本發(fā)明屬于化學(xué)合成領(lǐng)域，尤其是一種新型多嵌段pla及其合成方法。

背景技術(shù)：

聚乳酸(pla)是一種可降解聚酯，由于其有較高的結(jié)晶度，因此其力學(xué)性能優(yōu)異。聚乳酸的合成主要有由乳酸單體直接縮聚或者丙交酯開環(huán)聚合得到。

直接縮聚法是在一定的溫度條件下，將乳酸分子間直接脫水形成一定分子量的聚合物。這種方法簡單，但是其能耗較大，且得到的聚合物分子量難以調(diào)控，分布系數(shù)較大。直接縮聚反應(yīng)為一個可逆平衡反應(yīng)，在反應(yīng)末期隨著體系粘度的增大，很難將反應(yīng)繼續(xù)向形成聚合物的方向進行，因此形成的分子量較低。

利用丙交酯開環(huán)聚合也可以得到聚乳酸，按照開環(huán)聚合的機理不同可以分為陽離子聚合、陰離子聚合、配位聚合，相比前面兩種聚合方法，配位聚合更容易控制聚合物的分子量，且副反應(yīng)較少、可得到的分子量高等優(yōu)點，對聚乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)具有重大的意義。

辛酸亞錫是被fda批準的食品添加劑之一，其是丙交酯開環(huán)聚合中使用最廣泛的引發(fā)劑之一，其優(yōu)點在于引發(fā)活性高、用量少、單體轉(zhuǎn)化率高等。但是聚合得到的聚乳酸由于具有較高的結(jié)晶性，且熔點較高(130-170℃)，加上反應(yīng)溫度高、時間長、不能連續(xù)加料等限制了合成結(jié)構(gòu)變化多樣的聚乳酸。通常，上述方法用于合成均聚物聚乳酸或者單次引發(fā)丙交酯的嵌段聚合物，對于合成構(gòu)型不同的多嵌段聚乳酸難以實現(xiàn)。

對于小分子有機催化劑而言，它擁有引發(fā)活性高、用量少、單體轉(zhuǎn)化率高、消旋化小、可控性強等優(yōu)點，同時其反應(yīng)溫度低、易清除等使其成為新型的催化劑，特別是在醫(yī)用高分子領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前多嵌段聚乳酸主要采用擴鏈的方法制備，其嵌段類型單一(單一嵌段分子量不可變)、且步驟繁瑣、能耗較高、導(dǎo)致產(chǎn)品批次差異較大，且殘留的擴鏈劑影響其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。

為此，有必要采用新的方法合成一種新型的多嵌段聚乳酸，達到分子量和嵌段數(shù)可控、能耗低、生產(chǎn)效率高、無擴鏈劑殘留，進而可避免不同產(chǎn)品批次之間的差異以及降低生產(chǎn)成本，并拓展其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種新型多嵌段pla的合成方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種新型多嵌段pla，所述新型多嵌段pla的聚合物中包含至少一段plla嵌段和至少一段pdla嵌段，所述plla嵌段和所述pdla嵌段相互交錯，所述聚合物的分子量為72da-100kda，其中每段plla嵌段或pdla嵌段的分子量為72da-100kda。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述新型多嵌段pla采用dbu，tbd，卡賓中一種或多種作為催化劑。這些有機小分子催化的反應(yīng)過程易控制且變換靈活，可通過連續(xù)或間斷加料的方式制備具有低分散性的多嵌段聚乳酸，這在其他專利或文獻中還未見到過。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種新型多嵌段pla的合成方法，包括以下步驟：

步驟a：初反應(yīng)步驟，所述初反應(yīng)步驟系在反應(yīng)體系中加入第一單體、溶劑、催化劑以及引發(fā)劑，其中所述催化劑為dbu、tbd、卡賓中一種或多種，所述引發(fā)劑為醇羥基引發(fā)劑；

