技术领域
[0001] 本
发明涉及一种葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物及其制备方法。
背景技术
[0002] 糖类不仅作为生命的基本物质之一，在体内参与很多活动，其中有些生物活性糖有广泛的药理活性，除了抗凝、抗炎、抗病毒、降血脂，降血糖等生理活动，许多糖也有抗
肿瘤的生物学功能。此外，葡萄糖和葡萄糖衍生物含有多个羟基，同时支链上还可以选择醇羟基、羧基、
醛基等极性基团。如果以葡萄糖衍生物作为原料制成共聚物，这些基团可以发挥不同的作用，赋予共聚物特殊的性能。如羟基、
氨基可以提高材料亲
水性能来提高亲水性加快聚合物的降解，同时，为细胞的黏附提供
锚点，有利于细胞粘附生长，加快组织的愈合；如，羟基以及其他极性官能团可与药物形成氢键或者酯键结合，是天然的药物载体，因而可在未来的植入靶向
给药治疗方面有良好前景。并且，以葡萄糖衍生物作为原料制成的共聚物，可以被彻底分解为水和二
氧化
碳，可以作为环境友好材料使用具。同时，葡萄糖衍生物，例如葡萄糖内脂、葡醛内酯等的价格非常低廉，工业应用的成本非常低。
[0003] 但是，目前采用葡萄糖衍生物制备共聚物的报道却非常少，主要原因在于葡萄糖衍生物中羟基的存在会导致在合成过程中引起太多幅反应，最终导致氧化交联使得聚合反应失败，而采用羟基保护等措施来合成共聚物会涉及到羟基保护与去保护等多个步骤，工艺繁琐不利于工业生产。
发明内容
[0004] 针对上述情况，本发明提供了一种新的以葡萄糖衍生物为原料制备共聚物的方法，还提供该方法制备得到的共聚物。
[0005] 本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯共聚物，它是由葡萄糖衍生物内酯和环状内酯聚合而成，葡萄糖衍生物内酯和环状内酯的摩尔比为0:100～100:0，其中，环状内酯的用量不为0。
[0006] 所述聚合中，葡萄糖衍生物内酯和环状内酯的摩尔比优选为2.5:97.5～50:50，进一步优选为1:9～5:5。
[0007] 本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯共聚物中，葡萄糖衍生物内酯的结构如下式(Ⅰ)：
[0008]
[0009] 式(Ⅰ)中，R2基团为
乙醇基、2-羟基乙醛基或2-羟基乙酸基；m的取值范围为2、3。
[0010] 进一步优选地，萄糖衍生物内酯为
葡萄糖酸内酯、葡醛内酯、D-葡萄糖二酸-1,4-内酯。
[0011] 本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯共聚物中，环状内酯的结构如下式(Ⅱ)：
[0012]
[0013] 式(Ⅱ)中，R1基团为氢
原子、甲基、乙基、丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基或正辛基。其中n的取值范围为1～4。
[0014] 进一步优选地，所述环状内酯为β-丙内酯、γ-丁内酯、β-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯、γ-己内酯、δ-己内酯、丙位庚内酯、丙位葵内酯、丁位葵内酯、δ-辛内酯、γ-辛内酯、丁位壬内酯、丙位十二内酯、丁位十二内酯或丁位十一内酯等。
[0015] 本发明还提供了一种制备前述葡萄糖衍生物内酯-环状内酯共聚物的方法，步骤如下：在惰性气体保护下，将催化剂、环状内酯、葡萄糖衍生物内酯混合，升温，加入醇引发剂，反应即可。
[0016] 其中，所述催化剂为
锡类化合物，优选为单丁基氧化锡、二叔丁基锡、四丁基锡、四乙酸锡、丁基锡酯、二
醋酸二丁基锡、三苯基锡、二丁基二氧基锡烷、三正丁基甲氧基锡、单丁基三异辛酸锡、二丁基三异辛酸锡、二月桂酸二丁基锡、氯化亚锡或四氯化锡。
[0017] 其中，所述催化剂的摩尔量与环状内酯和葡萄糖衍生物总摩尔量的比值为1:4～1:2000，优选为(1.92～220)：1000。
[0018] 其中，所述的醇引发剂为有机醇，优选为苯甲醇、乙醇、乙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、异丙醇或丁醇。
[0019] 其中，所述催化剂的摩尔量与环状内酯和葡萄糖衍生物总摩尔量的比值为1:200～1:1000，优选为(1.68～7.18)：1000。
[0020] 其中，所述惰性气体为氮气或氩气。
[0021] 其中，所述升温是升温至130～170℃，更优选140～160℃。
