[发明专利]可生物降解的脂肪族聚酯的合成方法

说明书

本发明属于可生物降解的脂肪族聚酯的合成方法。

可生物降解高分子材料在生理环境下自行降解、崩溃或代谢，进而被生物体吸收或排出体外。因此当其用作手术缝合线时，术后无需再行拆线；当用作骨内固定材料(如钉、棒等)时，不但无需进行二次手术，减少病人的痛苦，简化手术程序，提高治疗效果，而且还可以将应力逐渐转移至新生骨上，有利于骨的再生；当被用作药物载体时，可以通过控制降解速率来调节药物释放速率；当用作组织工程支架材料时，亲水性聚合物有利于生长因子和细胞在表面上吸附和生长，随着细胞的繁殖、组织的生长和器官的逐渐形成，支架材料随之降解和被吸收，排出体外，从而达到修复器官功能衰竭和组织缺损的目的。正是由于可生物降解高分子材料具有诸多其它材料无可比拟的优良特点，在医学领域中正受到越来越多的重视。参考文献MRS BULLETIN/JANUARY 2000,15-37。

脂肪族聚酯是目前研究最多的一类生物可降解高分子材料。高分子量的聚酯材料多是通过内酯或交酯的开环聚合得到，普遍采用的催化剂有异丙醇铝、辛酸亚锡以及稀土烷氧化物等。内酯和交酯的开环聚合通常由已知的聚合机理引发进行，如阳离子、阴离子、配位聚合等。普通采用的催化剂有异丙醇铝、辛酸亚锡以及稀土烷氧化物等，最为被广泛使用的是辛酸亚锡，它的特点是具有较快的反应速率，可以得到产率高和分子量高及光学纯度好的聚酯材料。另外辛酸亚锡无毒，对人体无任何不良影响，可以作为食品填加剂，通过了美国食品药物管理局FDA的批准，因此可用做医用生物降解高分子聚酯合成的催化剂。辛酸亚锡催化剂的缺点是反应活性不是很高，反应时间要求比较长，反应需在较高的温度下进行。

金属钙有机化合物为催化剂进行内酯和交酯的开环聚合，反应速率很快，反应温度低，在室温下就可发生聚合反应，反应时间短，得到产物的分子量高，产率高且光学纯度好，而且钙有机化合物对人体无任何副作用。由于其反应的高活性，且具备“准活性”聚合反应特征，因而能够催化内酯和交酯进行无规和嵌段共聚合。由于钙催化剂可催化环氧烷烃化合物开环聚合，因此能够使环氧烷烃同内酯和交酯进行无规和嵌段共聚合。

本发明的目的提供一种可生物降解的脂肪族聚酯的合成方法，该方法以钙金属有机化合物作催化剂引发多种内酯和交酯与环醚的聚合，从而得到一系列脂肪族聚酯、共聚酯及酯-醚无规和嵌段共聚物。

该体系在高纯氩气保护下，冷凝收集液态氨，并将之转移至装有钙金属颗粒的容器中，反应生成一蓝色溶液，加入醇、环醚、内酯或交酯，蓝色溶液变为不同颜色的淤浆状物，蒸发掉多余氨后，将产物转移至陈化器中，陈化得到的粉末状产物即为钙金属有机化合物。催化剂的最重要特征是它的聚合反应中心具有“准活性”特征，其表现之一是反应的一定阶段内，产物分子量随聚合时间线性增加；表现之二是完成聚合反应之后，继续添加单体，聚合继续进行，并且聚合物分子量与所添加的单体总量成正比；表现之三是可以采用序贯聚合法实现两种单体以上的嵌段共聚合。

本发明采用金属钙有机化合物为催化剂引发多种内酯和交酯与环醚的聚合，在无水无氧和惰性气体保护下用本体和溶液聚合的方法引发如下单体的聚合反应：

其中丙交酯为L-丙交酯和D,L-丙交酯，单体与钙催化剂的质量比M/I为50～1500、聚合温度在20～250℃，聚合时间0.5～24h，催化剂陈化温度为20～250℃，陈化时间为2～40h，所得各单体均聚物的粘均分子量Mv在10,000～300,000，各种聚合物的转化率均在86％以上。

均聚物和环酯-环醚共聚物的合成采用金属钙有机化合物为催化剂，采用共聚单体同时加料方式合成无规共聚环酯和环醚-环酯共聚物，采用顺序加料方式合成两段、三段嵌段共聚环酯和环醚-环酯共聚物；环醚具体为环氧乙烷、环氧丙烷，合成的上述各种无规共聚物数均分子量Mn在10,000～300,000，嵌段共聚物各段的粘均分子量控制在1,000～300,000以上，构成嵌段共聚物的单体之间的重量百分比任意选择，控制每段链段的长度；各种共聚物的转化率在85％以上。

本发明由于体系催化剂的活性高，聚合反应可以在较低的温度下发生，如在室温下即可引发ε-己内酯的聚合，且获高分子量的聚合物；聚合反应对工艺无特殊要求，可采用通常的溶液、本体等聚合方法；通过聚合反应条件的控制，可以调控聚合物的分子量从几万到几十万；由于催化剂只含有金属钙，配体氨和脂肪族环酯或环氧烷烃，因此作为体内医用降解材料无毒性，可被广泛使用。

本发明提供的实施例如下：

实施例1ε-己内酯的均聚物