[发明专利]含甾体基元的环状碳酸酯类活泼液晶单体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用功能高分子材料技术领域，特别涉及一种含甾体基元的环状碳酸酯类活泼液晶单体及其制备方法。

背景技术

随着生物医用高分子材料在生物系统疾病的诊断、治疗以及生物体组织器官增强、修复和替换等领域所表现出来的广阔应用前景，其研究越来越受到人们的重视。脂肪族聚碳酸酯的降解物主要是二氧化碳和二元醇，在药物控释、组织工程材料、特殊医用材料(如人造血液氧气载体、基因载体等)等领域具有重要的应用前景。此外，由于生物可降解聚碳酸酯种类繁多，可通过多种途径进行结构修饰，如引入功能性基团，可进一步改善该类聚合物的降解性能、生物相容性与表面性能等，以便更好地适应细胞或组织器官粘附、生长等，也可通过碳酸酯类功能单体与亲水物质共聚，使聚合物具有可控的分子结构、力学性能和降解性能。

液晶材料可以自组装得到多种有序的结构，能对温度、pH、应力、电场和磁场等外界条件的改变产生响应。此外研究还表明，组成生命的基本物质如DNA、磷脂等大多数是生物液晶，在人体的脑、肌肉、神经髓鞘等处也存在液晶态，生物体各种灵敏的感觉机制都与生物体内液晶有关。英国著名生物学家Joseph Needham指出，生命系统实际上就是液晶，更精确的说，液晶态在活的细胞中无疑是存在的。众所周知，胆甾醇存在于动物体内，是真核细胞膜的一个重要成分，它与细胞膜具有高的热力学亲和力，能改变膜的渗透性和流动性，保持细胞生存的体内平衡，且不管细胞类型及膜的受体，均具有普遍性，这些特性使胆甾醇成为令人感兴趣的具有生物活性的生物材料成分。薯蓣皂素是一种从盾叶薯蓣中提取出来甾体皂苷元，是合成性激素、类固醇和其它甾体化合物的主要原料，具有多重生物活性，包括抗感染、抗血栓、增强调节性T细胞免疫活性、抑制部分癌细胞增殖以及消灭C型肝炎病毒等功效。

通过将具有液晶性能和生物活性的胆甾醇或薯蓣皂素衍生物引入到碳酸酯类聚合物的侧链上，使材料兼有聚碳酸酯和生物液晶的优良性能，不仅能提高该类医用材料的生物相容性，而且也能提高其对外界的响应能力，同时又能进一步提高材料的降解性能和力学性能。目前，通过国内外文献检索，尚未见在环状碳酸酯上引入胆甾醇或薯蓣皂素衍生物作为生物液晶基元的研究报道。本申请通过对胆甾醇或薯蓣皂素扩链，获得了具有液晶性能的胆甾醇或薯蓣皂素衍生物，然后再把它们引入到环状碳酸酯上，合成了一类含甾体基元的可开环聚合的环状碳酸酯类活泼液晶单体，为今后制备和研发两亲性聚碳酸酯类生物降解液晶高分子材料奠定了基础。

发明内容

针对现有生物医用高分子材料的降解性、生物相容性、表面性能、和力学性能等方面存在一些不足，为进一步合成两亲性聚碳酸酯类侧链液晶聚合物医用材料提供可聚合的活泼单体。

本发明含甾体基元的环状碳酸酯类活泼液晶单体，分子结构包括环状碳酸酯、柔性间隔基与液晶核三部分，其结构通式为：

所述的环状碳酸酯为5-甲基-5-酯基三亚甲基碳酸酯，柔性间隔基为n-烷氧基，液晶核为胆甾基元或薯蓣皂素基元。

本发明含甾体基元的环状碳酸酯类活泼液晶单体的制备方法按照以下步骤进行：

(1)对甲苯磺酸薯蓣皂素酯或对甲苯磺酸胆甾醇酯的制备

将薯蓣皂素或胆甾醇与对甲苯磺酰氯按照摩尔比薯蓣皂素或胆甾醇：对甲苯磺酰氯为1∶(1.5～3.5)的加入量溶于无水吡啶中，室温下搅拌1～2h后静置8～12h；在冰浴条件下缓慢滴加5％K₂CO₃水溶液，K₂CO₃的加入量是薯蓣皂素或胆甾醇摩尔数的十分之一，保持0～5℃搅拌0.5～1h反应结束，抽滤得到的粗产物用丙酮重结晶，经真空干燥，得对甲苯磺酸薯蓣皂素酯或对甲苯磺酸胆甾醇酯；

(2)n-薯蓣皂素氧基烷醇或n-胆甾氧基烷醇的制备

在惰性气氛下，将对甲苯磺酸薯蓣皂素酯或对甲苯磺酸胆甾醇酯分别与1，n-烷二醇按照摩尔比为1∶(10～40)的加入量溶于1，4-二氧六环中，在搅拌下加热回流15～24h后，通过旋转蒸发除去1，4-二氧六环，残余物溶于乙酸乙酯中，用去离子水洗2～5次，收集有机相，再用无水MgSO₄干燥10～15，粗产物经层析柱提纯(石油醚/乙酸乙酯＝3/1)，真空干燥后得中间化合物n-薯蓣皂素氧基烷醇或n-胆甾氧基烷醇；

(3)液晶单体5-甲基-5-(n-薯蓣皂素氧基烷氧羰基)三亚甲基环碳酸酯或5-甲基-5-(n-胆甾氧基烷氧羰基)三亚甲基环碳酸酯的制备