[0022] 其中，所述反应的时间为4～24小时，优选为20～24小时。
[0023] 本发明葡萄糖衍生物内脂-环状内酯的共聚物中，通过调节共聚物中环状内酯与葡萄糖衍生物内酯的比率可以有效的控制高分子聚合物的熔点，同时通过调节羟基的数量，还可以调节分子链间氢键的作用程度，改变共聚物的结晶性能、
力学性能和降解性能，扩大聚酯的应用范围。
[0024] 本发明葡萄糖衍生物内脂-环状内酯的共聚物作为具有优良的无毒性、无刺激性，且具有良好的
生物相容性，降解性能，共聚物能被胰脂酶彻底的分解成葡萄糖酸与6-羟基己酸，这些物质都能被细胞彻底分解为水和二氧化碳，具有潜在的
生物材料与环境材料前景。
[0025] 显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的
修改、替换或变更。
[0026] 以下通过
实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
[0027] 图1.聚己内酯与聚葡萄糖酸内酯的FT-IR图谱
[0028] 图2.不同比例葡萄糖酸内酯与己内酯共聚物的FT-IR图谱
[0029] 图3.不同比例葡萄糖酸内酯与己内酯共聚物的XRD图谱
[0030] 图4.不同比例葡萄糖酸内酯与己内酯共聚物的降解失重率随时间变化曲线[0031] 图5.不同比例葡萄糖酸内酯与己内酯共聚物的PBS溶液pH值随时间变化图具体实施方式
[0032] 下述实施实例中，所用的葡萄糖内酯与己内酯均为市场购买，分别经干燥提纯后使用。
[0033] 实施例1
[0034] 反应过程为：在氮气气氛下，将己内酯49.87mL(0.5mol)、辛酸亚锡/
甲苯溶液0.15mL，加入烧瓶中，升温至130℃，加入0.17mL一缩二乙二醇，反应48小时后，
真空下除去
溶剂，得到聚己内酯。所的产物傅立叶红外数据如下从红外数据看出，己内酯聚合成功。FT-IR数据如下图1所示：ν(cm-1):3,548.60，2946.05，2866.16，1724.31。
[0035] 实施例2本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物的制备
[0036] 反应过程为：在氮气气氛下，将ε-己内酯49.87mL(0.45mol)、葡萄糖内酯8.91g(0.05mol)(葡萄糖内酯：ε-己内酯＝1:9)、丁基锡酸1.7g(0.008mol)，升温至140℃，加入0.18mL(1.8mmol)一缩二乙二醇，反应24小时后得到葡萄糖内酯与己内酯共聚物。所得产物从红外数据看出丁基锡酸催化葡萄糖内酯与己内酯共聚成功。FT-IR数据如下图2所示：ν(cm-1):3,436，3392，2946，2867，1727，1294～1185。
[0037] 实施例3本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物的制备
[0038] 反应过程为：在氩气气氛下，将ε-己内酯44.33mL(0.4mol)、葡萄糖内酯17.81g(0.1mol)(葡萄糖内酯：ε-己内酯＝2:8)、丁基锡酸2.6g(0.012mol)，升温至150℃，加入0.15mL(2.69mmol)乙二醇，反应12小时后，得到葡萄糖内酯与己内酯共聚物。所的产物从红外数据看出，丁基锡酸催化葡萄糖内酯与己内酯共聚成功。FT-IR数据如下图2所示：ν(cm-1):3,384，2946，2868，1731，1294～1186。
[0039] 实施例4本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物的制备
[0040] 反应过程为：在氮气气氛下，将ε-己内酯38.79mL(0.35mol)、葡萄糖内酯26.72g(0.15mol)(葡萄糖内酯：ε-己内酯＝3:7)、丁基锡酸3.8g(0.018mol)，升温至160℃，加入0.2mL(1.9mmol)苯甲醇，反应20小时后得到葡萄糖内酯与己内酯共聚物。从红外数据看出，丁基锡酸催化葡萄糖内酯与己内酯共聚成功。FT-IR数据如下图2所示：ν(cm-1):3,376，
2945，2868，1731，1294～1189。
[0041] 实施例5本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物的制备
