1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇及其制备方法和用途 【技术领域】
本发明涉及1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇及其制备方法和用途，属于有机化学领域。
背景技术
脂肪族聚碳酸酯是一类重要的生物可降解/吸收高分子。它具有良好的生物相容性和物理机械性能，而且种类很多，结构可调，聚合物具有广泛的物理、化学和生物学性能，可以满足不同的需要；另一方面，聚碳酸酯降解后生成二氧化碳和中性的二元醇，可避免聚乳酸、聚乙醇酸等在降解过程产生的羧酸类物质所引起的不良效应。因此，生物可降解聚碳酸酯在药物控制释放、体内植入材料、组织工程等方面得到了越来越广泛的应用。
脂肪族聚碳酸酯的合成主要有缩聚和开环聚合两类聚合方法。前者一般不易得到较高分子量。后者除了能得到较高分子量的聚合物外，还可以与其他环状单体共聚，因此就成为合成生物可降解/吸收高分子的最重要的方法之一。常见的聚三亚甲基碳酸酯、聚(2，2-二甲基三亚甲基碳酸酯)等就是通过开环聚合得到的。为了进一步发展生物可降解/吸收聚碳酸酯，重要的途径之一就是设计和合成结构新颖的环状碳酸酯单体。环状碳酸酯单体一般有五员环和六员环，但是五员环碳酸酯单体开环聚合时或多或少会发生二氧化碳现象。因此人们主要使用六员环碳酸酯单体来合成脂肪族聚碳酸酯。
含可功能化的侧基的聚碳酸酯的单体在实践上有重要地意义。它通过开环聚合反应和后续反应可以将药物或其他生物活性物质通过共价键结合起来，形成高分子药物体系；而且通过其他改性，可以使得高分子具有广泛的物理、化学和生物学性能，如改善聚合物的亲水性、生物相容性和生物降解等性能，以满足不同的需要。目前可功能化聚碳酸酯的合成与应用研究正日益受到人们的关注，人们已合成了主链含糖结构单元以及引入各种类型如羟基、氨基、酯基、羧酸等可功能化侧基的聚碳酸酯。但是这些聚合物的分子量一般不会太高，玻璃化温度也不高，机械物理性能和生物相容性都值得改善。因此，需要设计和合成结构新颖含其他功能基的聚碳酸酯。
合成结构新颖的六员环碳酸酯单体，最主要就是合成结构新颖的1，3-丙二醇类化合物。
【发明内容】
本发明的目的就是提供酮羰基用乙二醇保护的二羟基丙酮，也就是1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇及其制备方法和用途。根据本发明所得的1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇可用于合成含可功能化侧基的生物可降解/吸收脂肪族聚碳酸酯的六员环碳酸酯单体。
为实现以上目的所采取的技术措施：
1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇，其结构式为：
本发明还提供了1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇的制备方法，将1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸乙酯在0-70℃、醚类溶剂中用氢化锂铝还原制得1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇。
上述反应所用原料1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸乙酯，可以采用市售产品，也可由相应的丙酮二酸乙酯用已知方法与卤代乙醇在碳酸钾存在下或与乙二醇在酸催化下反应制得，而丙酮二酸乙酯可以用已知方法由丙二酸二乙酯在硝酸铈铵催化下经氧气氧化得到。
在上述还原反应中，所用溶剂优选乙醚或四氢呋喃，四氢呋喃最好；反应优选在室温下进行，更优选25-40℃。
1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇为粘稠的液体，沸点为130-2℃/35Pa，其结构经红外光谱(FTIR)，氢核磁共振谱(1HNMR)证实。
采用本发明所达到的有益效果：
本发明所得的1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇为一新的1，3-丙二醇类物质，即酮羰基用乙二醇保护的二羟基丙酮，而通过乙二醇与二羟基丙酮在酸催化下很难得到。
本发明所得的1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇可用作合成生物可降解/吸收脂肪族聚碳酸酯的原料。而且根据本发明合成的聚碳酸酯降解产物无毒，同时具有良好的生物相容性和物理机械性能，而且还可功能化，因此在药物控制释放、体内植入材料、组织工程以及基因治疗等领域有重要的实践意义。
本发明所得的1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇还可用于其他聚酯类高分子的合成。
具体实施方式：
下面结合实例对本发明作进一步说明：
实例一：
30℃下，在氩气气氛中向含有11.88克(0.31摩尔)氢化锂铝的300毫升无水的四氢呋喃悬浮液中缓慢加入(最好在2小时内加完)含50.0克(0.23摩尔)1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸二乙酯的200毫升的四氢呋喃溶液，然后再反应2小时，加入50毫升的乙酸乙酯以分解过量的氢化锂铝，再加入50毫升水，继续反应2小时。过滤，用100毫升四氢呋喃洗涤固体3次，合并滤液并用无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，残留液减压蒸馏，收集130-2℃/35Pa的馏分，得22.54克无色或淡黄色粘稠液体1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇，产率为73％。红外光谱(FTIR)：3399cm-1(OH)，1058cm-1(vs，C-O-C).核磁共振谱(1HNMR(CDCl3))：δ＝3.93ppm(4H，s，CH2OCOCH2)，3.52pmm(4H，s，OCH2CH2O)，3.44pmm(2H，b，CH2OH).
实例二：
室温下，在氩气气氛中向含有11.88克(0.31摩尔)氢化锂铝的300毫升无水乙醚悬浮液中缓慢加入(在2小时内加完)含50.0克(0.23摩尔)1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸二乙酯的200毫升无水乙醚，然后再反应2小时，加入50毫升的乙酸乙酯以分解过量的氢化锂铝，再加入50毫升水，继续反应2小时。过滤，用100毫升乙醚洗涤固体3次，所得滤液用无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，残留液减压蒸馏，收集130-2℃/35Pa的馏分，得19.54克无色或淡黄色粘稠液体1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇，产率为47％。
实例三：1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇作为原料合成2，2-二亚甲基二氧基-1，3-丙二醇碳酸酯
在0℃时，向含有13.40克(0.1摩尔)1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇和22.80克(0.21摩尔)氯甲酸乙酯的500毫升的无水四氢呋喃混合液中缓慢加入(最好在2小时内加完)含有22.6克(0.1摩尔)三乙胺的50毫升的无水四氢呋喃混合液，然后在室温继续反应2小时。反应结束后过滤，滤液浓缩得到残留物，再用乙酸乙酯重结晶得到白色针状晶体2，2-二亚甲基二氧基-1，3-丙二醇碳酸酯，产率47％。