[发明专利]一种具有生物活性的酯交换催化剂及其合成方法和在制备可降解聚酯中的应用

说明书

本发明公开了一种具有生物活性的酯交换催化剂及其合成方法和在制备可降解聚酯中的应用，该酯交换催化剂的合成方法包括：将单质M与二元醇A混合，加热至二元醇A沸点温度以上，冷凝回流条件下进行反应，再经搅拌陈化得到所述酯交换催化剂；单质M选自金属镁、钙、锶中的至少一种；二元醇A的结构通式为HO(CH₂)_mOH，m选自2～10；单质M与二元醇A的质量比为0.001～0.5：1。将该酯交换催化剂进一步应用于可降解聚酯的合成领域，最终制备的可降解聚酯，具有高分子量，且具备生物活性，可应用于生物医用领域。

技术领域

本发明涉及酯交换催化剂的技术领域，尤其涉及一种具有生物活性 的酯交换催化剂及其合成方法和在制备可降解聚酯中的应用。

背景技术

降解材料是一类能在自然环境中被诸如光、热、氧气、水、微生物 等因素作用下降解为对环境无害的小分子的产品。目前世界各国都在大 力开展此类产品的研究。在目前对可降解材料的研究中，聚酯类可降解 材料占有重要的地位。由于脂肪族聚酯类高分子链上含有酯键，所以易 被水解或被微生物降解为水、二氧化碳等小分子。如生物材料中所用的手术缝合线，传统的手术缝合线在缝合伤口后需要二次拆线处理，易产 生炎症反应等问题。基于可降解材料的理念，人们发明了可降解聚乳酸 手术缝合线，由于聚乳酸可以被人体所消化，且消化得到的最终产物是 对人体无害的二氧化碳和水，所以无需二次拆线处理，减少了手术痛 苦。如果将可降解聚酯材料代替传统的不可降解材料，白色污染问题也将迎刃而解。

目前，可降解聚酯材料的合成方法包括缩合聚合、离子聚合以及配 位聚合。其中缩合聚合具有工艺简单，条件可控的优点，因此是目前制 备可降解聚酯材料最常用的方法。

缩合聚合制备聚酯所用的催化剂体系较多，报道的效果最好的催化 剂可以分为三类：钛系、锑系和锗系。钛系元素作为催化剂使用时，催 化活性很高，但是钛系催化剂能加速聚酯材料的老化，且使产品发黄， 影响使用，一般需要加入稳定剂使其稳定。锑系有毒，不利于环保，更 不能应用于生物材料。锗系价格太贵，不利于大范围应用。还有报道使用有机溶剂做催化剂，由于有机溶剂有毒且难以在产品中脱除，从而限 制了其在生物医用领域的应用。所以寻找无毒，价格低廉，催化活性高 的催化剂成为亟待解决的问题。

镁、钙、锶等碱土金属不但是人体骨骼和牙齿的重要构成组分，还 具有显著的成骨活性，能够刺激干细胞向成骨细胞分化，促进成骨细胞 的生长、增殖，帮助新骨生成，在骨骼和牙齿的修复方面发挥了重要作 用。基于碱土金属的生物医用材料诸如生物活性玻璃、生物陶瓷支架、 金属合金等被研究开发，部分已被应用于骨科和口腔科的临床诊疗。如果能通过钙镁锶金属来催化可降解聚酯的合成，则所得到的聚酯材料不 仅无毒，可利用于人体，而且产品所含的金属离子能促进成骨细胞的增 值，具有生物活性。由于钙镁锶催化剂是无需去除的，所以将减少应用 成本。

但是目前为止，并没有仅以钙、镁、锶金属或其化合物作为催化剂 的报道，这是因为钙、镁、锶金属单质或其化合物直接用做催化剂活性 太低无法得到高分子量的聚酯，一般是和其他催化剂进行复合使用。

如公开号为CN 1951977 A的中国专利文献中公开了一种聚酯的生产 方法，采用的催化剂由钛化合物、含磷化合物和镁化合物组成，镁化合 物选自有机酸镁或无机酸镁。该复合催化剂中使用了镁的化合物，但是 还掺杂了钛类，磷类物质，由于钛类加速材料老化，并且使材料发黄， 影响材料的使用，而且钛金属在生物体不能被吸收，磷类物质有毒，同 时还引入很多有机负离子杂质，所以不能应用于合成生物聚酯的催化。

又如公开号为CN 105461911 A的中国专利文献中公开了一种产业用 聚酯，为对苯二甲酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物 催化作用下缩聚、造粒和溶洗后制得。该复合催化剂是将乙二醇镁和乙 二醇锑复合使用，由于锑类金属有毒，所以这种催化剂不能应用于合成 生物聚酯材料。而且催化剂的合成繁琐，加大聚酯材料的生产成本。

发明内容