專利名稱：一種制備聚己內酯的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備聚己內酯的方法，屬于材料合成技術領域。
背景技術：
聚己內酯(PCL)是一種生物相容性良好、可體內降解吸收的生物高分子材料，由于價格高，目前主要用于醫(yī)藥領域。可用做各種新型藥物傳遞系統(tǒng)的載體，如緩控釋微球、微囊與植入劑等。隨著應用領域的不斷擴大 ，單純PCL的均聚物已不能滿足各種新型藥物制劑對高分子材料的不同要求，近年來不斷有聚己內酯共聚改性方面的研究報道。如用己內酯分別與乙交酯、聚乙二醇、聚丙二醇、對二氧六環(huán)酮等共聚，可改善聚乳酸的脆性、降解速度、親水性等。多支化聚合物是樹枝狀大分子的同系物，多支化聚合物由于其獨特的支化分子結構，分子之間纏結少，并且含有大量的端基，因此表現(xiàn)出高溶解度、低粘度、高的化學反應活性等許多線型聚合物所不具有的特殊性能，這些性能使得多支化聚合物在聚合物共混、涂料、薄膜、高分子液晶、藥物釋放體系等許多方面顯示出誘人的應用前景。利用己內酯、多元醇和二元酸反應體系制備多支化聚己內酯時，如利用化學催化劑有可能導致交聯(lián)，而且所得產物中有機金屬催化劑的殘留限制了產物在生物醫(yī)學領域的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種制備聚己內酯的方法，避免交聯(lián)反應的產生，提高反應
的產率。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案是一種制備聚己內酯的方法，將單體己內酯和其它聚合單體在脂肪酶的催化作用下，于40 iio°c反應制得聚己內酯；所述其它聚合單體為含3 4個醇羥基的多元脂肪醇和二元脂肪酸。所述二元脂肪酸的碳鏈長度為C4 C12。所述含3 4個醇羥基的多元脂肪醇為丙三醇、三羥甲基乙烷或季戊四醇。反應采用溶劑為辛烷、正己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、吡啶或叔丁醇；所述溶劑與單體總量的重量比為I : 10 3 I。脂肪酶來源于Candidaantarctica>Thermomyces Ianuginosus>Rhizomucor miehei、Mucor miehei 或豬膜腺的月旨肪酶。具體的制備方法為將己內酯和多元脂肪醇按照98 2 80 20的摩爾比例加入反應器中混合，加熱至40 110°C，按照所加己內酯和多元脂肪醇總重量100 4000U/g加入脂肪酶，加入分子篩，攪拌反應12 96小時后，分離得到聚己內酯。或者具體的制備方法為將己內酯和多元脂肪醇按照98 2 80 20的摩爾比例加入反應器中，同時按照二元脂肪酸與多元脂肪醇的摩爾比例為2 : I I : I加入二元脂肪酸，混合并加熱至40 110°C，按照所加己內酯、多元脂肪醇和二元脂肪酸總重量100 4000U/g加入脂肪酶，加入分子篩，攪拌反應12 96小時后，分離得到聚己內酯。具體制備方法中，攪拌反應采用速度為20 400rpm的磁力攪拌。分離采用反應后加入氯仿、四氫呋喃或丙酮溶解產物，過濾除去脂肪酶，濾液真空旋轉干燥。其中加入的分子篩目的在于吸附除去縮合反應中產生的水，使反應平衡向產物方向移動。本發(fā)明采用己內酯作為縮合聚合反應的單體之一，采用高效的脂肪酶作為催化劑使單體直接縮合聚合，制備聚己內酯，避免了交聯(lián)反應的出現(xiàn)。而且反應后的脂肪酶催化劑可以很容易的從體系中分離，即使存在少量的殘留由于脂肪酶具有無毒、可降解的特性，不會在生物醫(yī)學領域應用產生影響。本發(fā)明的聚己內酯，由于采用了含有3 4個羥基的多元脂肪醇，在與己內酯聚合有形成了多支化的聚己內酯，本發(fā)明還可在單體體系中引入二元脂肪酸，二元脂肪酸可調整聚合物鏈的組成和結構，更好地滿足不同使用情況下的性能要求。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發(fā)明作具體的說明，但并不限定本發(fā)明的技術方案，其 中涉及的3-羥基戊二酸、二元脂肪酸、二元脂肪醇、脂肪酶、溶劑、分子篩均為市售產品。實施例I將單體己內酯、丙三醇和己二酸按照摩爾比98 2 2比例，加入IOOmL的圓底燒瓶中，辛烷和單體總量以3 I的質量比例加入，按1000U/每克單體總量加入來源于Candidaantarctica的脂肪酶,置于70°C油浴下,磁力攪拌速度為200rpm,加入分子篩，反應48小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為13000的聚合物，收率為97%。