步驟b：次反應(yīng)步驟，所述次反應(yīng)步驟系加入第二單體并補充溶劑繼續(xù)反應(yīng)一定時間；

步驟c：再反應(yīng)步驟，所述再反應(yīng)步驟系依次向反應(yīng)體系中加入第一單體和第二單體并重復(fù)直到達到設(shè)計標(biāo)準，每次加入單體時需要補充溶劑。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：步驟c后還包括步驟d：終止步驟，所述終止步驟系向反應(yīng)體系中加入終止劑，所述終止劑為酸。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述醇羥基引發(fā)劑為一元醇(芐醇、正丁醇等)、二元醇(乙二醇、1,6-己二醇等)、三元醇(甘油、三羥基丙烷)、四元醇(季戊四醇等)、大分子醇(聚乙二醇、聚己內(nèi)酯等)中一種或多種，或者為步驟a、b、c中任意一步的反應(yīng)產(chǎn)物。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述催化劑的用量為單體摩爾數(shù)的1％-10％。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述第一單體為右旋丙交酯、左旋丙交酯、內(nèi)消旋丙交酯、外消旋丙交酯中一種；所述第二單體為右旋丙交酯、左旋丙交酯、內(nèi)消旋丙交酯、外消旋丙交酯中一種，所述第一單體與所述第二單體不同。

11.本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所用溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二甲基亞砜中的一種或者所用溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二甲基亞砜中的多種組成的混合溶劑。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述步驟c中加料前需確保前一段反應(yīng)的單體轉(zhuǎn)化率大于90％且反應(yīng)未終止。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述步驟a、步驟b、步驟c的反應(yīng)時間為10min-24h，反應(yīng)溫度為0-40℃

本發(fā)明的有益效果是：本方案提供的新型多嵌段pla及其合成方法采用醇羥基為引發(fā)劑，有機小分子為催化劑使丙交酯開環(huán)聚合形成聚乳酸，通過改變丙交酯的構(gòu)型以及摩爾比，通過改變丙交酯的構(gòu)型以及摩爾比，制備得到具有不同構(gòu)型且分子量可變的嵌段聚乳酸。該方法制備的聚乳酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高、時間短、分子量可控性好、嵌段可控性靈活、分布系數(shù)低。這種優(yōu)異的聚合方法為制備構(gòu)型及結(jié)構(gòu)多樣化、分子量可控且分布系數(shù)低的聚乳酸提供切實可行的新方法。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例1提供的新型多嵌段plla在不同時間段的核磁共振對比圖。

圖2是本發(fā)明實施例2提供的新型多嵌段plla-b-pdla在不同時間段的核磁共振對比圖。

圖3是本發(fā)明實施例3提供的新型多嵌段plla-b-pdla-b-plla-b-pdla在不同時間段的核磁共振對比圖。

圖4是圖3的局部放大圖。

圖5是本發(fā)明實施例4提供的新型多嵌段plla-b-pdla-b-plla-b-pdla-b-plla在不同時間段的核磁共振對比圖。

圖6是本發(fā)明實施例5提供的新型多嵌段plla-b-pdla-b-plla-b-pdla-b-plla-b-pdla在不同時間段的核磁共振對比圖。

圖7是本發(fā)明實施例5提供的新型多嵌段plla-b-pdla-b-plla-b-pdla-b-plla-b-pdla的gpc譜圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種新型多嵌段pla及其合成方法。以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1.plla的制備。

(1)反應(yīng)步驟

1.準備單體lla、芐醇、dcm、催化劑dbu、反應(yīng)瓶等；

2.分別稱取芐醇(0.0426g,0.3944mmol)與lla(1.1429g,7.9368mmol)于25ml茄形反應(yīng)瓶中并用11.6mldcm攪拌溶解；

3.稱取催化劑dbu(0.0106g/11μl)并迅速加入到裝有引發(fā)劑與單體的反應(yīng)瓶中反應(yīng)，分別在15、30、45min時取出少量產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

4.1h后加入少量苯甲酸終止反應(yīng)，接著真空干燥后直接進行核磁檢測。

(2)檢測及數(shù)據(jù)分析結(jié)果如圖1所示。從圖1可以得到表1的結(jié)果。

表1h’nmrlla單體轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)匯總表

(3)總結(jié)

此反應(yīng)重復(fù)性很好，催化劑對于lla的活性很高，在15min時就可以將單體近乎完全轉(zhuǎn)化，這樣可以滿足對連續(xù)投料形成嵌段聚合物的要求。

具體實施例2.plla-b-pdla的制備。

(1)反應(yīng)步驟

1.準備單體lla、dla、芐醇、dcm、催化劑dbu、反應(yīng)瓶等；

2.分別稱取芐醇(0.0197g,0.1824mmol)與lla(0.5834g,4.0514mmol)于25ml茄形反應(yīng)瓶中并用6.2mldcm攪拌溶解；

