本发明属于高分子化学，具体来说，涉及一类分子中含有一个或多个巯基官能团的生物可降解聚酯类高分子材料及其合成方法
背景技术：
1、巯基，又称氢硫基或硫醇基，是由一个硫原子和一个氢原子相连组成的负一价官能团，化学式为-sh。巯基端连接不同的基团，则有机物所属的类别不同，如硫醇(r-sh)、硫酚(ar-sh)。巯基是一类重要的含硫官能团，在生物、医药、功能化材料等领域都有十分重要的地位。大部分生物活性巯基化合物如谷胱甘肽、半胱氨酸等在维持生命体氧化还原平衡和酶活性等方面都有十分重要的作用，近年来随着路易斯酸碱理论的发展，巯基功能化材料也成为新材料研发的重要类型之一。含巯基材料因具有螯合功能基团而被广泛研究并应用于重金属离子(au、hg、cd等)的去除、分离富集等领域中。巯基化合物因其是一类重要的工业原料和重要的医药中间体而受到人们的广泛关注，研究开发其制备技术成为开发该系列化合物的重点。
2、近年来，开发生物可降解的合成高分子替代传统的不可降解的通用塑料，成为未来从根本上解决白色污染，减少碳排放，合理有效利用生物质和化石资源，改善生态环境，让高分子材料更广泛合理为人类服务的最有效解决方案。聚己内酯(ε-polycaprolactone,ε-pcl)是一种ε-己内酯(ε-cl)开环聚合制备的脂肪族聚酯，由此制成的生物可降解塑料，具有较大的延展性和生物相容性，能够在降解过程中较易于降解。聚乳酸(poly(lacticacid),pla)是以乳酸(lactic acid)或者丙交酯(lactide，la)为单体聚合而成，是一种刚性的生物可降解塑料，具有较高的强度和良好的透明性，能够在各种生物体之间进行相容，在纺织、3d打印、生物医疗等领域有着广阔的应用前景。pla主要是由可再生植物资源，通过微生物发酵而得，由此可见，其原料丰富且无污染，生产成本低廉，十分适用于大批量的生产和大规模的运用。聚乙醇酸(poly(glycolic acid),pga)是由乙醇酸(glycolic acid)或乙醇酸甲酯缩聚得到，最早于1995年由吴羽公司工业化生产，后杜邦与其合作于2008年建设4000t/a的产能。另外一种工艺则同聚乳酸工艺基本类似，第一步将乙醇酸脱水合成低分子量聚乙醇酸，后在高温高真空下裂解得到乙交酯(glycolide，ga)，第二步乙交酯在引发剂作用下开环聚合，得到高分子量聚合物。相比于其他降解塑料，pga降解性能优异，并且机械强度高、阻隔性能好，但韧性不足，加工窗口窄，多与其他材料复合使用。聚乙交酯-丙交酯-ε-己内酯三元共聚物是一种优异的药物载体材料，如果能在其分子内部引入活性官能团，则便于其与小分子药物，多肽，以及荧光底物共价接枝。
技术实现思路
1、本发明的主要目的是提供一种分子中含有一个或多个巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成
2、本发明中的聚酯类生物可降解高分子材料具体指的是聚乙交酯(pga，又称聚乙醇酸)、聚丙交酯(pla，又称聚乳酸)、聚己内酯(ε-pcl)以及它们的共聚物和衍生物。
3、分子中含有一个或多个巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成，是通过含有巯基结构的引发剂，引发乙交酯(ga)、丙交酯(la)、己内酯(ε-cl)和他们的衍生物，通过开环聚合反应制备。
4、本发明中的丙交酯(la)单体，可以是手性的左旋丙交酯(l-lactide)和/或右旋丙交酯(d-lactide)。
5、本发明中的含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料，其中乳酸链段分子链可以是手性的纯l型，纯d型，部分手性的l、d混合型，以及内消旋的d、l型。
6、本发明中的含有巯基结构的引发剂分子，如图1中所示，其分子中含有能够引发乙交酯(ga)、丙交酯(la)、己内酯(ε-cl)开环聚合反应的活性基团，即羟基，羧基和胺基三类中的至少一种。其分子可以是脂肪类的(例如：sh-1～sh-6)，芳香类的(例如：sh-7～sh-11)和多肽类的(sh-27)。含有巯基结构的引发剂分子中可以含有两个羟基引发基团(sh-11，sh-15，sh-16，sh-23)，含有两个羧基引发基团(sh-19，sh-20)，含有两个巯基(sh-20，sh-23)。其中引发剂分子中至少有一个羟基、胺基或者羧基取代基与巯基相连，分子结构如下所示：
7、
8、本发明中的乙交酯(ga)、丙交酯(la)和ε-己内酯(ε-cl)这三种聚酯类单体的开环聚合反应，可以是溶液聚合或者本体聚合。
9、本发明中的含巯基聚酯类生物医用高分子材料可以是无规(图2a和c)或者嵌段(图2b和d)结构，示意图具体如图2a～d中所示，可以通过聚酯单体la、ga和ε-cl的加料方式来调节(图2e～h)。
10、本发明中的含有一个或多个巯基的生物可降解聚酯类高分子材料，其数均分子量可以在mn＝1000-25000之间调控，作为优选，mn＝2000-10000，分子量分布pdi＝1.1-3.5。
