阅读说明：本技术 一种生物聚酯生成方法 (Method for generating biological polyester ) 是由 闫强 任晔 于 2020-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种生物聚酯生成方法,制备方法包括如下步骤：首先合成乙基纤维素接枝聚ε-己内酯；再用戊炔酸修饰的乙基纤维素接枝聚ε-己内酯；再合成6-对甲基苯磺酸-β-环糊精β-CD-6-OTs；再将β-CD-6-OTs悬浮于N,N-二甲基甲酰胺DMF中,然后加入碘化钾和叠氮化钠,提纯得到叠氮环糊精；最后将产物B和叠氮环糊精溶解于N,N-二甲基甲酰胺DMF,加入催化剂溴化亚铜和五甲基二亚乙基三胺即得产物生物聚酯。本发明合成的生物聚酯稳定性好、具有良好的生物相容性和降解性。(The invention relates to a method for generating biological polyester, which comprises the following steps: firstly, synthesizing ethyl cellulose grafted poly-caprolactone; then grafting poly-caprolactone by using ethyl cellulose modified by pentynoic acid; synthesizing 6-p-toluenesulfonic acid-beta-cyclodextrin beta-CD-6-OTs; suspending beta-CD-6-OTs in N, N-dimethylformamide DMF, adding potassium iodide and sodium azide, and purifying to obtain azide cyclodextrin; and finally, dissolving the product B and azido cyclodextrin in N, N-dimethylformamide DMF, and adding cuprous bromide and pentamethyldiethylenetriamine serving as catalysts to obtain the product biological polyester. The biological polyester synthesized by the invention has good stability, biocompatibility and degradability.)

一种生物聚酯生成方法

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其涉及一种催化的生物聚酯生成方法。

背景技术

高分子与高分子、小分子、纳米粒子或者基底间通过非共价键作用而形成不同尺寸上规则结构的科学。其中，聚合物在溶液中组装的研究无疑是最为透彻的方面之一。尤其是近些年来，聚合物在溶液中的组装有了很多新的进展，组装对象更加广泛，形貌更为新奇，组装驱动力更加多样，而在这其中我们注意到了环糊精这一类分子，一方面它们能够选择性的包结络合其他分子，比如α-环糊精可以与偶氮分子作用，β-环糊精可以与二茂铁、金刚烷分子作用，Y-环糊精可以与三环芳烃作用等等；而另一方面，环糊精能够诱导组装体的形成，通过环糊精与金刚烷的络合作用形成了非共价键和胶束，但这种胶束稳定性有待增强；在文献“Angew.Chem.Int.Ed 47(2008)5573-5576”的工作中，PCL链段上部分嵌套了环糊精，使得这部分链段具有亲水性，从而使得整个体系获得了核壳胶束结构，但是处于外层的环糊精由于已经嵌套了分子，所以难以再与其他功能性分子作用，从而使胶束的功能性降低。

发明内容

本发明针对以上不足，提供了一种生物聚酯生成方法，该方法合成的生物聚酯稳定性好、具有良好的生物相容性和降解性。

本发明所采用的技术方案是：

一种生物聚酯生成方法，为β-环糊精键接乙基纤维素接枝聚(ε-己内酯)(EC-g-PCL-β-CD)，该生物聚酯的结构如下所示：

其中，p为40-150，n为10-40，Et为乙基，圆台为β-环糊精，该共聚物的数均分子量为50000到400000。

一种非金属催化的生物聚酯合成方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

1.乙基纤维素EC溶解于无水二甲苯中，加入ε-己内酯单体CL和催化剂，CL和EC的摩尔比为140∶1-5000∶1，所述的催化剂为辛酸亚锡，与CL的摩尔比为1∶1100-1∶600，先抽真空然后通惰性气体，反应温度为90-140℃，反应时间为1-24小时，得到反应溶液，然后在石油醚中沉淀，石油醚与反应溶液体积比为大于11∶1，抽滤，真空烘干至恒重，即得到产物A——乙基纤维素接枝聚ε-己内酯；

2.产物A溶解于三氯甲烷，加入戊炔酸，产物A和戊炔酸的摩尔比为1∶133，催化剂为4-二甲氨基吡啶和1，3-二环己基碳二亚胺DCC，戊炔酸、DCC和DMAP的摩尔比为1∶1∶1.05，加入催化剂后，在室温下下反应6-24小时，将所得物经过滤、沉淀后，真空烘箱干燥至恒重，得产物B——端炔修饰的乙基纤维素接枝聚ε-己内酯；

3.β-环糊精β-CD悬浮于水中，逐滴加入氢氧化钠水溶液使悬浮液变为均相，β-环糊精β-CD与氢氧化钠的摩尔比为1∶4，冰水浴下逐滴加入对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液，TsCl是β-CD的1.5倍(摩尔)以上，室温下反应1小时以上，抽滤收集白色沉淀，滤液冷藏过夜，再次收集沉淀，两次的沉淀即为6-对甲基苯磺酸-β-环糊精(β-CD-6-OTs)；

