[发明专利]ε-己内酯衍生物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及生物医用材料领域，具体是一种用于制备生物降解性医用高分子材料的新型水溶性ε‑己内酯衍生物，其结构式如式I所示。本发明还提供所述ε‑己内酯衍生物的聚合物及其制备方法和应用。本发明ε‑己内酯衍生物合成条件温和、安全；所用原料具有简单、廉价、丰富易得等优点；本发明的ε‑己内酯衍生物的聚合物可明显改善聚酯的亲水性，结晶性和降解速率等，可应用于生物医用材料领域。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，具体地说，是一种生物降解性医用高分子材料的内酯单体及其聚合物、制备方法和应用。

背景技术

聚ε-己内酯(PCL)是一种疏水的、半结晶的、可降解的脂肪族聚合物，其具有良好的生物相容性、药物透过性和机械性能，并已经通过FDA认证，在药物缓释和组织工程领域得到了广泛的关注。然而，由于PCL具有结晶性强、亲水性差、降解速率慢、缺乏可反应性官能团等缺点，限制了其在生物医学领域中的应用。例如，降解周期长限制了PCL在医用支架领域对组织的替代，较强的机械性能限制了其在软组织工程中的应用。因此，对聚己内酯进行官能化改性，引入新型官能团来调控其结晶性、亲水性、降解速率等性质，对拓宽其生物应用领域尤为重要。

聚己内酯的官能化改性主要是从官能化己内酯单体开始，这样可实现对聚己内酯修饰程度有效控制。目前，已有报道把羟基、羰基、巯基、羧基、氨基等引入到ε-己内酯中，并通过内酯的共聚制备带有相应基团的聚酯类材料。材料详细的制备途径一般分为以下三个步骤：(1)合成带有官能团的己内酯单体，为防止活性基团(羟基、羧基或氨基等)在聚合过程中对催化剂的影响，相应的活性基团一般先用保护基团起来；(2)新型官能化己内酯单体在催化剂作用下开环聚合；(3)聚合物在通过酸解或者加氢催化的方式进行脱保护。这样的制备过程非常复杂繁琐，而且官能团上保护基的引入对己内酯开环聚合以及脱保护存在一定的副作用。例如，较大的保护基存在空间位阻效应，阻碍内酯开环聚合，使聚合物分子量做不高；此外，对于活性基团涉及到侧基的保护与脱保护，往往面临保护基脱除不干净或PCL主链出现断链的现象，这些缺陷都严重制约了官能化己内酯在生物医用材料中的应用。因此，开发出一种简单的合成方法，方便快捷的制备功能性的聚己内酯材料就显得非常有意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制备生物降解性医用高分子材料的新型水溶性ε-己内酯衍生物和其聚合物、及其制备方法和应用。

本发明的第一方面，提供一种ε-己内酯衍生物，具体是一种4-(N-甲酰基)ε-己内酯，其结构式如式I所示：

式中：R₁为H，R₂为C₁～C₆烷基或C₆～C₂₀芳环基取代的C₁～C₆烷基；

或R₁，R₂均为C₁～C₆烷基或C₆～C₂₀芳环基取代的C₁～C₆烷基。

所述的烷基包括直链或带有支链的链状烷基。

优选的，所述的R₁为H，R₂为异丙基。

优选的，所述的R₁和R₂都为甲基，或R₁和R₂都为乙基。

本发明的第二方面，提供上述ε-己内酯衍生物的制备方法，其主要步骤是：以4-甲酸乙酯环己酮为起始原料，依次经过水解反应，取代反应和氧化反应，最终得到了目标产物I。

具体包括以下步骤：