羧酸双环胍催化功能氨基酸-乳酸吗啉二酮活性及立构专一性开环聚合研究

生物降解聚合物受控合成是今年国际上重视的课题。本项目拟：1.合成乙酸双环胍、乙醇酸双环胍、乳酸双环胍；2. 合成 (3S, 6SR)-型丝氨酸-乳酸吗啉二酮、赖氨酸-乳酸吗啉二酮、谷氨酸-乳酸吗啉二酮，再用微分重结晶拆分法制备(3S, 6S)-型丝氨酸-乳酸吗啉二酮、赖氨酸-乳酸吗啉二酮、谷氨酸-乳酸吗啉二酮；3. 用羧酸双环胍催化三种(3S, 6S)-吗啉二酮的活性及立构专一性开环聚合；三种(3S, 6S)-吗啉二酮与L-丙交酯的活性及立构专一性共聚合；三种(3S, 6SR)-功能氨基酸-乳酸吗啉二酮与D,L-丙交酯的活性开环共聚合。4. 研究聚合反应动力学、引发与增长活性物种本质与结构、聚合物性能与立构，阐明聚合反应机理；实现吗啉二酮与丙交酯活性共聚合的方法；实现(3S, 6S)-吗啉二酮与L-丙交酯立构专一性开环共聚合的方法；5. 合成优良性能乳酸-功能氨基酸共聚物并开发其应用。

采用无毒、无金属催化剂实现生物降解聚合物的受控合成是当今国际高分子科学界重视的前沿研究领域之一。双亲性乳酸-氨基酸共聚物在新型控释/靶向药物及生物医学组织工程领域有重要用途。目前国内外通常采用辛酸亚锡催化开环聚合法合成生物降解性聚合物。但是，国内外研究证明：（1）辛酸亚锡不能催化乳酸-功能氨基酸吗啉-2,5-二酮的开环均聚；（2）辛酸亚锡对丙交脂及乳酸-功能氨基酸吗啉-2,5-二酮共聚合反应的催化性能低劣，共聚合反应可控性差。.本项目：（1）首次合成了三种仿生型羧酸双环胍（乳酸双环胍TBDL,乙醇酸双环胍TBDG，醋酸双环胍TBDA）；（2）三种乳酸-功能氨基酸吗啉-2,5-二酮[乳酸-丝氨酸，（3S,6S）-BMMD；乳酸-赖氨酸吗啉-2,5-二酮BAMD；乳酸-谷氨酸吗啉-2,5-二酮（3S,6S）-BCEMD，（3S,6RS）-BCEMD；（3RS,6RS）-BCEMD]；（3）利用所合成仿生有机胍催化剂TBDA成功地实现了所合成乳酸-丝氨酸吗啉-2,5-二酮，（3S,6S）-BMMD与L-丙交脂（LLA）的受控共聚合反应，所合成共聚物组成与预设计值吻合（丝氨酸摩尔分数Fser 1.35%，3.57%，5.41%）。（4）利用所合成仿生有机胍催化剂成功地实现了LLA与所合成乳酸-谷氨酸吗啉二酮BCEMD、乳酸-赖氨酸吗啉二酮BAMD的受控开环共聚合，聚合反应单体转化率高（≥95%），共聚物产率高（＞93%），分子量分布窄（PDI＜1.5），分子量可控（Mr≤30,000）。（4）研究了聚合反应动力学，增长活性物种本质，聚合物立构规整度，提出了对聚合反应机理的创新性见解。（5）和用仿生有机胍催化剂，国内外首次实现了L-乳酸的等规缩聚，所合成聚乳酸具有高等规度（97.8-99.5%）。高光学纯度（e.e. 96.1-98.7%）。这一成果具有重大实际应用前景。