專利名稱：一種含有聚－β－羥基丁酸酯嵌段的聚氨酯彈性體的合成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域，涉及到利用聚-β-羥基丁酸酯(PHB)作為原料，通過(guò)醇解法制得β-羥基丁酸酯(3HB)，然后通過(guò)酯交換反應(yīng)制得PHB二醇，最后再與2，6-二異氰酸酯己酸乙酯(HDI)反應(yīng)制備一種可生物降解聚氨酯彈性體的方法。
聚-β-羥基丁酸酯(PHB)是一種D(-)-3-羥基丁酸的光學(xué)活性聚合物，可由多種細(xì)菌生成，它作為一種細(xì)胞內(nèi)碳和能量的貯存物質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中以顆粒形式聚集。PHB的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

PHB是一種具有良好生物相容性的聚合物，與人體組織相容性好，不引起炎癥，無(wú)排異且易降解，這使之可用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。目前PHB在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用很多，例如用于藥物控制釋放、手術(shù)試子，繃帶，也可用作血液相容性的膜和組織工程用多孔支架等等。作為醫(yī)用材料，PHB最突出的優(yōu)點(diǎn)是具有生物相容性，異體排斥反應(yīng)很小，并且在人體內(nèi)降解速度慢，其降解產(chǎn)物不引起炎癥及毒副作用。
由于PHB具有良好的生物相容性和完全可生物降解性，由它合成出的聚氨酯彈性體應(yīng)該具有良好的生物相容性和一定的生物降解性，并且加之聚氨酯彈性體本身所具有的優(yōu)良力學(xué)性能，這類可生物降解型聚氨酯一定會(huì)在組織工程和心血管等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
本發(fā)明含有PHB嵌段的聚氨酯彈性體的合成方法敘述為用聚-β-羥基丁酸酯(PHB)作為原料，通過(guò)酸催化醇解法制得β-羥基丁酸酯(3HB)，然后通過(guò)酯交換反應(yīng)制得PHB二醇，最后再與2，6-二異氰酸酯己酸乙酯(HDI)反應(yīng)制備一種可生物降解聚氨酯彈性體的方法。
其制備步驟如下1. 將由生物發(fā)酵制得的PHB溶于有機(jī)溶劑和一元醇的混合溶液中，用酸做催化劑，加熱回流反應(yīng)24至72小時(shí)。
2. 將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用有機(jī)溶劑萃取，萃取液與前面油相混和，將所得油狀物分餾出有機(jī)溶劑，剩余為3HB。
3. 在反應(yīng)瓶中加入3HB，酯交換催化劑，二醇，于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4. 在反應(yīng)瓶中加入PHB二醇齊聚物，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI。反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5. 將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的去離子水中得到白色彈性體，此即為本發(fā)明含有PHB嵌段的聚氨酯彈性體。
應(yīng)用本方法制備的聚氨酯彈性體具有下述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)1 所得聚氨酯中PHB嵌段分子量和含量可以調(diào)節(jié)。
2 所得的聚氨酯彈性體具有良好的生物相容性和降解性能且降解產(chǎn)物對(duì)生物體無(wú)毒。
3 所得聚氨酯分子量可調(diào)。
2.將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用三氯甲烷/二氯乙烷萃取，萃取液與前面油相混和。將所得油狀物分餾出三氯甲烷/二氯乙烷，剩余為3HB。
3.在反應(yīng)瓶中加入3HB130g，催化劑(無(wú)水醋酸鋅)0.5g，丁二醇4.506g于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4.在250ml三口瓶中加入PHB二醇齊聚物(分子量為1810)18.1克，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI(2，6-二異氰酸酯己酸乙酯)1.686克。反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5.將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的無(wú)離子水中得到白色彈性體。
實(shí)施例21 將生物發(fā)酵制得的PHB20克溶于250毫升三氯甲烷和250毫升乙醇的混合溶液中，加熱回流24小時(shí)，催化劑對(duì)甲基苯磺酸(10g)。
2 將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用三氯甲烷/二氯乙烷萃取，萃取液與前面油相混和。將所得油狀物分餾出三氯甲烷/二氯乙烷，剩余為3HB。
