專(zhuān)利名稱(chēng)：2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物可降解聚碳酸酯的單體及其制備方法，屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
生物可降解聚碳酸酯具有良好的生物相容性和機(jī)械加工性能，且降解產(chǎn)物無(wú)酸 性，已在手術(shù)縫合線、藥物控制釋放體系、體內(nèi)植入材料和組織再生材料等生物醫(yī)用材料領(lǐng) 域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而且聚碳酸酯種類(lèi)繁多，其廣泛的物理、化學(xué)和生物學(xué)性能可以 滿(mǎn)足不同的需要。環(huán)狀碳酸酯單體的開(kāi)環(huán)聚合具有熱效應(yīng)低、聚合速度快、能在最短時(shí)間內(nèi) 達(dá)到較高的分子量等明顯優(yōu)點(diǎn)，是合成聚碳酸酯的一種非常有效途徑。目前對(duì)生物可降解 的聚碳酸酯的研究熱點(diǎn)之一就是設(shè)計(jì)新型的具有特殊功能基團(tuán)的單體以及通過(guò)改變不同 類(lèi)型的單體和組成進(jìn)行開(kāi)環(huán)共聚，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)共聚物的機(jī)械、降解等物理化學(xué)性能， 以滿(mǎn)足生物醫(yī)用領(lǐng)域不同材料的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種生物可降解聚碳酸酯的單體及其制備 方法，該單體可用于合成具有功能性基團(tuán)的生物可降解脂肪族聚碳酸酯。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯，其結(jié)構(gòu)式為 本發(fā)明還提供了上述2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法?？偟暮铣?路線是從2-氨基-1，3-丙二醇出發(fā)，經(jīng)酰胺化反應(yīng)以及關(guān)環(huán)反應(yīng)，制備了新型六元環(huán)狀碳 酸酯單體即2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯，如下所示 2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法，具體如下
以水或有機(jī)醇為溶劑，弱堿為催化劑，2-氨基-1，3-丙二醇和甲基丙烯酰氯在室 溫下反應(yīng)2 5小時(shí)制得2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇；然后2-甲基丙烯酰胺基-1， 3-丙二醇和氯甲酸乙酯以三乙胺為催化劑，四氫呋喃為溶劑，在室溫下反應(yīng)1 3小時(shí)，重 結(jié)晶純化得到2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯。具有附加技術(shù)特征的進(jìn)一步的技術(shù)方案是上述技術(shù)方案中，所述的有機(jī)醇可以為甲醇或乙醇。上述技術(shù)方案中，所述作為催化劑的弱堿可以為碳酸鈉、碳酸氫鈉或三乙胺。上述技術(shù)方案中，2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇和氯甲酸乙酯的反應(yīng)時(shí)間太短 的話(huà)，反應(yīng)不夠充分；時(shí)間太長(zhǎng)的話(huà)，副反應(yīng)增多，同樣影響產(chǎn)物的收率，優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間2小 時(shí)。上述技術(shù)方案中，2"甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯重結(jié)晶所用的溶劑為四氫呋 喃和乙醚的混合液，并且可以進(jìn)一步優(yōu)選為四氫呋喃和乙醚體積比為1比3的混合液。按上述方法制備的2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯為白色晶體，分子式 C8H11NO4，分子量為185，其結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜(FT-IR)，核磁共振譜(1H NMR和13C NMR)，元素 分析(EA)證實(shí)。本發(fā)明2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的用途是將2-甲基丙烯酰胺基三亞甲 基碳酸酯用于制備功能化聚碳酸酯。本發(fā)明2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯側(cè)鏈上含有不飽和雙鍵，能用于制備 側(cè)鏈帶不飽和雙鍵的聚碳酸酯，并進(jìn)一步和一系列帶巰基、氨基化合物進(jìn)行邁克爾加成反 應(yīng)，實(shí)現(xiàn)聚碳酸酯的物理、化學(xué)和生物學(xué)性能改性。本發(fā)明方法原料價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛，制 備方法簡(jiǎn)單，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開(kāi)了一種生物可降解聚碳酸酯的單體，即2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基
