專利名稱：1，3－二氧戊烷－2，2－二甲醇及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇及其制備方法和用途，屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脂肪族聚碳酸酯是一類重要的生物可降解/吸收高分子。它具有良好的生物相容性和物理機(jī)械性能，而且種類很多，結(jié)構(gòu)可調(diào)，聚合物具有廣泛的物理、化學(xué)和生物學(xué)性能，可以滿足不同的需要；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、聚乙醇酸等在降解過(guò)程產(chǎn)生的羧酸類物質(zhì)所引起的不良效應(yīng)。因此，生物可降解聚碳酸酯在藥物控制釋放、體內(nèi)植入材料、組織工程等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
脂肪族聚碳酸酯的合成主要有縮聚和開環(huán)聚合兩類聚合方法。前者一般不易得到較高分子量。后者除了能得到較高分子量的聚合物外，還可以與其他環(huán)狀單體共聚，因此就成為合成生物可降解/吸收高分子的最重要的方法之一。常見的聚三亞甲基碳酸酯、聚(2，2-二甲基三亞甲基碳酸酯)等就是通過(guò)開環(huán)聚合得到的。為了進(jìn)一步發(fā)展生物可降解/吸收聚碳酸酯，重要的途徑之一就是設(shè)計(jì)和合成結(jié)構(gòu)新穎的環(huán)狀碳酸酯單體。環(huán)狀碳酸酯單體一般有五員環(huán)和六員環(huán)，但是五員環(huán)碳酸酯單體開環(huán)聚合時(shí)或多或少會(huì)發(fā)生二氧化碳現(xiàn)象。因此人們主要使用六員環(huán)碳酸酯單體來(lái)合成脂肪族聚碳酸酯。
含可功能化的側(cè)基的聚碳酸酯的單體在實(shí)踐上有重要的意義。它通過(guò)開環(huán)聚合反應(yīng)和后續(xù)反應(yīng)可以將藥物或其他生物活性物質(zhì)通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合起來(lái)，形成高分子藥物體系；而且通過(guò)其他改性，可以使得高分子具有廣泛的物理、化學(xué)和生物學(xué)性能，如改善聚合物的親水性、生物相容性和生物降解等性能，以滿足不同的需要。目前可功能化聚碳酸酯的合成與應(yīng)用研究正日益受到人們的關(guān)注，人們已合成了主鏈含糖結(jié)構(gòu)單元以及引入各種類型如羥基、氨基、酯基、羧酸等可功能化側(cè)基的聚碳酸酯。但是這些聚合物的分子量一般不會(huì)太高，玻璃化溫度也不高，機(jī)械物理性能和生物相容性都值得改善。因此，需要設(shè)計(jì)和合成結(jié)構(gòu)新穎含其他功能基的聚碳酸酯。
合成結(jié)構(gòu)新穎的六員環(huán)碳酸酯單體，最主要就是合成結(jié)構(gòu)新穎的1，3-丙二醇類化合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供酮羰基用乙二醇保護(hù)的二羥基丙酮，也就是1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇及其制備方法和用途。根據(jù)本發(fā)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側(cè)基的生物可降解/吸收脂肪族聚碳酸酯的六員環(huán)碳酸酯單體。
為實(shí)現(xiàn)以上目的所采取的技術(shù)措施1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇，其結(jié)構(gòu)式為 本發(fā)明還提供了1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇的制備方法，將1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸乙酯在0-70℃、醚類溶劑中用氫化鋰鋁還原制得1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇。
上述反應(yīng)所用原料1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸乙酯，可以采用市售產(chǎn)品，也可由相應(yīng)的丙酮二酸乙酯用已知方法與鹵代乙醇在碳酸鉀存在下或與乙二醇在酸催化下反應(yīng)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鈰銨催化下經(jīng)氧氣氧化得到。
在上述還原反應(yīng)中，所用溶劑優(yōu)選乙醚或四氫呋喃，四氫呋喃最好；反應(yīng)優(yōu)選在室溫下進(jìn)行，更優(yōu)選25-40℃。
1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇為粘稠的液體，沸點(diǎn)為130-2℃/35Pa，其結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜(FTIR)，氫核磁共振譜(1HNMR)證實(shí)。
采用本發(fā)明所達(dá)到的有益效果本發(fā)明所得的1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇為一新的1，3-丙二醇類物質(zhì)，即酮羰基用乙二醇保護(hù)的二羥基丙酮，而通過(guò)乙二醇與二羥基丙酮在酸催化下很難得到。
