5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮及其制备方法和用途 【技术领域】
本发明涉及5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮及其制备方法和用途,属于有机化学领域。背景技术
开环聚合是重要的高分子合成方法之一。常见的合成生物可降解高分子如聚酯、聚氨基酸、聚碳酸酯、聚磷酸酯和聚对二氧六环酮等,一般都通过开环聚合来制备。为了进一步发展生物可降解高分子,重要的途径之一就是设计和合成结构新颖的环状单体。
在生物降解性脂肪族聚酯材料中,聚对二氧六环酮(PDON)由于植入体内后既没有急性炎症,也没有毒副作用,而能够安全地用于体内。并且因为它的较低的玻璃化转变温度(-16℃)和较好的柔韧性,作为较好的生物医用材料被临床用作手术缝合线。但是由于PDON有大约55%的结晶性,在一定程度上影响它的亲水性,并使其降解时间为6个月,我们在其主链上引入侧链羟基以期提高它的亲水性,从而加快其降解速度。这一工作的重要意义在于:①可通过控制引入官能团的比例来改变聚合物的亲水/疏水性;②通过侧链官能团的引入可以改变聚合物的降解速率,并可通过控制引入官能团的比例来控制降解速率的大小;③可在侧链官能团上键合各种药物,形成药物控释体系。发明内容
本发明的目的是提供一种新的含功能基团的六员环对二氧六环酮单体:5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮及其制备方法和用途,通过改变环状单体上的官能团,可改变相应聚合物的物理、化学和生物学性质,并可将药物通过官能团引入单体或聚合物,从而为进一步拓展生物可降解聚对二氧六环酮及其共聚物的应用领域奠定良好的基础。
为实现本发明的上述目的所采取地技术措施:
5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮,其结构式为:
本发明提供了5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮的制备方法:以5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮和苄氯为原料在氢化钠或氢氧化钠或金属钠存在下回流反应制得5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮。
上述5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮可通过现有技术得到;也可由下法制得:将5-羟基-1,3-苄叉甘油与溴乙酸乙酯在金属钠或氢化钠存在下45~65℃反应,再经碱性条件和酸性条件两次水解后减压蒸馏制得5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮,再以5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮和苄氯为原料在氢化钠存在下反应制得5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮。
5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮分子量为222,经质谱仪(MS)测定;其结构经红外光谱(FT-IR),质子核磁共振谱(1HNMR),碳-13核磁共振谱(13CNMR)证实。
采用本发明所达到的有益效果:
本发明以现有技术中的5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮为原料首次设计并合成了一种结构新颖的六员环对二氧六环酮单体,即5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮。化合物的结构经红外光谱(FT-IR),质子核磁共振谱(1HNMR),碳-13核磁共振谱(13CNMR)证实。合成的环状单体可用于开环聚合,而且通过改变环状单体上的官能团,可改变相应聚合物的物理、化学和生物学性质,并可将药物通过官能团引入单体或聚合物,从而为进一步拓展生物可降解聚对二氧六环酮及其共聚物的应用领域奠定良好的基础。
本发明制得的5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮还具有以下用途:1、用于制备新型功能化生物可降解聚对二氧六环酮单体,可改善相应聚合物的物理、化 学和生物学性能。2、用于制备生物可降解共聚物的单体,可与其他环状单体,如1,4-二氧六环-2-酮、丙 交酯、乙交酯、ε-己内酯、三亚甲基碳酸酯以及环状磷酸酯等进行开环共聚,拓展 聚对二氧六环酮的种类及其用途。通过控制共聚物中组分配比,得到可调的物理、化 学和生物学性能。3、用于制备功能化环状对二氧六环酮以及聚对二氧六环酮的中间体,进一步改善聚对二 氧六环酮的物理、化学和生物学性能。4、用于制备含药物或生物活性物质的环状中间体,从而制备高分子药物控释体系。具体实施方式
本发明可直接以5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮和苄氯为原料反应制得5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮。也可按下述反应式制得5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮:实施例一:
5-羟基-1,3-二噁烷(化合物1)的制备:在522g苯甲醛(4.92mol)和451g甘油(4.90mol)的混合溶液中滴加催化剂量的浓硫酸,在室温下搅拌反应4h,然后用水泵对反应体系减压,并微微加热(40~45℃),以除去反应所产生的水,直至反应物变成浅黄色的清澈溶液。将其冷却至室温,搅拌1h,将500mL无水乙醚加入到反应液中,分别用10%的碳酸钠溶液(150mL×2)和150mL饱和食盐水洗涤,有机层用无水硫酸钠干燥,加入500mL无水乙醚稀释,将溶液放入冰箱,过夜,得到白色针状的晶体,用无水乙醚重结晶两次,得产物423g(产率48%),m.p.82~83℃。实施例二:
5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮的制备:30g(0.167mol)化合物5-羟基-1,3-二噁烷1溶解在300mL无水甲苯中,加入3.91g(0.17mol)金属钠,在N2保护下,反应混合物微微回流,直到金属钠反应完全,将反应液冷却至室温,在搅拌下,慢慢滴加41g(0.245mol)溴乙酸乙酯。室温搅拌3h后,加入500mL甲苯稀释反应液,并倒入150mL冰水中,有机层用无水Na2SO4干燥,除去溶剂后,残余物减压蒸馏,收集190~194℃/2mmHg,得到无色油状物,放置后可以得到结晶的化合物2。将30.5g(0.115mol)化合物2溶解在200mL乙醇中,然后加入1M的NaOH的乙醇溶液200mL,室温搅拌2h。除去溶剂后,将残余物溶解在水中,并用浓盐酸酸化至pH=3。并在室温下搅拌3h后,用少量二氯甲烷洗涤反应液,以除去未反应的原料。除去水后,减压蒸馏,收集150~160℃/1mmHg的馏分,并将此馏分重蒸(b.p.128~132℃/0.07mmHg),得到无色的油状物3(5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮,8.54g,产率48%)。实施例三:
5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮的制备:将10g(0.076mol)的化合物3(5-羟甲基-1,4-二氧六环-2-酮)溶解于150mL无水1,4-二氧六环中,在此溶液中加入3.64g(0.152mol)的氢化钠和12.7g(0.1mol)氯化苄,反应混合物回流12h冷却过滤,将滤液浓缩,残留物减压蒸馏得到化合物4,7.60g(b.p.177~180℃/2mmHg),产率45%。FTIR(cm-1):1745,1378,1109,742,690;1H NMR(CDCl3,ppm):δ3.60~3.75(m,1H,-COO-CH2-CH-),3.80~3.90(m,2H,-COO-CH2-CH-),4.38(s,2H,-OCO-CH2-O-),4.40~4.50(m,2H,-CH2-O-CH2Ph),4.70(s,2H,-CH2-O-CH2Ph),7.15~7.20(m,5H,-C6H5);MS(m/z):222(M+)。
在上述反应中用氢氧化钠或金属钠代替氢化钠,也可得到相同产物。实施例四:
5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮与1,4-二氧六环-2-酮的共聚物的合成:计量的5-苄氧甲基-1,4-二氧六环-2-酮和1,4-二氧六环-2-酮以及引发剂溶液被加入到干燥的玻璃聚合管中,体系反复进行抽真空、充N2过程4次,以除去溶剂,然后在减压条件下进行封管,将其放入恒温油浴中聚合一段时间后取出,得到的聚合物用少量的三氯甲烷溶解,并用大量的甲醇沉淀,过滤,干燥至恒重。