[0042] 反应过程为：在氮气气氛下，将ε-己内酯33.24mL(0.3mol)、葡萄糖内酯26.72g(0.2mol)(葡萄糖内酯：ε-己内酯＝4:6)、丁基锡酸1.78g(8.52mmol)，升温至130℃，加入0.2mL(3.59mmol)乙二醇，反应48小时后得到葡萄糖内酯与己内酯共聚物。从傅立叶红外数据看出，丁基锡酸催化葡萄糖内酯与己内酯共聚成功。FT-IR数据如下图2所示：ν(cm-1):3,
376，2945，2868，1731，1294～1189。
[0043] 实施例6本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物的制备
[0044] 反应过程为：在氮气气氛下，将ε-己内酯27.7mL(0.25mol)、葡萄糖内酯44.54g(0.25mol)(葡萄糖内酯：ε-己内酯＝5:5)、丁基锡酸3g(0.014mol)，升温至140℃，加入0.2mL(1.99mmol)一缩二乙二醇，反应24小时后得到葡萄糖内酯与己内酯共聚物。从所的产物的红外数据看出，丁基锡酸催化葡萄糖内酯与己内酯共聚成功。FT-IR数据如下图2所示：
ν(cm-1):3,376，2945，2868，1731，1294～1189。
[0045] 实施例7本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物的制备
[0046] 反应过程为：在氮气气氛下，将50g葡萄糖内酯(0.28mol)、丁基锡酸0.6g(2.8mmol)，溶于50mL干燥甲苯中，升温至150℃，加入0.087mL(0.84mmol)苯甲醇，反应10小时后，真空下除去溶剂，聚葡萄糖内酯。从所的产物傅立叶红外数据看出，丁基锡酸催化葡萄糖内酯聚合成功。FT-IR数据如下图1所示：
[0047] ν(cm-1):3,392，2930，2861，1736，1224～1026。
[0048] 实施例8本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物的制备
[0049] 反应过程为：在氮气气氛下，将ε-己内酯54mL(0.475mol)、丁基锡酸0.2g(0.96mmol)，葡萄糖内酯2.23g(0.025mol)(葡萄糖内酯：ε-己内酯＝2.5:97.5)，加入烧瓶中，升温至140℃，加入0.2mL(3.5mmol)乙二醇，反应48小时后，得到聚葡萄糖内酯－己内酯共聚物。
[0050] 实施例9本发明葡萄糖衍生物内酯-环状内酯聚合物的制备
[0051] 反应过程为：在氮气气氛下，将ε-己内酯39mL(0.35mol)、葡萄糖内酯26.72g(0.15mol)(葡萄糖内酯：ε-己内酯＝3:7)、丁基锡酸2.3g(0.11mol)，溶于50mL干燥正辛烷中，升温至170℃，加入0.2mL(1.9mmol)苯甲醇，反应4小时后真空除去溶剂，得到葡萄糖内酯与己内酯共聚物。
[0052] 实施例10
[0053] 利用上述实施例1-7中所得高分聚合物进行XRD测试其结果显示随着葡萄糖酸内酯含量的增加，其结晶度不断降低，其结果如下图3所示。
[0054] 实施例11
[0055] 利用上述实施例1-7得到的己内酯与葡萄糖酸内酯共聚物，在37℃条件下，浸泡于
磷酸缓冲溶液，磷酸缓冲液的pH值随时间变化曲线。结果如图4所示。
[0056] 本发明葡萄糖内酯-环状内酯共聚物的性质归纳如下表：
[0057] 表1.葡萄糖内酯与己内酯共聚物的特性性能
[0058]
[0059] 实验结果说明，采用本发明方法可以成功制备得到葡萄糖酸内酯与己内酯的共聚物，不会引起胶粘反应，并且得到的共聚物的性能优良，可降解，可以制备成为体内修复材料或者环境材料。
[0060] 实施例12
[0061] 按照实施例8的方式，利用不同比例的葡萄糖酸内酯与己内酯共聚物(比例分别为0:50,40:60,30:70,20:80,10:90,7.5:92.5,5:95,2.5:97.5,0:10)，在37℃条件下，浸泡于磷酸缓冲溶液的失重率随时间变化曲线。
[0062] 结果如图5所示。
[0063] 实验结果说明，采用本发明方法可以成功制备得到葡萄糖酸内酯与己内酯的共聚物，不会引起胶粘反应，并且可以通过调解葡萄糖酸内酯与己内酯的比例来调解最终得到的共聚物的降解速率。
[0064] 对比例
[0065] 按照
专利5,531,998中实施例1的方法制备使得聚己内酯与葡萄糖内酯共聚，不同的是：所用催化剂为辛酸亚锡，在无水无氧，惰性气体保护下以甲苯为溶剂，最终都引起胶粘反应，不能成功合成高分子共聚物，从结果看出，辛酸亚锡不能有效避免葡萄糖内酯在体系中引起的羟基胶粘。
