CN100334081C - 5－烯丙氧基－三亚甲基碳酸酯及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯及其制备方法和用途。5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的结构如下：本发明以甘油为原料，经过选择性保护以及关环反应制备了得到5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯。这是一类新型的含可功能化基团的六员环环状碳酸酯单体，可用来合成具有良好生物相容性的多功能化的生物可降解/可吸收聚碳酸酯。不同的功能化可实现相应聚碳酸酯的物理、化学和生物学性能的改变，并且还可通过共价键、离子键等方式实现药物分子的载入。因此在药物控制释放、组织工程与人工器官、基因治疗等领域有广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯及其制备方法和用途，属于有机合成领域。
背景技术
随着生物医用材料研究和应用的进一步深入和迅猛发展，生物医用材料及装置已越来越成为一个高科技的国民经济支柱产业。其中生物可降解型高分子能够在体内经水解或酶解等过程逐渐降解成小分子产物，最终通过正常的生理代谢过程而排出体外，因此它在进入人体后不需手术取出，从而成为生物医用高分子领域的研究热点和重点，已广泛应用于人体器官或组织修复和替代、药物的控制释放与基因的运载与转染等领域。目前，主要研究和应用的生物医用高分子材料包括：聚酯、聚碳酸酯、聚磷酸酯、聚酯肽、聚酸酐等。这些高分子的合成主要是通过缩聚和开环聚合的方法，其中开环聚合由于更易获得高分子量和性能优越的高分子材料而得到更为广泛的应用。高分子材料的分子设计与合成是研究的根本，通过分子设计来合成结构新颖的环状单体是进一步发展生物可降解高分子材料得重要途径之一。
脂肪族聚碳酸酯是一类生物可降解/可吸收的高分子材料，具有良好的生物相容性和机械加工性，在药物控制释放，组织修复，体内植入材料等领域有广泛的用途。常见的脂肪族聚碳酸酯开环聚合的单体一般为五员环或六员环碳酸酯，但由于五员环碳酸酯在开环聚合时总是或多或少有脱二氧化碳现象发生，因而脂肪族聚碳酸酯的合成一般采用六员环碳酸酯单体。目前生物可降解聚碳酸酯存在的主要问题是高度疏水性导致的缓慢的降解性能以及和组织细胞的相容性。解决的方法主要是对聚碳酸酯的主链和侧链进行修饰和改性。
含可功能化侧基的六员环碳酸酯单体在实践中有重要意义和广泛用途。不同的功能化可实现相应聚碳酸酯的物理、化学和生物学性能的改变，并且还可通过共价键、离子键等方式实现药物分子以及生物活性分子的载入，从而实现药物的可控释放、持续释放和靶向释放以及不用药物间的协同作用，因此含可功能化侧基的脂肪族聚碳酸酯的研究和应用受到了广泛的关注。
发明内容
本发明的目的是提供5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯及其制备方法和用途，所制备的5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯可用于合成具有良好生物相容性的多功能化的生物可降解/可吸收脂肪族聚碳酸酯。
本发明提供的技术方案是：
5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯，其结构式为：
本发明还提供了上述5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的制备方法：从苄叉甘油出发，经烯丙基化反应，水解反应以及关环反应，制备了新型六员环环状碳酸酯单体即5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯，具体合成路线如下：
将5-羟基-1，3-苄叉甘油和烯丙基溴在氢化钠的作用下经亲核取代反应制得5-烯丙氧基-1，3-苄叉甘油；5-烯丙氧基-1，3-苄叉甘油在酸性环境下经水解反应得到去保护，得到2-烯丙氧基-1，3-丙二醇；2-烯丙氧基-1，3-丙二醇和三光气或氯甲酸乙酯为原料，以安替比林或三乙胺为催化剂，四氢呋喃为溶剂，在-10～70℃下反应制得5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯。5-羟基-1，3-苄叉甘油可由甘油与苯甲醛缩合反应制得，也可直接用市售产品。
上述5-羟基-1，3-苄叉甘油与烯丙基溴在氢化钠的作用下进行亲核取代反应，可以大大提高反应速度和反应产率。
上述5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯也可直接以现有技术中的2-烯丙氧基-1，3-丙二醇和三光气或氯甲酸乙酯为原料，以安替比林或三乙胺为催化剂，四氢呋喃为溶剂，在-10～70℃下反应制得。
5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯为无色液体，分子式C7H10O4，分子量为158，其结构经红外光谱(FT-IR)，质子核磁共振谱(1H NMR)，以及碳-13核磁共振谱(13C NMR)证实。
本发明首次合成了一种结构新颖的六员环状碳酸酯即5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯。以5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯为单体可合成具有良好生物相容性的多功能化的生物可降解/可吸收聚碳酸酯-聚(5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯)。不同的功能化可实现相应聚碳酸酯的物理、化学和生物学性能的改变，并且还可通过共价键、离子键等方式实现药物分子的载入。因此在药物控制释放、组织工程与人工器官、基因治疗等领域有广泛的应用。
本发明制得的5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯还具有以下用途：
1.用于制备其他生物可降解脂肪族聚碳酸酯的单体，可改善相应聚生物可降解脂肪族聚碳酸酯的物理、化学和生物学性能。
2.用于制备生物可降解聚碳酸酯共聚物的单体，可与其他环状单体，如乙角酯、丙交酯、己内酯、三亚甲基碳酸酯、5，5-二甲基-三亚甲基碳酸酯、5-苄氧基-三亚甲基碳酸酯、1，4二氧六环酮以及环状磷酸酯等进行开环共聚合，拓展生物可降解聚碳酸酯的种类及其用途。
3.用于制备含可功能化环状碳酸酯以及生物可降解聚碳酸酯及共聚物的中间体，通过对聚合物的表面修饰，改善材料的物理、化学和生物学性能。
