兼具温度敏感性和生物降解性的脂肪族聚碳酸酯的设计与合成

Design and synthesis a new class of temperature-sensitive and degradable polymers with carbonate ester bond structure for hydrolysis on main chain and oligo(ethylene glycol) for temperature-sensitivity on side chain. These designed polymers collect many features in their macromolecular structure, such as biodegradability, temperature-sensitivity, and immunogenicity specific to poly(ethylene glycol) and so on. By adjusting pendant groups, the carbonate homopolymers with lower critical solution temperature（LCST）near the body temperature will be synthesized. And by tuning copolymerization composition, the random copolymers with quantatitive controlled LCST will be synthesized. This work will provide a new class of temperature-sensitive and degradable polymers for biology, medicine and other related fields, in particular, for in vivo implantation field.

设计并合成一类新型的温度敏感性可降解聚合物，其主链为可水解的碳酸酯键结构，侧链为温度敏感的低聚乙二醇链段。该分子设计可以在同一分子链上集合诸多特性和性能优势，比如可生物降解性、温度敏感性、以及聚乙二醇所特有的免疫原性等。通过调整侧链结构，得到低临界溶解温度（LCST）在人体温度附近的碳酸酯均聚物；通过调节共聚组成，得到LCST特性定量可控的无规共聚物。本项目将为生物、医学等相关领域提供一类全新的，特别是在体内植入领域有潜在用途的温敏性可降解聚合物。

含功能化侧基的可降解聚合物的合成与应用是目前生物生物医用研究的热点之一。生物可降解聚合物功能化的普遍思路就是设计新型的具有特殊功能基团的单体以及其开环聚合后的官能化改性。本项目提出了可生物降解聚合物功能化设计的新策略，并据此设计和合成了聚(甲氧基二乙二醇缩水甘油醚-丁二酸酐) [P(MEEMO-SA)]和以三羟甲基丙烷/乙烷为母体，通过醚键连接的功能基团的两类功能化的生物可降解脂肪族聚碳酸酯：含聚乙二醇侧链和含烯丙基侧链的聚碳酸酯。通过1H-NMR、13C-NMR、GPC等手段对上述功能性可降解聚合物的化学结构、分子量、分子量分布等进行了系统的表征和研究。. 首先，作为探索性研究，本项目改进了甲氧基低聚乙二醇缩水甘油醚单体合成的文献方法，使环氧单体得以简便、大量地进行制备。以[P(MEEMO-SA)]为研究对象，系统考察了不同因素对聚合行为的影响，筛选出了共聚物的适宜制备条件，确定了共聚物的端基结构，并提出了可能的聚合机理。. 其次，采用比文献路线简化二步的合成路线，以氧杂环丁烷为中间体，以远高于文献的产率制备了6种具有不同烷基和聚乙二醇侧链的碳酸酯单体，并对单体合成工艺进行了探讨，得到了适合该单体大量制备的工艺条件。本项目进一步研究了所合成的6种含聚乙二醇侧链的碳酸酯单体的本体开环聚合，筛选出适合该类单体开环聚合的有效催化剂，并对所合成的6种含聚乙二醇侧链的聚碳酸酯的水溶性进行了检测，得到了三种完全水溶的生物可降解脂肪族聚碳酸酯。. 再次，以三羟甲基丙烷为原料，先保护两个羟基，再对剩余羟基烯丙醚化，脱保护后低温关环的路线，合成了含烯丙基侧链的碳酸酯单体，四步总产率高达58.2%。采用不同种类的催化剂，研究了含烯丙基侧链的碳酸酯单体的本体开环聚合，其中胺类催化剂可以实现对聚合产物分子量的可控。