本发明涉及复合材料的制备，特别涉及一种二糖分子多羟基连接聚己内酯形成星状多臂两亲性聚合物及其制备方法。
背景技术：
糖类是自然界中广泛分布的一类重要的有机化合物，主要分为单糖，低聚糖，多糖还有结合糖。糖类也是一种具有优异的生物性能和化学可操作性的有机分子，分子结构中具有较多的官能团，例如羟基，这给糖在化学反应上提供了很多的可能性，使之在生物材料领域拥有非常广泛的应用前景。药物载体是在药物控制释放中，将药物通过微球或者胶束形式进行包裹进入血液循环，这要求药物载体具有良好的生物相容性，亲水性，较小的颗粒尺寸，而糖分子所具有的特殊性能恰好可以满足药物载体的要求。比如，我们之前被授权的中国专利201410500077.5报道了一种结晶有机小分子原位诱导磁性粒子制备印迹纳米磁球的方法，在生物医学领域可应用于吸附葡萄糖等糖类小分子，而且在吸附过程中具有很强的靶向性和精准性。
两亲性嵌段聚合物是指，将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起，包括一段亲水的嵌段，还有一段疏水的嵌段，因此在生物医药领域主要用于成药物胶束、基因传递、照影载体等，在建筑、化工、能源等领域也得到广泛应用。
现有的两亲性嵌段聚合物的研究，比如中国专利201510053901.1报道了聚(氮-异丙基丙烯酰胺)-嵌段-聚(2-硝基苄基甲基丙烯酸酯)，中国专利201580027593.3报道了自由基聚合物的多嵌段聚合物，中国专利201610905174.1报道了还原响应性两亲性嵌段聚合物。但是，这些类似研究主要是集中在聚酯类单链线形共聚物，而且单个有机分子上的羟基类亲水基团偏少，会降低两亲性中的亲水性。
现有的多羟基糖类两亲性聚合物的研究，比如中国专利201310742882.4报道了两亲性熊果酸-多糖偶联物，中国专利201510902697.6报道了壳聚糖为基的两性高分子表面活性剂，中国专利201710058464.1报道了两亲性嵌段共聚物改性纳米纤维素，中国专利201510564323.8、201610875153.x报道了两亲性多羟基糖类偶联疏水脂肪链，中国专利201310742883.9、
201610125193.2、201610205613.8、201710542570.7、201710340577.0报道了多糖偶联药物制备两亲性共聚物，可应用于靶向胶束或者药物载送体系。但是，这种多羟基大分子量的多糖有机分子存在亲水溶解性差、亲水作用响应慢等不足。
现有的多支链两亲性聚合物的研究，比如中国专利201510377783.x报道了基于β-环糊精的ph响应星形聚合物，中国专利201610397053.0报道了聚己内酯-b-聚(甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯-co-(对-(甲基丙烯酸氧基乙氧基)苯甲醛))得到两亲性四臂星型聚合物，中国专利201611035224.1报道了荧光标记和温度响应的星型聚酯类药物载体。
针对载药胶束，利用糖分子结构上众多的羟基制备两亲性聚合物可以实现载药胶束功能上的改进。但是，上述已报道的中国专利也说明了，两亲性共聚物要在生物医药、化工、能源等领域有更大的应用，需要有机分子考虑更新颖、更具创新性、更具多功能性的结构特点：
1、亲水性和疏水性都非常明显的两亲性效果；
2、得到的聚合物有非常好的物理化学性能，比如：溶液体系的稳定性，胶束颗粒的尺寸均匀性和分散性，对溶剂环境有非常敏感的刺激响应性等；
3、有机分子的结构特点可以提高应用的效率，比如：作为载药胶束尽可能地提高载药量，载送过程能很好地保证复合体系的稳定；作为助剂、分散剂、乳化剂、黏合剂，可以增强功能性，实现简单、经济的可操作性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种二糖分子多羟基连接聚己内酯得到两亲性聚合物的制备方法，制备的这种两亲性聚合物是以二糖分子作为星状结构的亲水头、多个羟基连接的聚己内酯聚合物为疏水臂，形成星状多臂结构、且两亲性非常优异的聚合物。该聚合物亲疏水性非常明显，具有非常好的溶液分散性、尺寸均匀稳定性，可作为载药胶束的前驱体，也可作为日用、工业等化工领域中的乳化剂、分散剂、助剂等。
本发明的目的实现的技术方案是：一种星状多臂两亲性聚合物的制备方法，采用保护-开环-脱保护三步法，用硅烷剂对二糖分子上的羟基进行部分保护，然后利用二糖分子上剩余未保护的羟基引发己内酯的开环聚合反应，再经二糖保护的羟基脱保护的三步合成法，最终获得星状多臂两亲性聚合物，其具体作法包括：
a、羟基保护
