专利名称：一种制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法
技术领域：
本发明涉及ー种高分子材料，具体涉及ー种使用N-杂环卡宾催化制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法。
背景技术：
聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物是ー类具有良好的生物相容性，毒副作用少的生物可降解材料，在生物医学工程尤其是组织工程、基因转染、药物递送等领域有着重要的应用。以氣基酸与轻基酸制备的材料，抑有竣基、氣基、轻基、疏基等功能基团，未水性得到提高，能够改变与蛋白质、核苷酸或其它生物活性分子的相互作用，改善了完全由羟基酸制备成的材料的降解性和生物相容性。氨基酸与羟基酸的共聚物可以采用直接缩聚的方式进行，但直接缩聚的方法反应 要求高，所得聚合物分子量分布系数较大，共聚物是混聚物。要想得到聚氨基酸和聚羟基酸的嵌段共聚物，一般采用开环聚合的方法。Caillol等(Macromolecules, 2003, 36,1118)先以ニこ基锋催化丙交酯开环聚合制备了聚乳酸，然后以氨基末端的聚乳酸进ー步催化谷氨酸-Y -苄酯N-羧酸内酸酐开环聚合制备了聚谷氨酸节酯嵌段聚乳酸共聚物。Motala-Timol等(Macromolecules, 2008,41，5571)以Νε -苄氧羰基赖氨酸-N-羧酸内酸酐开环聚合制备了聚Ne-苄氧羰基赖氨酸，再以辛酸亚锡催化己内酯开环聚合制备了聚Nε-苄氧羰基赖氨酸嵌段聚己内酯共聚物。但是由于使用了含金属催化剂，这些反应产物中有金属残余，因此在生物医学与微电子等领域的应用受到限制。并且分子量分散系数较大，影响共聚物的应用。卡宾是一类高效有机催化剂，近年来备受化学家关注。G. W. Nyce等(Journal oftheAmerican Chemical Society, 2003,125, 3046)利用亲核的 N-杂环卡宾(NHC)作为活性催化剂开环聚合丙交酯得到聚乳酸。但是N-杂环卡宾及其活泼，对空气跟水非常敏感，在空气中的寿命仅为几秒，直接用它催化聚合，难以操作。为了克服这个弊端，化学家们对N-杂环卡宾的储存形式进行了较多的研究。EricF. Connor 等(Journal of the American Chemical Society, 2002,124,914)以唑盐作为N-杂环卡宾前体，首先在强碱叔丁醇钾等的作用下生成相应的N-杂坏卡宾，然后在惰性气体保护下过滤得到 N-杂环卡宾。Hung A. Duong 等(Chemical Communications, 2004,112)还发现N-杂环卡宾与CO2反应可以生成对空气与水稳定的卡宾ニ氧化碳加合物。在一定温度下，卡宾ニ氧化碳加合物可以直接在反应溶剂中脱去CO2，释放出有活性的卡宾。李振江等在专利(CN101665567)中提供了卡宾ニ氧化碳加合物用于开环聚合反应的技术方案。卡宾催化此类反应能够得到分子量和结构可控，分子量分布窄的嵌段共聚物，而且催化的效率更高。目前还没有用卡宾，也没有用卡宾前体作为催化剂开环聚合制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的报道
发明内容
本发明提供ー种用N-杂环卡宾催化制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法，该方法具有反应可控，反应速度快，反应条件相对温和，无金属残留，得到聚合物分子量分布窄，分子量可控等优点。本发明提供一种制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法，其特征在于以N-杂环卡宾作为催化剂，以制备的均聚氨基酸为大分子引发剂，以各种环酯单体开环聚合。在上述制备嵌段聚合物的方法中，所述的N-杂环卡宾结构式(I)、式(II)、式(III)或式(IV)
权利要求
1.ー种用N-杂环卡宾催化制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法，其步骤为惰性气体保护下，向有机溶剂中加入N-杂环卡宾，引发剂与至少ー种环酯单体，所述的引发剂为聚氨基酸，N-杂环卡宾、引发剂和环酯单体摩尔比为I : O. 2 10 2 10000，反应温度为-50°C 250°C，反应时间为3秒 120小时。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的N-杂环卡宾为结构式(I)、式(II)、式(III)或式(IV)
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的N-杂环卡宾通过在氮气、氩气保护下，N-杂环卡宾ニ氧化碳加合物在有机溶剂中，在50°C 250°C下，反应3秒 20小吋，脱去CO2后生成N-杂环卡宾或在氮气、氩气保护下，将唑盐与叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢化锂、氢化钾中ー种或几种按摩尔比I : O. 001 5混合在有机溶剂中，在0°C 10°C下，反应I分钟 20小时，过滤得到。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的N-杂环卡宾ニ氧化碳加合物的结构式(V)、式(VI)、式(VII)或式(VIII)
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在干所述的唑盐结构式为式(IX)、式(X)、式(XI)或式(XII)
6.根据权利要求I或3所述的方法，其特征在于所述的有机溶剂为ニ氧六环、氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、N，N-ニ甲基こ酰胺、N，N-ニ甲基甲酰胺、甲苯、ニ甲苯或ニ甲亚砜中一种或其混合物。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的方法中惰性气体为氩气或氮气。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的引发剂聚氨基酸，为聚苯丙氨酸、聚丙氨酸、聚甘氨酸、聚缬氨酸、聚异亮氨酸、聚亮氨酸、聚脯氨酸、聚谷氨酸苄酯、聚N ε -苄氧羰基赖氨酸、聚甲硫氨酸。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的环酯单体，为丙交酷、こ交酷、丙内酷、戊内酯、己内酷。
全文摘要
本发明公开了一种N-杂环卡宾催化制备聚氨基酸嵌段聚羟基酸共聚物的方法。该方法以N-杂环卡宾作为催化剂，加入聚氨基酸作为引发剂，开环聚合各种环酯单体，反应温度为-50℃～250℃，N-杂环卡宾、起始剂和环酯单体按摩尔比1∶0.2～5∶2～10000，反应时间为3秒～120小时。该方法催化剂反应活性高，反应速度快，反应条件相对温和，不引入金属离子，无设备腐蚀，产物后处理简单，得到聚合物分子量分布系数低，分子量可控。
文档编号C08G63/87GK102675614SQ201210138849
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者夏海东, 李振江, 樊博, 纪钰峰, 阚苏立, 陈佳 申请人:南京工业大学