具有功能性侧基的脂肪族聚脂的合成与表征

【作者】 张世平；

【导师】 常建华； 曹阿平；

【作者基本信息】 西北大学 ， 有机化学， 2003， 硕士

【摘要】 随着塑料废弃物对环境污染的日益严重，生物降解性材料的研究引起了越来越多研究者的关注。脂肪族聚酯由于具有优异的生物降解性和生物相容性，因而近几年来已经成为生物材料研究的热点。但是，现有的生物降解性脂肪族聚酯的大分子骨架大多是由高度疏水性的直链性碳链结构组成，分子间作用力弱，且高分子链亲水性差，从而制约了它们在生物医用材料领域的应用。为了解决化学合成的脂肪族生物降解性聚酯的高度疏水性、难以调节亲水/疏水平衡、并且缺乏活性反应位点和导致高分子后改性困难等问题，本论文试图通过在疏水性聚酯的侧链引入亲水羟基以达到对高分子进行改性并改善其亲水性的目的。为此本论文研究探讨了相应的聚合方法，合成了两大类侧基带有亲水羟基的功能性脂肪族聚酯。 第一类脂肪族聚酯的合成通过四步反应来实现。首先合成了一种功能性单体—苄基保护的苹果酸二甲酯。并以此进一步与丁二酸二甲酯、1，4-丁二醇共聚合成了系列聚（丁二酸丁二醇酯-共-苄基苹果酸丁二醇酯）P（BS-co-BBM）。然后，该共聚物在Pd/C催化下氢化去保护，得到侧基带有亲水性羟基的高分子P（BS-co-BM）。¹HNMR和FT-IR证实了高分子的组成。热分析结果表明带有侧羟基的P（BS-co-BM）具有与PBS相近的热稳定性。 第二类聚酯是以丁二酸、富马酸、丁二醇为原料，用溶液聚合的方法合成了一系列高分子量的聚（丁二酸丁二醇酯-共-富马酸丁二醇酯）P（BS-co-BF）。然后在催化剂四氧化锇和N-甲基吗啉-N-氧化物以及水存在下，使高分子链中的不饱和碳碳双键发生氧化双羟基化反应，制备具有亲水性侧羟基的新型功能性高分子。同时对P（BS-co-BF）的晶体结构、热性能、生物降解性进行了表征研究。 聚合单体、高分子的表征方法包括¹H NMR，¹³C NMR，GPC，FT-IR，DSC，TGA，广角X-射线衍射（WAXD），旋光，羟基滴定等。更多还原

【Abstract】 Our aim was to synthesis and characterize copolyesters bearing lateral hydroxyl groups.In this study,we used two methods to realize our imiginations.A series of copolyester poly(butylene succinate-co-benzyl butylene malate) P(BS-co-BBM) have been synthesized with various benzyl butylene malate unit compositions by using a three-step synthetic strategy. Thus, the target linear aliphatic poly(butylene succinate-co-butylene malate) P(BS-co-BM) bearing lateral hydroxyl groups were preliminarily attained through a Pd/C catalyzed hydrogenation to eliminate the benzyl protection groups. In addition, the synthesized copolyesters were systematically characterized by means of NMR, GPC, hydroxyl titration, FT-IR, optical polarimeter and thermal analytical instruments. As a result, the molecular structure dependence of physical properties were discussed for the natural malic acid basedbiodegradable P(BS-co-BBM) and P(BS-co-BM).From starting materials of succinic acid, fumaric acid and 1,4-butanediol, a seriesof poly(butylene succinate-co-butylene fumarate) P(BS-co-BF) bearing various BF comonomer molar contents were synthesized. Subsequently, the carbon double bonds involved in the copolyester main chain were subjected to dihydroxylation with catalyst of osmium tetroxide (OsO4), N-methylmorpholine N-oxide (NMO) and water to prepare novel biodegradable copolyesters bearing hydrophilic hydroxyl pendant groups. In addition.we also characterized the degradation of the polyesters P(BS-co-BF).Moreover, these synthesized copolyesters were further characterized by NMR, GPC, FT-IR, DSC, TGA, WAXD,optical polarimeter and hydroxyl titration.更多还原