用硅烷剂对二糖分子上的羟基进行部分保护：首先将蒸馏过的二甲亚枫加入到干燥的三颈烧瓶中，在氮气的保护下，将60℃下干燥过24小时的二糖溶解到二甲亚枫中；待二糖完全溶解以后，在三颈烧瓶中加入硅烷剂；调整油浴的温度为80℃-120℃，打开搅拌，反应24小时；待反应结束以后，减压蒸馏，除去残余未反应的硅烷剂和二甲亚枫，得到部分羟基被硅烷化保护的二糖；
b、开环聚合
利用二糖分子上剩余未保护的羟基引发己内酯的开环聚合反应：首先将a步反应中得到的部分羟基被硅烷化保护的二糖用甲苯蒸馏除水三次；干燥后的硅烷化二糖溶解在除水后的甲苯溶剂中，然后加入含量0.5％-5％的反应催化剂，催化剂用甲苯稀释到1g/ml；随后，将己内酯加到三颈烧瓶中，然后反应体系升温至120℃-160℃，磁力搅拌下反应24小时；开环反应是在放置在具有磁力搅拌功能的油浴锅中的三颈烧瓶中进行，通过开环反应，合成得到部分羟基硅烷化保护的二糖接枝聚己内酯的两亲性聚合物的产物；
c、羟基脱保护
将b步反应中得到的聚己内酯接枝硅烷化二糖的中间产物溶解在四氢呋喃中；然后，根据产物中硅烷化二糖的“-o-sio3”基团的数量，滴加与基团的摩尔比为1.1:1-1.3:1、含量30％的盐酸到四氢呋喃溶液中，持续搅拌2-3小时；再加入冷乙醚，沉淀出聚己内酯接枝二糖分子的产物；经羟基脱保护反应脱去共聚物分子上的硅烷基团，露出被保护的羟基，最后得到以二糖分子为星状的头，连接的聚己内酯聚合物为臂的具有星状多臂结构的两亲性聚合目标产物；目标产物中,羟基连接的聚己内酯疏水链段连接二糖分子的羟基数为：1分子的二糖分子连接不少于3分子的聚己内酯,具有多羟基结构的二糖亲水链段具有的羟基数为1分子的二糖分子含有不少于3分子的羟基基团。
进一步地，在a步羟基保护的合成反应中，硅烷剂具体为六甲基二硅烷胺、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、叔丁基二甲基氯硅烷、三异丙基氯硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、二叔丁基二氯硅烷、三甲基羟乙基硅烷、甲基二苯基羟乙基硅烷中的一种；在b步开环聚合的合成反应中，反应催化剂具体为浓硫酸、质子酸、路易斯酸、辛酸亚锡、醋酸亚锡中的一种；在c步羟基脱保护的合成反应中，具有星状多臂结构的两亲性聚合物具体为亲水性的羟基基团和疏水性的多臂连接的聚己内酯分子分别与两亲性聚合物分子的摩尔比至少在3:1。
进一步地，所述b步的反应催化剂具体为浓硫酸、质子酸、路易斯酸、辛酸亚锡、醋酸亚锡中的一种。
进一步地，所述羟基引发的聚己内酯具有的平均分子量为450-10000。
本发明的另一个目的在于采用如上的方法获得的一种二糖分子多羟基连接聚己内酯形成星状多臂两亲性聚合物，该星状多臂两亲性聚合物以二糖分子保护后的羟基再进行脱保护后作为亲水部分，未保护的多个羟基引发连接己内酯的开环聚合作为聚合物的疏水部分，提供了一种两亲性非常优异的聚合物。
采用以上合成方法制备得到的星状多臂两亲性聚合物具有以下特征：
(a)具有多羟基结构的二糖亲水链段：被硅烷剂保护了部分羟基的二糖，在完成引发己内酯聚合反应以后，经过酸解脱保护反应，得到含有多个羟基的二糖分子部分；
(b)羟基连接的聚己内酯疏水链段：是由二糖分子上未被硅烷剂保护的羟基，引发己内酯的开环聚合反应，得到多个羟基连接的聚己内酯聚合物部分；
(c)星状多臂两亲性结构：以保留了部分羟基的二糖分子作为星状结构的亲水头，以多个羟基连接的聚己内酯聚合物为疏水臂，形成星状多臂结构、且两亲性非常优异的聚合物。
所述的具有多羟基结构的二糖，也称双糖，具体是指天然存在的双糖或者人工合成的双糖；天然存在的双糖具体是蔗糖、乳糖、麦芽糖中的一种；人工合成的双糖具体是指由二分子的单糖通过糖苷键形成的双糖；所述的具有多羟基结构的二糖亲水链段具有的羟基数为1分子的二糖分子含有不少于3分子的羟基基团；所述的羟基引发的聚己内酯具有的平均分子量为450-10000；所述的多个羟基连接的聚己内酯疏水链段连接二糖分子的羟基数为1分子的二糖分子连接不少于3分子的聚己内酯；所述星状多臂两亲性结构的两亲性聚合物具有的平均分子量为760-11000，分散度为1.1-5；所述星状多臂两亲性结构的两亲性聚合物中，含有多羟基的二糖亲水头结构单元的质量百分比含量在3％-45％，含有多臂结构的聚己内酯疏水部分的质量百分比含量在50％-90％。
本发明的技术方案使具有很好亲水性的二糖与疏水性的聚己内酯直接聚合连接，以二糖分子保护后的羟基在进行脱保护后作为亲水部分，未保护的多个羟基引发连接己内酯的开环聚合作为聚合物的疏水部分，是一种两亲性非常优异的聚合物；制备的这种两亲性聚合物是以二糖分子作为星状结构的亲水头、多个羟基连接的聚己内酯聚合物为疏水臂，形成星状多臂结构的聚合物；在这种聚合物中，二糖分子上不仅有部分的羟基参与引发己内酯的开环聚合，而且通过使保护后的羟基再进行脱保护保留一定的亲水部分。