3 在反應(yīng)瓶中加入3HB130g，催化劑(二丁基氧化錫)0.5g，丁二醇4.506g于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4 在250ml三口瓶中加入PHB二醇預(yù)聚物(分子量為1830)18.3克，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI(2，6-二異氰酸酯己酸乙酯)1.686克。反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5 將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的無(wú)離子水中得到白色彈性體。
實(shí)施例31 將生物發(fā)酵制得的PHB20克溶于250毫升三氯甲烷和250毫升甲醇的混合溶液中，加熱回流24小時(shí)，催化劑對(duì)甲基苯磺酸(10g)。
2 將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用三氯甲烷/二氯乙烷萃取，萃取液與前面油相混和。將所得油狀物分餾出三氯甲烷/二氯乙烷，剩余為3HB。
3 在反應(yīng)瓶中加入3HB130g，催化劑(二丁基氧化錫)0.5g，己二醇5.906g于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4 在250ml三口瓶中加入PHB二醇預(yù)聚物(分子量為1830)18.3克，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI(2，6-二異氰酸酯己酸乙酯)1.686克，反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5 將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的無(wú)離子水中得到白色彈性體。
實(shí)施例41 將生物發(fā)酵制得的PHB20克溶于250毫升二氯乙烷和250毫升乙醇的混合溶液中，加熱回流24小時(shí)，催化劑為甲基苯磺酸(10g)。
2 將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用三氯甲烷/二氯乙烷萃取，萃取液與前面油相混和。將所得油狀物分餾出三氯甲烷/二氯乙烷，剩余為3HB。
3 在反應(yīng)瓶中加入3HB130g，催化劑(無(wú)水醋酸鋅)0.5g，己二醇5.906g于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4 在250ml三口瓶中加入PHB二醇預(yù)聚物(分子量為1830)18.3克，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI(2，6-二異氰酸酯己酸乙酯)1.686克，反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5 將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的無(wú)離子水中得到白色彈性體。
實(shí)施例51 將生物發(fā)酵制得的PHB20克溶于250毫升二氯乙烷和250毫升乙醇的混合溶液中，加熱回流24小時(shí)，催化劑為磷酸(2m1)。
2 將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用三氯甲烷/二氯乙烷萃取，萃取液與前面油相混和。將所得油狀物分餾出三氯甲烷/二氯乙烷，剩余為3HB。
3 在反應(yīng)瓶中加入3HB130g，催化劑(無(wú)水醋酸鋅)0.5g，己二醇5.906g于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4 在250ml三口瓶中加入PHB二醇預(yù)聚物(分子量為1830)18.3克，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI(2，6-二異氰酸酯己酸乙酯)1.686克，反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5 將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的無(wú)離子水中得到白色彈性體。
實(shí)施例61 將生物發(fā)酵制得的PHB20克溶于250毫升二氯乙烷和250毫升乙醇的混合溶液中，加熱回流24小時(shí)，催化劑為鹽酸(2ml)。
2 將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用三氯甲烷/二氯乙烷萃取，萃取液與前面油相混和。將所得油狀物分餾出三氯甲烷/二氯乙烷，剩余為3HB。