11、本发明中的单体开环聚合反应催化剂，可以是金属有机盐类，例如：三氟甲烷磺酸锡(ii)；有机胺类，例如：1,5,7-三氮双环[4.4.0]癸-5-烯(tbd)，1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)，4-二甲氨基吡啶(dmap)；硫脲类，例如：{[3,5-双(三氟甲基)苯基]氨基}{[(1s,2s)-2-(二甲基氨基)环己基]氨基}甲硫酮；二元协同催化体系，例如：n-苯基-1-{[4-(三氟甲基)苯基]氨基}甲烷酰胺和tbd或者dbu复配得到的碱/脲催化体系。
12、本发明中的乙交酯(ga)、丙交酯(la)和ε-己内酯(ε-cl)这三种聚酯类单体的开环聚合反应溶剂，可以是四氢呋喃(thf)，n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，二甲基亚砜(dmso)，n-甲基吡咯烷酮(nmp)，甲苯，苯，二甲苯，氯仿，二氯甲烷。
13、本发明中的单体开环聚合反应温度，可以在-50至50℃之间调节。
14、本发明中的乙交酯(ga)、丙交酯(la)和ε-己内酯(ε-cl)这三种聚酯类单体开环聚合反应中，引发剂(initiator)与(la+ga+ε-cl)总单体(monomer)的摩尔比例(initiator/monomer)，可以在摩尔比1/10～1/200之间调节。
15、本发明中的乙交酯(ga)、丙交酯(la)和ε-己内酯(ε-cl)这三种聚酯类单体开环聚合反应中，催化剂(catalyst)与(la+ga+ε-cl)总单体(monomer)的摩尔比例(catalyst/monomer)，可以在摩尔比1/10至1/2000之间调节。
16、本发明中的乙交酯(ga)、丙交酯(la)和ε-己内酯(ε-cl)这三种聚酯类单体开环聚合反应的(la+ga+ε-cl)总单体(monomer)浓度，可以在0.1mol/l至5mol/l之间调节。本发明的有益效果为：
17、(1)可以通过含有巯基引发剂分子的选择，调控巯基在聚乙交酯-丙交酯-ε-己内酯三元共聚物中的位置，具体来说，当巯基结构引发剂分子中只含有一个羟基(胺基或者羧基)官能团时，最终巯基位于整个分子链的端部；当巯基结构引发剂分子中含有两个以上的羟基(胺基或者羧基)官能团时，最终巯基位于整个分子链的中间。
18、(2)该方法可以得到一系列不同拓扑结构(例如：无规，嵌段)的带有巯基/二硫键官能团的聚乙交酯-丙交酯-ε-己内酯三元共聚物分子。
1.一种含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成方法，其特征在于，聚酯分子丙交酯、乙交酯和ε-己内酯三种单体的无规共聚物或者嵌段共聚物，巯基能够位于分子链的端基或者中间部分。
2.根据权利要求1所述的含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成方法，其中，通过带有羟基、胺基或者羧基取代基的含有巯基结构的引发剂分子，在催化剂作用下，引发乙交酯（glycolide），左旋丙交酯（l-lactide），右旋丙交酯（d-lactide）和ε-己内酯（ε-caprolactone）聚合得到。
3.根据权利要求2所述的含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成方法，其中引发剂分子中至少有一个羟基、胺基或者羧基取代基与巯基相连，分子结构如下所示：
4.根据权利要求3所述的含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成方法，其中引发剂分子与乙交酯、丙交酯和ε-己内酯总单体的摩尔比为1/10~1/200。
5.根据权利要求2所述的含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成方法，其中聚酯聚合反应所用的催化剂，是金属有机盐类、有机胺类、硫脲类或者二元协同催化体系；其中金属有机盐类为三氟甲烷磺酸锡(ii)；有机胺类选自1,5,7-三氮双环[4.4.0]癸-5-烯（tbd），1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯（dbu），4-二甲氨基吡啶（dmap）；硫脲类为{[3,5-双(三氟甲基)苯基]氨基}{[(1s,2s)-2-(二甲基氨基)环己基]氨基}甲硫酮；二元协同催化体系为n-苯基-1-{[4-(三氟甲基)苯基]氨基}甲烷酰胺和tbd或者dbu复配得到的碱/脲催化体系。
6.根据权利要求5所述的含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成方法，其中聚酯聚合反应的催化剂与乙交酯，丙交酯和ε-己内酯的总单体摩尔比为1/10至1/2000。
7.根据权利要求2所述的含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成方法，其中引发剂引发乙交酯，丙交酯和ε-己内酯的聚合，采用本体聚合或者溶液聚合，溶液聚合的溶剂为四氢呋喃（thf），n, n-二甲基甲酰胺（dmf），二甲基亚砜（dmso），n-甲基吡咯烷酮（nmp），甲苯，苯，二甲苯，氯仿或者二氯甲烷。
8.根据权利要求7所述的含巯基的生物可降解聚酯类高分子材料的合成方法，其中引发剂引发乙交酯，左旋丙交酯（l-lactide），右旋丙交酯（d-lactide）和ε-己内酯的聚合温度，为-50至50℃之间。