具体实施方式
本发明用下面具体实施方式作进一步的详细说明，但本发明所保护的范围并不限于实施例。
实施例1
羟基保护：
首先将蒸馏过的20毫升二甲亚枫加入到干燥的三颈烧瓶中，在氮气的保护下，将60℃下干燥过24小时的2克蔗糖溶解到二甲亚枫中；待蔗糖完全溶解以后，在三颈烧瓶中加入20毫升的三甲基氯硅烷；调整油浴的温度为100℃，打开搅拌器，反应24小时；待反应结束以后，减压蒸馏，除去残余未反应的三甲基氯硅烷和二甲亚枫，得到部分羟基被硅烷化保护的蔗糖。
开环聚合：
首先将得到的部分羟基被三甲基氯硅烷保护的蔗糖称取2克，用甲苯蒸馏除水三次；干燥后的硅烷化蔗糖溶解在除水后的甲苯溶剂中，然后加入含量1％的浓硫酸反应催化剂，浓硫酸用甲苯稀释到1g/ml；随后，称取10克的己内酯加到三颈烧瓶中，然后将反应体系升温至120℃，磁力搅拌下反应24小时；开环反应是在放置在具有磁力搅拌功能的油浴锅中的三颈烧瓶中进行，通过开环反应，合成得到部分羟基被三甲基氯硅烷保护的蔗糖接枝聚己内酯的两亲性聚合物的产物。
羟基脱保护：
首先，开环聚合反应中得到的聚己内酯接枝三甲基氯硅烷保护蔗糖的中间产物称取5克，溶解在30毫升的四氢呋喃中；然后，根据产物中硅烷化蔗糖的“-o-sio3”基团的数量，滴加与基团的摩尔比为1.1:1、含量30％、35毫升的盐酸到四氢呋喃溶液中，持续搅拌2小时；再加入200毫升的冷乙醚，沉淀出聚己内酯接枝蔗糖分子的产物；羟基脱保护反应，将脱去共聚物分子上的三甲基氯硅烷基团，露出被保护的羟基。最后得到以蔗糖分子为星状的头、连接的聚己内酯聚合物为臂的具有星状多臂结构的两亲性聚合物产物。
实施例2
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基保护的反应步骤中，加入的二糖为3克的乳糖。
实施例3
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基保护的反应步骤中，加入的二糖为1克的蔗糖和1克的麦芽糖。
实施例4
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基保护的反应步骤中，加入的二糖为2克的单糖葡萄糖通过糖苷键形成的双糖。
实施例5
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基保护的反应步骤中，加入的二糖为3克的单糖半乳糖通过糖苷键形成的双糖。
实施例6
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基保护的反应步骤中，加入的二糖为2克的单糖葡萄糖和单糖果糖通过糖苷键形成的双糖。
实施例7
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基保护的反应步骤中，加入的硅烷剂为20毫升的六甲基二硅烷胺。
实施例8
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基保护的反应步骤中，加入的硅烷剂为20毫升的叔丁基二甲基氯硅烷。
实施例9
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基保护的反应步骤中，加入的硅烷剂为20毫升的甲基二苯基羟乙基硅烷。
实施例10
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在开环聚合的反应步骤中，加入的反应催化剂为含量0.5％的路易斯酸。
实施例11
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在开环聚合的反应步骤中，加入的反应催化剂为含量0.5％的辛酸亚锡。
实施例12
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在开环聚合的反应步骤中，加入的反应催化剂为含量1.5％的醋酸亚锡。
实施例13
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基脱保护的反应步骤中，滴加与“-o-sio3”基团摩尔比为1.2:1、含量30％、35毫升的盐酸到四氢呋喃溶液中。
实施例14
本例与实施例1基本相同，所不同的仅仅是：在羟基脱保护的反应步骤中，滴加与“-o-sio3”基团摩尔比为1.3:1、含量30％、35毫升的盐酸到四氢呋喃溶液中。