3.稱取催化劑dbu(0.0056g/6μl)并迅速加入到裝有引發(fā)劑與單體的反應(yīng)瓶中反應(yīng)，在反應(yīng)20min后取出1ml產(chǎn)物進行核磁檢測，并稱量dla(0.4471g/3.1049mmol)用5.2mldcm溶解后加入到體系中繼續(xù)反應(yīng)，分別在0.5、1、1.5h時取出少量產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

4.2h后加入少量苯甲酸終止反應(yīng)，接著真空干燥后直接進行核磁檢測。

(2)檢測及數(shù)據(jù)分析

圖2是本發(fā)明實施例2提供的新型多嵌段plla-b-pdla在不同時間段的核磁共振對比圖。圖中時間前面的數(shù)值代表第幾部反應(yīng)。例如本例中1代表單體lla反應(yīng)步驟，2代表單體lla反應(yīng)完之后再加入單體dla進行反應(yīng)的步驟。之后的時間表示本階段反應(yīng)時間(而非總反應(yīng)時間)。之后的圖中也采用相同方式標(biāo)記。圖2分析的結(jié)果如表2所示。

表2h’nmrlla/dla單體轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)匯總表

(3)總結(jié)

進過幾次重復(fù)試驗可以得知，第二嵌段可以快速在第一嵌段的基礎(chǔ)上進行增長，且在30min時就達到了98％的高轉(zhuǎn)化率，重復(fù)單元數(shù)與設(shè)計的理論值很接近，因此初步證明逐步投料生成嵌段聚合物的方法是具有可行性的。

具體實施例3.制備plla-b-pdla-b-plla-b-pdla。

(1)反應(yīng)步驟

1.準備單體lla、dla、芐醇、dcm、催化劑dbu、反應(yīng)瓶等；

2.分別稱取芐醇(0.0234g,0.2167mmol)與lla(0.5407g,3.7549mmol)于25ml茄形反應(yīng)瓶中并用6.2mdcm攪拌溶解；

3.稱取催化劑dbu(0.0056g/6μl)并迅速加入到裝有引發(fā)劑與單體的反應(yīng)瓶中反應(yīng)，在反應(yīng)15min后取出1ml產(chǎn)物進行核磁檢測，并稱量dla(0.4448g/3.0889mmol)用5.2mldcm溶解后加入到體系中繼續(xù)反應(yīng)，分別在0.5、1h時各取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

4.在第二段反應(yīng)1h后，稱取lla(0.3647g,2.5326mmol)并用4.2mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，分別在0.5、1、1.5、2h時各取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

5.在第三段反應(yīng)2h后，稱取dla(0.1873g,1.3007mmol)并用2.2mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，分別在0.5、1、1.5、2、2.5h時各取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

6.3h后加入少量苯甲酸終止反應(yīng)，接著真空干燥后直接進行核磁檢測。

(2)檢測及數(shù)據(jù)分析。圖3是本發(fā)明實施例3提供的新型多嵌段plla-b-pdla-b-plla-b-pdla在不同時間段的核磁共振對比圖。圖4是圖3的局部放大圖。分析結(jié)果如表3所示。

表3h’nmrlla/dla單體轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)匯總表

(3)總結(jié)

在連續(xù)加料形成嵌段聚合物時，在第一、二、三嵌段時所需時間在30min左右即可達到單體高轉(zhuǎn)化率，但是隨著嵌段數(shù)增加到四后，反應(yīng)時間增加，可能是由于有效催化劑量的降低以及鏈段增加后末端引發(fā)基團活性降低導(dǎo)致反應(yīng)時間增加。因此在后續(xù)的嵌段中，需延長反應(yīng)時間以提高單體轉(zhuǎn)化率。

具體實施例4.制備plla-b-pdla-b-plla-b-pdla-b-plla

(1)反應(yīng)步驟

1.準備單體lla、dla、芐醇、dcm、催化劑dbu、反應(yīng)瓶等；

2.分別稱取芐醇(0.0228g,0.2111mmol)與lla(0.5322g,3.6958mmol)于25ml茄形反應(yīng)瓶中并用6.2mldcm攪拌溶解；

