己内酯(0.32ml，20equiv.)，氮气氛下80℃磁力搅拌加热20h(溶胀处理)后，自然冷却到室温；称取DMAP(70mg，4equiv.)加入到试管中，氮气氛下100℃磁力搅拌加热24h，反应结束。再加入4ml甲苯搅拌溶解6h后过滤(洗去少量均聚物)，滤渣部分反复用甲醇洗涤，真空干燥得到壳聚糖-接枝-聚己内酯(39mg，接枝率56％)。
权利要求
1.一种制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征在于，在聚合反应前，将壳聚糖加入充分干燥过的试管中，然后加入去离子水以及己内酯，氮气氛下加热溶胀后，自然冷却到室温；再把催化剂DMAP加入到试管中，氮气氛围下磁力搅拌进行聚合反应，反应结束后，加入甲苯溶解后过滤，滤渣部分反复用甲醇洗涤，真空干燥得到壳聚糖-接枝-聚己内酯。
2.按照权利要求1所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，聚合反应前，加入去离子水在80℃下溶胀20小时。
3.按照权利要求1所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，聚合反应体系中催化剂的用量是壳聚糖的2-4倍。
4.按照权利要求1或者3所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，聚合反应体系中催化剂的用量是壳聚糖的2倍。
5.按照权利要求1所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，聚合温度在100-120度之间。
6.按照权利要求1或者5所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，聚合温度在120度。
7.按照权利要求1所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，壳聚糖和己内酯的投料摩尔比为1∶10-1∶60时，聚合反应的接枝率在60％-400％。
8.按照权利要求7所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，壳聚糖和己内酯的投料摩尔比为1∶10时，聚合反应的接枝率接近400％。
9.按照权利要求7所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，投料摩尔比在1∶20-1∶40时，接枝率为150％。
10.按照权利要求7所述的制备壳聚糖-接枝-聚己内酯的方法，其特征是，投料摩尔比在1∶40-1∶60时，接枝率与己内酯的用量成反比。
全文摘要
一种化工技术领域的制备壳聚糖－接枝－聚己内酯的方法，在聚合反应前，将壳聚糖加入充分干燥过的试管中，然后加入去离子水以及己内酯，氮气氛下加热溶胀后，自然冷却到室温；再把催化剂DMAP加入到试管中，氮气氛围下磁力搅拌进行聚合反应。反应结束后，加入甲苯溶解后过滤，滤渣部分反复用甲醇洗涤，真空干燥得到壳聚糖－接枝－聚己内酯。本发明设计合理，操作方便，生产成本较低且适用于工业化制备壳聚糖－接枝－聚己内酯。和传统的催化体系相比，本发明所选用的是国内已工业化生产且价格比较便宜的催化剂，为制备不含金属的生物医用高分子材料提供了一种新途径，并且，接枝聚合反应的接枝率易于调节和控制。
文档编号C08G63/78GK1775817SQ20051011150
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者董常明, 冯昊 申请人:上海交通大学