實施例2將單體己內酯、丙三醇和己二酸按照摩爾比98 2 3比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，正己烷和單體總量以3 I的質量比例加入，按1500U/每克單體總量加入來源于Candidaantarctica的脂肪酶,置于80°C油浴下,磁力攪拌速度為200rpm,加入分子篩，反應96小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為15000的聚合物，收率為96%。實施例3將單體己內酯、丙三醇和己二酸按照摩爾比80 20 20比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，環(huán)己烷和單體總量以3 I的質量比例加入，按4000U/每克單體總量加入來源于Candidaantarctica的脂肪酶,置于40°C油浴下,磁力攪拌速度為200rpm,加入分子篩，反應48小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為4100的聚合物，收率為96%。實施例4將單體己內酯、丙三醇和己二酸按照摩爾比90 5 6比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，甲苯和單體總量以3 I的質量比例加入，按1500U/每克單體總量加入來源于Candidaantarctica的脂肪酶,置于70°C油浴下,磁力攪拌速度為50rpm,加入分子篩,反應48小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為8000的聚合物，收率為98%。實施例5將單體己內酯、丙三醇和丁二酸按照摩爾比90 5 6比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，二甲苯和單體總量以3 I的質量比例加入，按IOOU/每克單體總量加入來源于Candidaantarctica的脂肪酶,置于80°C油浴下,磁力攪拌速度為400rpm,加入分子篩，反應48小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為5700的聚合物，收率為97%。實施例6將單體己內酯、丙三醇和十二烷二酸按照摩爾比90 5 6比例加入IOOmL的圓底燒瓶中(羧基和羥基的比例為3 2)，按1500U/每克單體總量加入來源于Candidaantarctica的脂肪酶,置于50°C油浴下,磁力攪拌速 度為200rpm,加入分子篩,反應48小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為9600的聚合物，收率為95%。實施例7將單體己內酯、季戊四醇和己二酸按照摩爾比96 2 3比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，吡啶和單體總量以I : I的質量比例加入，按2500U/每克單體總量加入來源于Candidaantarctica的脂肪酶,置于60°C油浴下,磁力攪拌速度為20rpm,加入分子篩,反應48小時后，加入四氫呋喃溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為4300的聚合物，收率為96%。實施例8將單體己內酯、三羥甲基乙烷和己二酸按照摩爾比96 2 3比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，叔丁醇和單體總量以I : 10的質量比例加入，按2000U/每克單體總量加入來源于Thermomyces Ianuginosus的脂肪酶,置于60°C油浴下,磁力攪拌速度為200rpm,加入分子篩，反應12小時后，加入丙酮溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為3700的聚合物，收率為94%。實施例9將單體己內酯、季戊四醇和己二酸按照摩爾比96 2 4比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，按1500U/每克單體總量加入來源于Mucor miehei的脂肪酶，置于60°C油浴下，磁力攪拌速度為200rpm，加入分子篩，反應48小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為2100的聚合物，收率為93%。