4.用于制备含生物活性物质的环状碳酸酯以及生物可降解聚碳酸酯及共聚物的中间体，从而制备侧链悬臂式的高分子药物体系。
5.用于制备嵌段、星型、树型聚碳酸酯及其中间体。
6.用于制备具有光学活性的聚碳酸酯及其中间体。
7.用于与其它烯烃类单体共聚合，合成主链结构稳定的线性和交联网络型高分子材料。
具体实施方式
以下以具体实例对本发明的技术方案做进一步的说明：
以下以具体实例对本发明的技术方案做进一步的说明：
实施例一：
5-烯丙氧基-1，3-苄叉甘油的制备：将18.0克5-羟基-1，3-苄叉甘油和100毫升无水四氢呋喃置于250毫升圆底烧瓶中，加入6.0克氢化钠，搅拌8小时，加入18毫升烯丙基溴，搅拌24小时。过滤，蒸出溶剂，干燥得白色固体5-烯丙氧基-1，3-苄叉甘油20.3克，产率92％。熔点50℃。红外光谱1645cm-1(-CH2 CHCH2)。
实施例二：
2-烯丙氧基-1，3-丙二醇的制备：将23.0克5-烯丙氧基-1，3-苄叉甘油、50毫升甲醇和50毫升1M盐酸水溶液置于250毫升圆底烧瓶中，回流反应24小时。倒入饱和碳酸钾溶液中，用乙酸乙酯萃取，蒸出溶剂，得无色液体2-烯丙氧基-1，3-丙二醇12.8克，产率93％。质子核磁共振谱(1H NMR)(CDCl3，ppm)：5.90(m，1H，-CH2C
H＝CH2)，5.30(m，2H，-CH2CH＝CH2)，4.10(d，2H，O＝COCH2CH-)，3.60(d，2H，-OCH2CHCH2)，3.46(s，1H，O＝COCH2C
H)。
实施例三：
5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的制备：将13克2-烯丙氧基-1，3-丙二醇、38克安替比林和200毫升无水四氢呋喃置于500毫升圆底烧瓶中，加入7克三光气的四氢呋喃溶液10毫升，20℃下反应24小时。过滤，蒸出溶剂，得无色液体5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯7.8克，产率50％。质子核磁共振谱(1H NMR)(CDCl3，ppm)：5.90(m，1H，-CH2C
H＝CH2)，5.30(m，2H，-CH2CH＝CH2)，4.48(s，2H，O＝COCH2CH-)，4.12(d，2H，-OCH2CHCH2)，3.90(s，1H，O＝COCH2CH)。碳-13核磁共振谱(13C NMR)(CDCl3，ppm)：147(
C＝O)，133(-OCH2 CH＝CH2)，17(-OCH2CH＝
CH2)，77(O＝CO
CH2CH-)，70(-O
CH2CHCH2)，66(O＝COCH2 CH)。红外光谱1754cm-1(C＝O)。
实施例四：
5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的制备：将13克2-烯丙氧基-1，3-丙二醇、38克安替比林、和200毫升无水四氢呋喃置于500毫升圆底烧瓶中，加入7克三光气的四氢呋喃溶液10毫升，-10℃下反应24小时。过滤，蒸出溶剂，得无色液体5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯3.1克，产率20％。其核磁共振谱和红外光谱数据同实施例三。
实施例五：
5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的制备：将13克2-烯丙氧基-1，3-丙二醇、38克安替比林和200毫升无水四氢呋喃置于500毫升圆底烧瓶中，加入7克三光气的四氢呋喃溶液10毫升，70℃下反应24小时。过滤，蒸出溶剂，得无色液体5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯1.5克，产率9％。其核磁共振谱和红外光谱数据同实施例三。
实施例六：
5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的制备：将13克2-烯丙氧基-1，3-丙二醇、19克安替比林、和200毫升无水四氢呋喃置于500毫升圆底烧瓶中，加入3.5克三光气的四氢呋喃溶液10毫升，20℃下反应24小时。过滤，蒸出溶剂，得无色液体5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯0.8克，产率5％。其核磁共振谱和红外光谱数据同实施例三。
实施例七：
5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的制备：将13克2-烯丙氧基-1，3-丙二醇、25.2克三乙胺、和200毫升无水四氢呋喃置于500毫升圆底烧瓶中，加入21.7克氯甲酸乙酯的四氢呋喃溶液10毫升，0℃下反应24小时。过滤，蒸出溶剂，得无色液体5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯0.3克，产率2％。其核磁共振谱和红外光谱数据同实施例三。
Claims (4)
1.5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯，其结构为：
2.权利要求1所述5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的制备方法，其特征是：以2-烯丙氧基-1，3-丙二醇和三光气或氯甲酸乙酯为原料，以安替比林或三乙胺为催化剂，四氢呋喃为溶剂，在-10～70℃下反应制得5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯。
3.权利要求1所述5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯的制备方法，其特征是：以5-羟基-1，3-苄叉甘油和烯丙基溴为原料，在氢化钠作用下制得5-烯丙氧基-1，3-苄叉甘油；5-烯丙氧基-1，3-苄叉甘油在酸性环境下水解制得2-烯丙氧基-1，3-丙二醇；2-烯丙氧基-1，3-丙二醇和三光气以安替比林或三乙胺为催化剂，四氢呋喃为溶剂，在-10～70℃下反应制得5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯。
4.权利要求1所述5-烯丙氧基-三亚甲基碳酸酯在合成具有良好生物相容性的多功能化的生物可降解/可吸收脂肪族聚碳酸酯中的应用。
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