4.将β-CD-6-OTs悬浮于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后加入碘化钾和叠氮化钠(NaN3)，β-CD-6-OTs、碘化钾和叠氮化钠的摩尔比为2∶1∶20，反应温度为60-65℃，反应时间为12-24小时，提纯得到叠氮环糊精；

5.将产物B和叠氮环糊精溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，加入催化剂溴化亚铜(CuBr)和五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)，产物B和叠氮环糊精的摩尔比为1∶35～1∶100，产物B的支链单元、CuBr和PMDETA的摩尔比为1∶1.1∶1.1，惰性气体保护下避光反应10-48小时，常温下反应，所述惰性气体为氮气或者氩气，反应所得产物过中性氧化铝柱子，渗析，利用冷冻干燥器冻干，即得产物C生物聚酯。

本发明的有益效果是：

1.具有良好的生物相容性和降解性；

2.环糊精与共聚物通过共价键相连，使得组装体更具稳定性；

3.位于组装体外层的环糊精可以进一步与其他分子包结络合，选用二茂铁作为客体分子，可以在电极反应中实现可控的释放，使组装体更具功能性，可以作为药物释放的载体。

具体实施方式

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实施例：

(1)乙基纤维素EC(2.392g，0.104mmol)溶解于45mL无水二甲苯中，待溶解后，加入ε-己内酯单体CL(6.08g，53.3mmol)和催化剂辛酸亚锡Sn(Oct)2(60μL，1mol/L)，经过三次抽真空——通惰性气体之后，在120℃油浴锅下反应24小时。待反应停止冷却至室温以后，然后在石油醚中沉淀，石油醚与溶剂比例为10∶1，大约500mL，如此溶解——沉淀两次后，产物放在真空烘箱中干燥至恒重，数均分子量为68500。

(2)取(1)的产物(1.968g，2.04mmol个共聚物支链数)溶于20mL三氯甲烷中，溶解后，加入戊炔酸(4-penrynoid acid，0.4g，4.08mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP，49.82mg，4.08mmol)也加入到三氯甲烷溶液中，之后把DCC(0.8416g，5.1mmol)先溶于5mL三氯甲烷中，然后在冰水浴下5分钟内滴加到烧瓶中，逐渐出现乳白色沉淀，25℃下反应24小时。反应停止后，先过滤掉副产物N，N′二环己基脲(DCU)，后在甲醇中沉淀2次，以除去过量的酸，之后在正己烷或者正庚烷中沉淀2次除去过量的DCC和DCU，沉淀剂与溶剂的体积比例为10∶1，沉淀剂大约250mL，最后于真空烘箱干燥至恒温；

(3)取β-环糊精(β-CD，6g，5.29mmol)悬浮于50mL水中，取氢氧化钠(NaOH，0.674g，16.4mmol)溶于2mL水中，然后5分钟内逐滴滴加到环糊***溶液中，磁力搅拌，这时发现悬浮液逐渐变为均相。将对甲基苯磺酰氯(TsCl，1.5g，7.87mmol)溶解于3mL乙腈中，然后在冰水浴中，用5分钟逐滴加到上面的溶液中，这时会有白色沉淀析出。之后在25℃下搅拌2小时。反应停止后，抽滤收集白色沉淀，滤液在4℃下冷藏过夜。两次的沉淀即是反应产物β-CD-6-OTs。沉淀重结晶后在真空烘箱中干燥。

(4)β-CD-6-OTs(1g，0.776mmol)悬浮于干燥的3mL DMF中，在63℃下就变为均相了，然后加入碘化钾(KI，0.064g，0.388mmol)和叠氮化钠(NaN3，0.504g，7.6mmol)，反应在60-65℃下进行24小时。反应停止后，把DMF抽干，并且用丙酮反复洗几次。之后需要利用葡聚糖凝胶柱提纯叠氮环糊精。

(5)取(2)的产物EC-g-PCL-alkyne(0.1g，0.104mmol个共聚物支链单元)加入到10mL DMF中，待溶解之后，加入叠氮环糊精(55.4mg，0.048mmol)，CuBr(16mg，0.112mmol)以及PMDETA(27μL，0.112mmol)，惰性气体保护下35℃反应30小时，而且反应过程中注意避光。反应停止后，加入15mL三氯甲烷稀释溶液，过中性氧化铝柱去掉铜的催化剂。之后旋蒸掉三氯甲烷，将剩下的DMF溶液先在DMF中渗析2天以去掉没有反应的环糊精，再在水中渗析3天，以完成溶剂的交换，之后利用冷冻干燥器冻干，得产物C——梳形共聚物(EC-g-PCL-β-CD)。