實施例10將單體己內酯、丙三醇和己二酸按照摩爾比96 2 3比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，甲苯和單體總量以I : 2的質量比例加入，按1500U/每克單體總量加入來源于豬胰腺的脂肪酶(PPL)，置于40°C油浴下，磁力攪拌速度為300rpm，加入分子篩，反應48小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為3100的聚合物，收率為95%。實施例11將單體己內酯、丙三醇和十二烷二酸按照摩爾比96 2 3比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，二甲苯和單體總量以I : I的質量比例加入，按1500U/每克單體總量加入來源于Candida antarctica的脂肪酶,置于110°C油浴下,磁力攪拌速度為200rpm,加入分子篩，反應48小時后，加入氯仿溶解產物，過濾除去脂肪酶，產物溶液真空旋轉干燥，得分子量為6200的聚合物，收率為94%。
對比實施例將單體己內酯、丙三醇和己二酸按照摩爾比80 20 20比例加入IOOmL的圓底燒瓶中，按單體質量O. 5%加入對甲苯磺酸作為化學催化劑，置于140°C油浴下，磁力攪拌速度為200rpm，油泵抽真空反應48小時后，得交聯(lián)產物，加入氯仿，產物 只溶脹不溶解。
權利要求
1.一種制備聚己內酯的方法，其特征在于將單體己內酯和其它聚合單體在脂肪酶的催化作用下，于40 110°C反應制得聚己內酯；所述其它聚合單體為含3 4個醇羥基的多元脂肪醇和二元脂肪酸。
2.根據權利要求I所述的制備聚己內酯的方法，其特征在于所述二元脂肪酸的碳鏈長度為C4 C12。
3.根據權利要求I所述的制備聚己內酯的方法，其特征在于所述含3 4個醇羥基的多元脂肪醇為丙三醇、三羥甲基乙烷或季戊四醇。
4.根據權利要求I所述的制備聚己內酯的方法，其特征在于反應采用溶劑為辛烷、正己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、吡啶或叔丁醇；所述溶劑與單體總量的重量比為I : 10 3 I0
5.根據權利要求I所述的制備聚己內酯的方法，其特征在于具體的制備方法為將己內酯和多元脂肪醇按照98 : 2 80 : 20的摩爾比例加入反應器中混合，加熱至40 110°C，按照所加己內酯和多元脂肪醇總重量100 4000U/g加入脂肪酶，加入分子篩，攪拌反應12 96小時后，分離得到聚己內酯。
6.根據權利要求I所述的制備聚己內酯的方法，其特征在于具體的制備方法為將己內酯和多元脂肪醇按照98 : 2 80 : 20的摩爾比例加入反應器中，同時按照二元脂肪酸與多元脂肪醇的摩爾比例為2 : I I : I加入二元脂肪酸，混合并加熱至40 110°C，按照所加己內酯、多元脂肪醇和二元脂肪酸總重量100 4000U/g加入脂肪酶，加入分子篩，攪拌反應12 96小時后，分離得到聚己內酯。
7.根據權利要求4或5所述的制備聚己內酯的方法，其特征在于攪拌反應采用速度為20 400rpm的磁力攪拌。
8.根據權利要求4或5所述的制備聚己內酯的方法，其特征在于所述分離為反應后加入氯仿、四氫呋喃或丙酮溶解產物，過濾除去脂肪酶，濾液真空旋轉干燥。
9.根據權利要求I 5任一項所述的制備聚己內酯的方法，其特征在于所述脂肪酶來源于 Candida antarctica、Thermomyces lanuginosus、Rhizomucor miehei、Mucormiehei或豬胰腺的脂肪酶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備聚己內酯的方法，將單體己內酯和其它聚合單體在脂肪酶的催化作用下，于40～110℃反應制得聚己內酯；所述其它聚合單體為含3～4個醇羥基的多元脂肪醇和二元脂肪酸。本發(fā)明采用己內酯作為縮合聚合反應的單體之一，采用高效的脂肪酶作為催化劑使單體直接縮合聚合，制備聚己內酯，避免了交聯(lián)反應的出現(xiàn)。而且反應后的脂肪酶催化劑可以很容易的從體系中分離，即使存在少量的殘留由于脂肪酶具有無毒、可降解的特性，不會在生物醫(yī)學領域應用產生影響。
文檔編號C12P17/08GK102676603SQ20121000920
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2012年1月12日
發(fā)明者盧敏, 姚大虎, 張玉清, 張長水, 高喜平 申請人:河南科技大學