本發(fā)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。而且根據(jù)本發(fā)明合成的聚碳酸酯降解產(chǎn)物無(wú)毒，同時(shí)具有良好的生物相容性和物理機(jī)械性能，而且還可功能化，因此在藥物控制釋放、體內(nèi)植入材料、組織工程以及基因治療等領(lǐng)域有重要的實(shí)踐意義。
本發(fā)明所得的1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇還可用于其他聚酯類高分子的合成。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)例一30℃下，在氬氣氣氛中向含有11.88克(0.31摩爾)氫化鋰鋁的300毫升無(wú)水的四氫呋喃懸浮液中緩慢加入(最好在2小時(shí)內(nèi)加完)含50.0克(0.23摩爾)1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸二乙酯的200毫升的四氫呋喃溶液，然后再反應(yīng)2小時(shí)，加入50毫升的乙酸乙酯以分解過(guò)量的氫化鋰鋁，再加入50毫升水，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)。過(guò)濾，用100毫升四氫呋喃洗滌固體3次，合并濾液并用無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑，殘留液減壓蒸餾，收集130-2℃/35Pa的餾分，得22.54克無(wú)色或淡黃色粘稠液體1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇，產(chǎn)率為73％。紅外光譜(FTIR)3399cm-1(OH)，1058cm-1(vs，C-O-C).核磁共振譜(1HNMR(CDCl3))δ＝3.93ppm(4H，s，CH2OCOCH2)，3.52pmm(4H，s，OCH2CH2O)，3.44pmm(2H，b，CH2OH).
實(shí)例二室溫下，在氬氣氣氛中向含有11.88克(0.31摩爾)氫化鋰鋁的300毫升無(wú)水乙醚懸浮液中緩慢加入(在2小時(shí)內(nèi)加完)含50.0克(0.23摩爾)1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸二乙酯的200毫升無(wú)水乙醚，然后再反應(yīng)2小時(shí)，加入50毫升的乙酸乙酯以分解過(guò)量的氫化鋰鋁，再加入50毫升水，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)。過(guò)濾，用100毫升乙醚洗滌固體3次，所得濾液用無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸去溶劑，殘留液減壓蒸餾，收集130-2℃/35Pa的餾分，得19.54克無(wú)色或淡黃色粘稠液體1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇，產(chǎn)率為47％。
實(shí)例三1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇作為原料合成2，2-二亞甲基二氧基-1，3-丙二醇碳酸酯在0℃時(shí)，向含有13.40克(0.1摩爾)1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇和22.80克(0.21摩爾)氯甲酸乙酯的500毫升的無(wú)水四氫呋喃混合液中緩慢加入(最好在2小時(shí)內(nèi)加完)含有22.6克(0.1摩爾)三乙胺的50毫升的無(wú)水四氫呋喃混合液，然后在室溫繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾，濾液濃縮得到殘留物，再用乙酸乙酯重結(jié)晶得到白色針狀晶體2，2-二亞甲基二氧基-1，3-丙二醇碳酸酯，產(chǎn)率47％。
權(quán)利要求
1. 1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇，其結(jié)構(gòu)式為
2.權(quán)利要求1所述1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇的制備方法，其特征是將1，3-二氧戊烷-2，2-二甲酸乙酯在0-70℃、醚類溶劑中用氫化鋰鋁還原制得1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所用溶劑為乙醚或四氫呋喃。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征是還原反應(yīng)時(shí)溫度為25-40℃。
5.1，3-二氧戊烷-2，2-二甲醇作為原料在合成含可功能化的側(cè)基的聚碳酸酯的單體2，2-二亞甲基二氧基-1，3-丙二醇碳酸酯中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及1，3－二氧戊烷－2，2－二甲醇及其制備方法，將1，3－二氧戊烷－2，2－二甲酸乙酯用氫化鋰鋁還原制得1，3－二氧戊烷－2，2－二甲醇。本發(fā)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。本發(fā)明所得的1，3－二氧戊烷－2，2－二甲醇還可用于其他聚酯類高分子的合成。
文檔編號(hào)C07D317/20GK1562997SQ20041001290
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者卓仁禧, 汪連生, 程巳雪 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)