CN1241970C - 以醋酸有机胍为催化剂合成医用生物降解材料的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种仿生有机胍催化剂合成医用生物降解材料的工艺方法，特别是医用生物降解性聚酯类聚合物合成的新工艺方法，其特点是使用无毒、无金属的仿生醋酸六丁基胍和醋酸四甲基二丁基胍为催化剂进行环酯类单体(L-丙交酯，D，L-丙交酯，乙交酯，ε-己内酯)的开环聚合反应，从而合成高度生物体安全性医用生物降解材料。这一新工艺方法避免了使用目前广泛使用的具有细胞毒性的辛酸亚锡类催化剂。本工艺采用本体聚合法，聚合反应具有受控、活性聚合反应特点，不仅可合成均聚物，并且能用于合成具受控组成的嵌段共聚物。本工艺无三废污染，并有很高的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用醋酸有机胍(醋酸六丁基胍，醋酸四甲基二丁基胍)为催化剂合成医用生物降解材料的工艺，特别是医用生物降解性聚酯类聚合物合成的工艺方法，属于高分子化学技术领域。
背景技术
近年来，随着医药及生物组织工程科学的迅猛发展，国际上对医用生物降解材料的需求与日俱增。在人工合成医用生物降解材料方面以脂肪族聚酯(如：聚乳酸，聚乙醇酸及其共聚体等)最受重视，由于此类材料具有优良的生物降解性、生物相容性(不产生机体排异效应)及生物安全性(降解产物可参与人体内糖代谢，无残留)，因而可广泛应用于：(1)控释药物载体(如：抗癌药物载体，靶向药物载体等)；(2)可吸收性、植入生物组织工程材料(手术缝合线；软硬组织修复及替代材料如：植入性骨骼接合、固定材料，人造韧带、肌腱、血管、输尿管等)。目前国内外在此类材料合成方面存在着一个比较严重的问题是：用于聚合反应的、被市场公认为催化效率最好的商用催化剂二价锡化物(如：熔融缩聚法合成聚乳酸、聚乙醇酸的商用催化剂氯化亚锡及氯化亚锡-对甲苯磺酸，开环聚合法合成聚乳酸、聚乙醇酸的商用催化剂辛酸亚锡)具有细胞毒性，由于聚合反应后无法将含锡催化剂由所合成聚合物中彻底去除，这就给此类材料作为人类药用、医用材料，特别是较长期应用材料(长期服用药物的载体，较长期植入性医用材料等)带来不安全性隐患。因此，研究开发新型无毒、高效聚合反应催化剂合成具有高度生物安全性医用生物降解材料已成为当前世界各国从事医用高分子材料研究的科学家们关注的焦点和呼吁解决的当务之急。南开大学高分子研究所暨“吸附与分离功能高分子材料国家重点实验室”李弘教授在国家自然科学基金(No.20074016)资助下于国内外首创采用无毒、无金属醋酸有机胍催化剂法催化环酯(L-丙交酯，D，L-丙交酯、乙交酯、ε-己内酯)开环聚合合成生物降解聚合物并获得成功。
发明内容
研究用新型无毒、高效开环聚合反应催化剂合成医用生物降解性聚酯类化合物是本发明的目的；催化剂醋酸有机胍是采用发明者首创的方法由六丁基氯化胍及四甲基二丁基溴化胍为原料制备的。用于聚合反应的环酯类单体包括：丙交酯(L-丙交酯，D，L-丙交酯)、乙交酯、ε-己内酯。采用本体开环聚合法可合成得到高度生物安全性医用生物降解材料。
本发明的具体技术方案是：以无毒、无金属仿生醋酸有机胍(醋酸六丁基胍或醋酸四甲基二丁基胍)为催化剂进行环酯类单体(D，L-丙交酯，L-丙交酯，乙交酯，ε-己内酯)的本体开环聚合反应合成生物降解性聚酯。
本法合成医用生物降解聚合物的有益效果为：(1)产率高(≥96％)、聚合物质量好(色泽白色)、分子量分布窄(PDI≤1.20)。(2)聚合反应具有活性聚合反应特点，可用于合成具受控组成的嵌段共聚物。(3)本工艺采用本体聚合，工艺简单，无环境污染物生成。
具体实施方式
1.医用生物降解性聚酯材料合成工艺：
将环酯类单体(如：L-丙交酯)、醋酸有机胍催化剂按摩尔比(50～40,000)：1.0投入反应器中，抽真空脱除空气后再充以高纯氮气，如此重复三次，最后真空下关闭反应器。将反应器在搅拌下缓慢升温，然后在恒定温度下100～200℃，(最好为110～130℃)，反应一定时间(24～120小时)。停止反应后，将聚合物用丙酮溶解，然后倒入去离子水中沉淀，滤除水相后沉淀在室温下干燥24-72小时，得到雪白色固体，即为所合成生物降解聚合物。医用生物降解聚合物合成反应式如下：
R＝H，CH3
M1：L-丙交酯，D，L-丙交酯，乙交酯 M2：ε-己内酯
以四氢呋喃为溶剂，μ-Styragel填充柱，室温下以Waters-410凝胶色谱仪测定所合成聚合物分子量，(以单分散性聚苯乙烯为标样并经普适值校正)。所合成聚合物分子量可控制在Mw＝2.0～4.0×104，分子量分布指数(PDI)在1.04～1.20，产率≥96％，产品色泽雪白。
2.用醋酸六丁基胍或醋酸四甲基二丁基胍为催化剂，以环酯(L-丙交酯，D，L-丙交酯，乙交酯，ε-己内酯)为单体，目前商用生物降解性聚酯类材料合成用二价锡化物催化剂都可以使用我们发明的醋酸有机胍来替代，从而合成得到高度生体安全性医用生物降解材料。
实施例1
在反应釜中装入144克的丙交酯，按单体∶催化剂＝10000∶1(摩尔比)加入醋酸六丁基胍催化剂45.5毫克。将反应釜抽真空，然后用氮气置换重复操作三次，真空下关闭反应器，将反应釜缓慢加热，在恒定温度下(110～120℃)反应72小时。停止反应后，将反应釜冷至室温，然后加入丙酮溶解釜内聚合物。再加入去离子水，将聚合物沉淀出来。滤除水相，最后将沉淀置于真空干燥箱中50℃真空干燥24小时，得到白色粉末状固体，产率99％。聚合物分子量为2.0～4.0×104，PDI≤1.20。
实施例2
在反应釜中装入144克的丙交酯，按单体∶催化剂＝10000∶1(摩尔比)加入醋酸四甲基二丁基胍催化剂28.7毫克。将反应釜抽真空，然后用氮气置换重复操作三次，真空下关闭反应器，将反应釜缓慢加热，在恒定温度下(110～120℃)反应72小时。停止反应后，将反应釜冷至室温，然后加入丙酮溶解釜内聚合物。再加入去离子水，将聚合物沉淀出来。滤除水相，最后将沉淀置于真空干燥箱中50℃真空干燥24小时，得到白色粉末状固体，产率96.5％。聚合物分子量为2.0～4.0×104，PDI≤1.20。
Claims (1)
1.一种以醋酸有机胍为催化剂合成医用生物降解材料的工艺方法，其特征在于：以无毒、无金属仿生醋酸六丁基胍或醋酸四甲基二丁基胍为催化剂进行D，L-丙交酯或L-丙交酯单体的本体开环聚合反应合成生物降解性聚酯，合成化学反应式如下：
R＝CH3
M:L-丙交酯或D，L-丙交酯
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