[发明专利]带叁键侧基的环状脂肪族碳酸酯单体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及带叁键侧基的环状脂肪族碳酸酯单体及其制备方法，属于有机合成和生物医用高分子材料领域。

背景技术

近几十年来，随着高分子科学的迅速发展和现代药学、生物学以及工程学的突飞猛进，生物医用高分子材料的研究得到了迅速发展。其中可生物降解的高分子材料，由于在植入体内后不需二次手术取出，因而在手术缝合线、人造皮肤、人造血管、骨固定及修复和药物控制释放等领域得到了广泛应用。可生物降解的合成高分子主要包括脂肪族聚酯、聚氨基酸、聚磷酸酯、聚酸酐、聚原酸酯、聚碳酸酯等。脂肪族聚酯，例如聚丙交酯(PLA)，聚乙交酯(PGA)，聚ε-己内酯(PCL)，具有低的免疫原性和良好的生物降解性和生物相容性，已经被广泛应用于生物医学和医药领域，如骨折固定，手术缝合线，组织工程支架，药物缓释的载体等。

最近，在聚合物的分子链上引入功能基团的研究尤为活跃，因为带有功能基团的聚合物在实践中有重要意义。例如，在这些功能基团上连接各种药物形成高分子前药，可实现药物的位置可控释放或持续释放；连接具有靶向功能的分子如抗体和多糖，可使聚合物及其胶束、胶囊具有靶向功能；连接具有其它生物活性的分子，可改善材料的生物相容性和生物活性；通过功能基团的引入还可以改变聚合物的降解速率、物理机械性能、亲水疏水性能等，因而带有功能基团的脂肪族聚酯的研究和应用引起了人们的极大兴趣。

有价值的功能侧基包括羧基(COOH)、氨基(NH₂)、羟基(0H)、巯基(SH)等。要合成带这些功能侧基的聚合物，一般是先合成带有功能基团的单体，然后进行聚合或共聚合。但由于功能基团的存在，在聚合过程中往往伴随不必要甚至有害的副反应，所以以上功能基团首先要保护起来，聚合之后再脱保护。

目前用来与脂肪族环酯共聚的功能单体，有乙交酯衍生物、ε-己内酯衍生物、吗啉二酮衍生物、N-羰基-α-氨基酸酐(NCA)和二氧六环二酮衍生物等。它们中有的合成非常困难、收率很低、成本很高，有的聚合活性很低，共聚物分子量低，所能引入的功能单体有限，因而很难有实际用途。相对说来，功能性环状脂肪族碳酸酯单体原料易得，合成比较容易，聚合效率较高，所得聚合物的分子量也比较高。中国专利CN1323795A披露了5-苄氧基-三亚甲基碳酸酯的合成方法，中国专利CN1335330A披露了聚(5-苄氧基-三亚甲基碳酸酯)及其制备方法与用途。概括说来，就是合成5-苄氧基-三亚甲基碳酸酯，将它们聚合，再通过氢化还原得到带侧羟基的聚合物。该系列专利仅限于该单体的均聚物，众所周知的事实是均聚的脂肪族碳酸酯在人体内的生物降解性能并不理想，因而它在生物医用方面的应用将是有限的。该专利中经过保护和脱保护这两个步骤。因而合成过程复杂，成本较高。中国专利200510107434.2将上述环状碳酸酯单体与脂肪族环酯单体共聚，改善了聚合物的生物相容性和生物降解性，但依然采用保护和脱保护的方法进行合成。

发明内容

为了解决上述聚合物存在的缺点和不足，本发明的目的之一是提供带叁键侧基的环状脂肪族碳酸酯单体2-甲基-2-炔丙氧羰基三亚甲基碳酸酯，其结构式是：

该单体的特点是叁键处于炔丙基中，并且通过酯桥与碳酸酯环相连。叁键的存在不影响碳酸酯单体的开环聚合，因而不需要保护和脱保护。开环聚合后，这些叁键成为聚合物的侧基，炔丙基中的叁键有较高的反应活性，通过“点击反应”(“Click Reaction”)，可以对聚合物进行化学修饰，实现聚合物的功能化或智能化。

本发明的目的之二是提供带叁键侧基的环状脂肪族碳酸酯单体2-甲基-2-炔丙氧羰基三亚甲基碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)2，2-二羟甲基丙酸与氢氧化钾反应，生成2，2-二羟甲基丙酸盐；反应温度100℃，反应时间1～2h，溶剂为DMF；

(2)2，2-二羟甲基丙酸盐与3-溴丙炔反应，3-溴丙炔用恒压滴液漏斗滴加到(1)所得盐溶液中，反应24小时，反应温度30～40℃，得到2-甲基-2-炔丙氧羰基-1，3-丙二醇；

(3)2-甲基-2-炔丙氧羰基-1，3-丙二醇和氯甲酸乙酯反应，反应催化剂为三乙胺，溶剂为四氢呋喃，反应温度0℃，反应时间2～12h，得到2-甲基-2-炔丙氧羰基三亚甲基碳酸酯。

以上三步可用以下反应方程式表示：

所得到的2-甲基-2-炔丙氧羰基三亚甲基碳酸酯的结构通过质子核磁共振谱(¹HNMR)证实。(参看图1)