3 在反應(yīng)瓶中加入3HB130g，催化劑(無(wú)水醋酸鋅)0.5g，己二醇5.906g于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4 在250ml三口瓶中加入PHB二醇預(yù)聚物(分子量為1830)18.3克，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI(2，6-二異氰酸酯己酸乙酯)1.686克，反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5 將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的無(wú)離子水中得到白色彈性體。
實(shí)施例71 將生物發(fā)酵制得的PHB20克溶于250毫升二氯乙烷和250毫升乙醇的混合溶液中，加熱回流24小時(shí)，催化劑為硫酸(2ml)。
2 將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用三氯甲烷/二氯乙烷萃取，萃取液與前面油相混和。將所得油狀物分餾出三氯甲烷/二氯乙烷，剩余為3HB。
3 在反應(yīng)瓶中加入3HB130g，催化劑(無(wú)水醋酸鋅)0.5g，己二醇5.906g于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4 在250ml三口瓶中加入PHB二醇預(yù)聚物(分子量為1830)18.3克，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI(2，6-二異氰酸酯己酸乙酯)1.686克，反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5 將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的無(wú)離子水中得到白色彈性體。
實(shí)施例8
1 將生物發(fā)酵制得的PHB20克溶于250毫升二氯乙烷和250毫升乙醇的混合溶液中，加熱回流24小時(shí)，催化劑為鹽酸(2ml)。
2 將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用三氯甲烷/二氯乙烷萃取，萃取液與前面油相混和。將所得油狀物分餾出三氯甲烷/二氯乙烷，剩余為3HB。
3 在反應(yīng)瓶中加入3HB130g，催化劑(二丁基氧化錫)0.5g，己二醇5.906g于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到PHB二醇齊聚物。
4 在250ml三口瓶中加入PHB二醇預(yù)聚物(分子量為1830)18.3克，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加HDI(2，6-二異氰酸酯己酸乙酯)1.686克，反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)。
5 將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的無(wú)離子水中得到白色彈性體。
權(quán)利要求
1.一種含有聚-β-羥基丁酸酯嵌段的聚氨酯彈性體的合成方法其特征是用聚-β-羥基丁酸酯作為原料，通過(guò)酸催化醇解法制得β-羥基丁酸酯，然后通過(guò)酯交換反應(yīng)制得聚-β-羥基丁酸酯二醇，最后再與2，6-二異氰酸酯己酸乙酯反應(yīng)制備一種可生物降解聚氨酯彈性體；其制備步驟如下(1)由生物發(fā)酵制得的聚-β-羥基丁酸酯溶于有機(jī)溶劑和一元醇的混合溶液中，用酸做催化劑，加熱回流反應(yīng)24至72小時(shí)；(2)將上述得到的黃色油裝液體依次用半飽和氯化鈉，飽和碳酸氫鈉，飽和氯化鈉洗滌，所得水相用有機(jī)溶劑萃取，萃取液與前面油相混和，將所得油狀物分餾出有機(jī)溶劑，剩余為β-羥基丁酸酯；(3)在反應(yīng)瓶中加入β-羥基丁酸酯，酯交換催化劑，二醇，于130℃下反應(yīng)3小時(shí)，然后升溫至140℃，并逐漸減壓至0.5mmHg，反應(yīng)5小時(shí)，得到聚-β-羥基丁酸酯二醇齊聚物；(4)在反應(yīng)瓶中加入聚-β-羥基丁酸酯二醇齊聚物，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱到110-150℃，在三小時(shí)內(nèi)逐漸滴加2，6-二異氰酸酯己酸乙酯，反應(yīng)再進(jìn)行2小時(shí)；(5)將反應(yīng)產(chǎn)物倒入冷的去離子水中得到白色彈性體，此即為本發(fā)明含有聚-β-羥基丁酸酯嵌段的聚氨酯彈性體。
全文摘要
一種含有PHB嵌段的聚氨酯彈性體的合成方法屬生物材料領(lǐng)域，本發(fā)明合成方法可敘述為利用聚－β－羥基丁酸酯(PHB)作為原料，通過(guò)酸催化醇解法制得β－羥基丁酸酯(3HB)，然后通過(guò)酯交換反應(yīng)制得PHB二醇，最后再與2，6－二異氰酸酯己酸乙酯(HDI)反應(yīng)制備一種可生物降解聚氨酯彈性體的方法。用本發(fā)明合成方法制得的聚氨酯彈性體有良好的生物相容性和降解性能，且降解產(chǎn)物對(duì)生物體無(wú)毒副作用，可用于多種醫(yī)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08G18/00GK1397577SQ0212948
公開(kāi)日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者胡平, 韓濤 申請(qǐng)人:清華大學(xué)