一种高聚合度的聚L-丙氨酸的合成方法与流程

本发明涉及聚合物，尤其涉及一种高聚合度的聚l-丙氨酸的合成方法。

背景技术：

1、聚氨基酸是一类重要的功能性高分子，具有低毒、生物相容性好、可生物降解、容易被机体吸收、代谢等优点，已在食品、医药、农业和工业领域得到广泛应用。医学领域中可用于医疗缝合线、药物控释、人造皮肤等方面；农业生产方面可用作肥料以及杀虫剂的添加剂等；工业上既可以用来制造合成纤维、皮革、食品包装膜，也可以制造提包、家具、皮衣和鞋等。在注重环保、强调可持续发展的今天，这种来自生物的可降解型功能高分子材料的生产及应用将会获得更大的发展。

2、聚氨基酸作为生物聚合物，其分子量和用途直接关联。聚氨基酸合成方法中，由氨基酸与光气反应生成氨基酸n-羧酸酐(ncan)后再开环聚合，产物主链类似于聚酰胺结构：

3、

4、ncan法开环聚合得到的聚氨基酸相对分子质量较易控制，相对分子质量也较大，才能产生具有可纺性和成膜性的高聚物。继1951年robert neal macdonald等用α-氨基酸-ncan合成出高相对分子质量的聚合物后，该法已广泛用于聚氨基酸的合成之中。

5、聚氨基酸目前报道较多的是聚谷氨酸、聚天冬氨酸和聚亮氨酸，而作为丝蛋白中最主要的聚丙胺酸的相关研究报道甚少。近年来，丝蛋白作为天然生物医用高分子材料的应用研究受到广泛关注，丝蛋白实际上是由不同氨基酸单元(主要是丙氨酸和甘氨酸单元)组成的链段共聚物。人们采用化学合成手段，在分子主链或侧链中引入β-折叠片、聚丙氨酸链段或者螺旋结构，最终合成出主链仿生链段共聚物或者侧链仿生聚合物，从而丰富了天然蜘蛛丝仿生材料的研究内容。然而，所得仿生链段共聚物的分子量与天然蛛丝蛋白的分子量相比低很多，导致最终合成的仿生材料性能和天然蛛丝相差较大。王庭慰等报道了用丙氨酸的四氢呋喃悬浮液在0℃下缓慢通入过量的干燥光气后升温至30℃合成得到了l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐(l-ala-ncan)，用硝基苯作溶剂、三乙胺作引发剂制得l-丙氨酸聚合物，得到的产品聚合度不高，特性黏度仅为[η]＝0.83dl/g。

6、可见，现有技术中的聚丙氨酸产品的聚合度不高，且该方法使用了硝基苯这种易爆溶剂，存在一定风险。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种高聚合度的聚l-丙氨酸的合成方法，通过向ncan反应体系中引入氟化醇类溶剂，获得高聚合度的聚l-丙氨酸。

2、本发明提出的聚l-丙氨酸的合成方法，是在引发剂的存在下，以氟化醇类化合物为溶剂，l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐开环聚合反应生成聚l-丙氨酸。

3、本发明中，l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐的来源不限，可采用现有方法如光气法制备得到。

4、优选地，所述氟化醇类化合物包括六氟异丙醇、4-氟苄醇、2,6-二氟苄基醇、4-(三氟甲基)苄醇、五氟苄醇中的至少一种；优选为4-氟苄醇、2,6-二氟苄基醇、4-(三氟甲基)苄醇、五氟苄醇、六氟异丙醇中的至少一种。

5、在本发明中，氟化醇类化合物包括但并不仅限于上述化合物。氟化醇类对于产物聚l-丙氨酸具有较好的溶解度。

6、优选地，所述引发剂为三乙胺或正丁胺或其组合。

7、优选地，所述l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐和溶剂的质量比为1：10～50；优选1：20～40。

8、优选地，所述l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐和引发剂的摩尔比为1：10～60；优选1：30～50。

9、优选地，所述开环聚合反应的反应温度为10～80℃、反应时间为2～10h；优选反应温度为20～50℃，反应时间为4～8h。

10、优选地，具体包括以下步骤：

11、s1、向反应容器中加入l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐和氟化醇类化合物，再加入引发剂，水浴恒温加热，搅拌反应；

12、s2、向s1的反应体系中加入无水乙醇终止反应，得到白色悬浊液；

13、s3、将悬浊液抽滤，用乙酸乙酯浸泡、洗涤，真空干燥，即得聚l-丙氨酸。

14、本发明的另一个目的在于提供一种采用上述方法制备得到的高聚合度的聚l-丙氨酸。

15、有益效果：本发明通过向ncan反应体系中引入氟化醇类溶剂，除增加产物的溶解度外，可能还起到催化反应的作用，从而制得高聚合度的聚l-丙氨酸，其分子量高，特性黏度[η]可达1.58dl/g，且收率高。本发明通过氟化醇类溶剂的使用解决了产物溶解度差的问题，同时避免了易爆试剂硝基苯的使用，工艺更安全，更可靠；且聚l-丙氨酸聚合度高，分子量高，对于后续材料方面的应用提供了很好的支撑。

技术特征：

1.一种高聚合度的聚l-丙氨酸的合成方法，其特征在于，在引发剂的存在下，以氟化醇类化合物为溶剂，l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐开环聚合反应生成聚l-丙氨酸。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述氟化醇类化合物包括六氟异丙醇、4-氟苄醇、2,6-二氟苄基醇、4-(三氟甲基)苄醇、五氟苄醇中的至少一种；优选为4-氟苄醇、2,6-二氟苄基醇、4-(三氟甲基)苄醇、五氟苄醇、六氟异丙醇中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述引发剂为三乙胺或正丁胺或其组合。

4.根据权利要求1-3任一项所述方法，其特征在于，所述l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐和溶剂的质量比为1：10～50；优选1：20～40。

5.根据权利要求1-4任一项所述方法，其特征在于，所述l-丙氨酸-n-羧基-环内酸酐和引发剂的摩尔比为1：10～60；优选1：30～50。

6.根据权利要求1-5任一项所述方法，其特征在于，所述开环聚合反应的反应温度为10～80℃、反应时间为2～10h；优选反应温度为20～50℃，反应时间为4～8h。

7.根据权利要求1-6任一项所述方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求1-7任一项所述方法制备的聚l-丙氨酸。

技术总结本发明公开了一种高聚合度的聚L‑丙氨酸的合成方法，是在引发剂的存在下，以氟化醇类化合物为溶剂，L‑丙氨酸‑N‑羧基‑环内酸酐开环聚合反应生成聚L‑丙氨酸。本发明通过引入氟化醇类溶剂，增加产物的溶解度，还起到催化作用，制得的聚L‑丙氨酸聚合度高，分子量高，对于后续材料方面的应用提供了很好的支撑。技术研发人员：江俊,瞿杰,唐金磊受保护的技术使用者：安徽华恒生物科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17