碳酸酯，其結(jié)構(gòu)式為 2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法，具體如下以水或有機(jī)醇為溶劑，弱堿為催化劑，2-氨基-1，3-丙二醇和甲基丙烯酰氯在室 溫下反應(yīng)2 5小時(shí)制得2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇；然后2-甲基丙烯酰胺基-1， 3-丙二醇和氯甲酸乙酯以三乙胺為催化劑，四氫呋喃為溶劑，在室溫下反應(yīng)1 3小時(shí)，重 結(jié)晶純化得到2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯。以下以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明實(shí)施例12-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇的制備將10.0克2-氨基-1，3-丙二醇、10.0克無(wú)水碳酸鈉和100毫升蒸餾水置于250毫升圓底燒瓶中，冰浴中攪拌，11. 4克甲基丙烯酰 氯逐滴滴加，約30分鐘滴加完。撤走冰浴，室溫下反應(yīng)5小時(shí)。過(guò)濾，濾液濃縮除溶劑，并用 無(wú)水乙醇重結(jié)晶得到白色固體2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇，產(chǎn)率64%。紅外(FT-IR) ν = 3366cm-1 (OH), ν = 1655cm-1 (CONH I), ν = 1536cm-1 (C0NH II)。質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR) (D2O, ppm) 5. 63 (s, 1H, CH2 = C),5. 39 (s, 1H, CH2 = C)，4. 01 (t，1H, NCH)，3. 60 (m, 4H, CH2OH)，1. 87(s，3H，CH3)。實(shí)施例22-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇的制備將10. 0克2-氨基-1，3-丙二醇、8.0克 無(wú)水碳酸氫鈉和100毫升蒸餾水置于250毫升圓底燒瓶中，冰浴中攪拌，11. 4克甲基丙烯酰 氯逐滴滴加，約30分鐘滴加完。撤走冰浴，室溫下反應(yīng)4小時(shí)。過(guò)濾，濾液濃縮除溶劑，并 用無(wú)水乙醇重結(jié)晶得到白色固體2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇，產(chǎn)率62%。其紅外光譜 (FT-IR)和質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)數(shù)據(jù)同實(shí)施例1。實(shí)施例32-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇的制備將10. 0克2-氨基_1，3-丙二醇、12. 2 克三乙胺和50毫升無(wú)水乙醇置于100毫升圓底燒瓶中，冰浴中攪拌，13. 0克甲基丙烯酰氯 逐滴滴加，約30分鐘滴加完。撤走冰浴，室溫下反應(yīng)3小時(shí)。過(guò)濾，濾液濃縮除溶劑，并用 無(wú)水乙醇重結(jié)晶得到白色固體2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇，產(chǎn)率79%。其紅外光譜 (FT-IR)和質(zhì)子核磁共振譜(1HNMR)數(shù)據(jù)同實(shí)施例1。實(shí)施例42-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇的制備將10. 0克2-氨基_1，3_丙二醇、12. 2 克三乙胺和50毫升無(wú)水甲醇置于100毫升圓底燒瓶中，冰浴中攪拌，13. 0克甲基丙烯酰氯 逐滴滴加，約30分鐘滴加完。撤走冰浴，室溫下反應(yīng)2小時(shí)。過(guò)濾，濾液濃縮除溶劑，并用 無(wú)水乙醇重結(jié)晶得到白色固體2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇，產(chǎn)率73%。其紅外光譜 (FT-IR)和質(zhì)子核磁共振譜(1H NMR)數(shù)據(jù)同實(shí)施例1。實(shí)施例52-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備將9. 3克2-甲基丙烯酰胺基_1， 3-丙二醇、14. 5克氯甲酸乙酯和300毫升無(wú)水四氫呋喃置于500毫升圓底燒瓶中，冰浴中 攪拌，16. 4克三乙胺逐滴滴加，約30分鐘滴加完。撤走冰浴，室溫下反應(yīng)1小時(shí)。過(guò)濾，濾 液濃縮后加入過(guò)量無(wú)水乙醚，析出白色晶體，并用四氫呋喃和無(wú)水乙醚體積比為1比2的混 合溶劑重結(jié)晶三次，得到白色晶體，產(chǎn)率為36%。通過(guò)紅外(FT-IR)、核磁共振譜(1H NMR 和13C NMR)和元素分析(EA)表征分析，證實(shí)該白色晶體為2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳 酸酯。FT-IR :v = 1744cm-1 (C = 0), ν = 1666cm-1 (CONH I), ν = 1521cm-1 (CONH II)。1H NMR(CDCl3, ppm) 7. 05 (s, 1H, NH)，5· 81 (s，1H，CH2 = C)，5· 45 (s，1H，CH2 = C) ,4. 65(d,2H, CH2O), 4. 52 (m, 1H, NCH), 4. 49 (d, 2H, CH2O)，1. 99 (s，3H，CH3)。13C NMR (CDCl3, ppm) :169. 1， 148. 6，139. 0，121. 3，71. 1，41. 6，18. 7。C6H8N603185. 18 :Calad. C 51. 52, H 5. 69，N 7. 61 ； Found C 51. 89，H 5. 99，N 7. 57。實(shí)施例62-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備將9. 3克2-甲基丙烯酰胺基_1，3_丙 二醇、14. 5克氯甲酸乙酯和300毫升無(wú)水四氫呋喃置于500毫升圓底燒瓶中，冰浴中攪拌，16. 4克三乙胺逐滴滴加，約30分鐘滴加完。撤走冰浴，室溫下反應(yīng)2小時(shí)。過(guò)濾，濾液濃 縮后加入過(guò)量無(wú)水乙醚，析出白色晶體，并用四氫呋喃和無(wú)水乙醚體積比為1比3的混合 溶劑重結(jié)晶三次，得到白色晶體2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯，產(chǎn)率為58%。