3.稱取催化劑dbu(0.0056g/6μl)并迅速加入到裝有引發(fā)劑與單體的反應(yīng)瓶中反應(yīng)，在反應(yīng)15min后取出0.5ml產(chǎn)物進行核磁檢測，并稱量dla(0.4936g、3.4278mmol)用5.7mldcm溶解后加入到體系中繼續(xù)反應(yīng)，在0.5h時取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

4.接著稱取lla(0.4417g,3.0674mmol)并用5.2mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，在0.5h時取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

5.接著稱取dla(0.4055g,2.8160mmol)并用4.7mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，在2h時取出1ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

6.接著稱取lla(0.3115g,2.1632mmol)并用3.7mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，分別在0.5、1、1.5、2h時各取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

7.3h后加入少量苯甲酸終止反應(yīng)，接著真空干燥后直接進行核磁檢測。

(2)檢測及數(shù)據(jù)分析。圖5是本發(fā)明實施例4提供的新型多嵌段plla-b-pdla-b-plla-b-pdla-b-plla在不同時間段的核磁共振對比圖。圖5得到的結(jié)果如表4所示。

表4h’nmrlla/dla單體轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)匯總表

(3)總結(jié)

從核磁譜圖可以看出目標(biāo)產(chǎn)物的成功，與第四嵌段的現(xiàn)象類似，第五段需要延長反應(yīng)時間以提高單體轉(zhuǎn)化率。

具體實施例5.制備plla-b-pdla-b-plla-b-pdla-b-plla-b-pdla。

(1)反應(yīng)步驟

1.準備單體lla、dla、芐醇、dcm、催化劑dbu、反應(yīng)瓶等；

2.分別稱取芐醇(0.0200g,0.1852mmol)與lla(0.5335g,3.7049mmol)于25ml茄形反應(yīng)瓶中并用6.2mldcm攪拌溶解；

3.稱取催化劑dbu(0.0056g/6μl)并迅速加入到裝有引發(fā)劑與單體的反應(yīng)瓶中反應(yīng)，在反應(yīng)15min后取出0.5ml產(chǎn)物進行核磁檢測，并稱量dla(0.4945g、3.4340mmol)用5.7mldcm溶解后加入到體系中繼續(xù)反應(yīng)，在0.5h時取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

4.接著稱取lla(0.4485g,3.1146mmol)并用5.2mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，在0.5h時取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

5.接著稱取dla(0.4033g,2.8007mmol)并用4.7mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，在2h時取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

6.接著稱取lla(0.3602g,2.5014mmol)并用4.7mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，在2h時取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

7.接著稱取dla(0.3180g,2.2083mmol)并用3.7mldcm溶解后加入到反應(yīng)體系中繼續(xù)反應(yīng)，分別在0.5、1、1.5、2、2.5h時各取出0.5ml產(chǎn)物真空干燥后進行h’nmr檢測；

7.3h后加入少量苯甲酸終止反應(yīng)，接著真空干燥后直接進行核磁檢測。

(2)檢測及數(shù)據(jù)分析。圖6是本發(fā)明實施例5提供的新型多嵌段plla-b-pdla-b-plla-b-pdla-b-plla-b-pdla在不同時間段的核磁共振對比圖。圖6的結(jié)果如表5所示。

表5h’nmrlla/dla單體轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)匯總表

圖7是本發(fā)明實施例5提供的新型多嵌段plla-b-pdla-b-plla-b-pdla-b-plla-b-pdla的gpc譜圖。圖7的結(jié)果如表6所示。

表6gpc分子量數(shù)據(jù)匯總表

(3)總結(jié)

從gpc以及核磁結(jié)果可知，目標(biāo)產(chǎn)物合成成功，分子量分布窄，且分子量與理論值接近，實現(xiàn)了逐步投料、精確控制產(chǎn)物的目標(biāo)。

綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明提供了一種新型結(jié)構(gòu)的聚乳酸合成方法，該方法反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)控制性強，且得到的具有不同嵌段的聚乳酸，對聚乳酸材料的結(jié)構(gòu)得到了擴充。

(2)本發(fā)明采用的有機小分子催化劑易除去，避免聚乳酸中殘留催化劑引起的生物毒性、老化和降解。

(3)本發(fā)明工藝簡單，制備全過程能耗小，使用的溶劑少，滿足綠色生產(chǎn)的要求。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。