其紅外 (FT-IR)、核磁共振譜(1H NMR和13C NMR)和元素分析(EA)數(shù)據(jù)同實(shí)施例5。實(shí)施例72-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備將9. 3克2-甲基丙烯酰胺基_1，3_丙 二醇、14. 5克氯甲酸乙酯和300毫升無(wú)水四氫呋喃置于500毫升圓底燒瓶中，冰浴中攪拌， 16. 4克三乙胺逐滴滴加，約30分鐘滴加完。撤走冰浴，室溫下反應(yīng)3小時(shí)。過(guò)濾，濾液濃 縮后加入過(guò)量無(wú)水乙醚，析出白色晶體，并用四氫呋喃和無(wú)水乙醚體積比為1比4的混合 溶劑重結(jié)晶三次，得到白色晶體2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯，產(chǎn)率為47%。其紅外 (FT-IR)、核磁共振譜(1H NMR和13C NMR)和元素分析(EA)數(shù)據(jù)同實(shí)施例5。實(shí)施例8聚(2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯)的制備將0. 555克2_甲基丙烯酰胺基 三亞甲基碳酸酯和9. 2毫克二氮雜二環(huán)溶于2毫升二氯甲烷中，室溫下反應(yīng)5小時(shí)。用50毫 升正己烷沉淀，所得聚合物在40°C下真空干燥24小時(shí)，產(chǎn)率為96. 7%。數(shù)均分子量為7400， 多分散指數(shù)為 1. 18。FT-IR:v= 1752cm-1 (C = O),ν = 1659cm-1 (CONH I),ν= 1532cm-1 (CONH II)。1H NMR(CDCl3, ppm) :6. 86—6. 72 (m，1H，NH)，5. 75 (s，1H，CH2 = C)，5. 39 (s，1H，CH2 = C)，4. 65-4. 55 (m, 1H, NCH)，4. 45-4. 20 (m, 4H, CH2O)，1. 95 (s, 3H, CH3)。
權(quán)利要求
2 甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯，其結(jié)構(gòu)式為FSA00000218367600011.tif
2.權(quán)利要求1所述2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法，其特征在于以水 或有機(jī)醇為溶劑，弱堿為催化劑，2-氨基-1，3-丙二醇和甲基丙烯酰氯在室溫下反應(yīng)2 5小時(shí)制得2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇；然后2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇和氯 甲酸乙酯以三乙胺為催化劑，四氫呋喃為溶劑，在室溫下反應(yīng)1 3小時(shí)，重結(jié)晶純化得到 2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯。
3.如權(quán)利要求2所述2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法，其特征在于有 機(jī)醇為甲醇或乙醇。
4.如權(quán)利要求2或3所述2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法，其特征在 于作為催化劑的弱堿為碳酸鈉、碳酸氫鈉或三乙胺。
5.如權(quán)利要求2或3所述2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法，其特征在 于2-甲基丙烯酰胺基-1，3-丙二醇和氯甲酸乙酯的反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。
6.如權(quán)利要求2或3所述2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法，其特征在 于2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯重結(jié)晶所用的溶劑為四氫呋喃和乙醚的混合液。
7.如權(quán)利要求6所述2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯的制備方法，其特征在于 2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯重結(jié)晶所用的溶劑為四氫呋喃和乙醚體積比為1比3的 混合液。
8.2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯用于制備功能化聚碳酸酯。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯及其制備方法和用途。本發(fā)明以2-氨基-1，3-丙二醇為原料，經(jīng)過(guò)酰胺化以及關(guān)環(huán)反應(yīng)制備得到了2-甲基丙烯酰胺基三亞甲基碳酸酯。這是一類(lèi)新型的六元環(huán)狀碳酸酯單體，可用來(lái)合成具有良好生物相容性的功能化聚碳酸酯，其側(cè)鏈不飽和雙鍵可以和一系列帶巰基、氨基的化合物進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)聚碳酸酯的物理、化學(xué)和生物學(xué)性能改性。本發(fā)明方法原料價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛，制備方法簡(jiǎn)單，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C07D319/06GK101914085SQ20101024514
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者卓仁禧, 張孝進(jìn), 鐘振林 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)