一種開環(huán)聚合制備ε-聚賴氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚合物合成方法學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種開環(huán)聚合制備e -聚賴氨酸的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 賴氨酸的聚合物中，由于與羧基縮合的氨基的位置不同，聚合物有a和e兩種形 式（圖1)。a -聚賴氨酸（a -PL)是由賴氨酸的N-羧酸酐（NCA)單體，通過開環(huán)聚合制 得。過渡金屬引發(fā)的賴氨酸NCA單體開環(huán)聚合，可以合成得到分子量及其分布可控的a -聚 賴氨酸，但a-聚賴氨酸的細胞毒性，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。由微生物發(fā)酵法制得的e-聚 賴氨酸（e -PL)，安全無毒、可生物降解并具有優(yōu)異的抗菌性能，已被美國食品藥品監(jiān)督局 (FDA)批準用于食品的防腐保鮮以及化妝品的添加劑。但微生物發(fā)酵法合成得到的e-聚 賴氨酸分子量不到4000,限制了它的很多應(yīng)用。因此，需要探索化學(xué)法合成e-聚賴氨酸的 新途徑。
[0003] 開環(huán)聚合所得產(chǎn)物和單體具有同一組成，副反應(yīng)比縮聚反應(yīng)少，不存在等當(dāng)量配 比的問題，易于得到高分子量聚合物。因此，被廣泛應(yīng)用于聚環(huán)氧丙烷、聚己內(nèi)酰胺、聚硅氧 烷、聚乳酸等的工業(yè)生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中e-聚賴氨酸主要通過生物發(fā)酵法制備，生產(chǎn)成本較 高，同時通過生物發(fā)酵法得到的聚合物分子量不到4千且分子量無法調(diào)節(jié)，大大限制了 e _聚賴氨酸的應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)問題，提供一種開環(huán)聚合制備e -聚賴氨酸的方法，該方法 成本低、制得的e-聚賴氨酸分子量可調(diào)節(jié)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：
[0006] 一種開環(huán)聚合制備e -聚賴氨酸的方法，包括以下步驟：
[0007] (1)L-賴氨酸甲酯二鹽酸鹽的制備：
[0008] 以L-賴氨酸鹽酸鹽為原料，甲醇作為溶劑和甲酯化試劑，滴加氯化試劑，反應(yīng)2~ 24小時，抽濾，即可得到L-賴氨酸甲酯二鹽酸鹽；
[0009] (2) (s)-a-氨基己內(nèi)酰胺的制備：
[0010] 將步驟⑴制備得到的L-賴氨酸甲酯二鹽酸鹽溶解在甲醇溶劑中，加入堿，反應(yīng) 6~24小時，抽濾，濃縮，重結(jié)晶后得到（S)_ a -氨基己內(nèi)酰胺；
[0011] (3) (S) - a -保護氨基-己內(nèi)酰胺的制備：
[0012] 將步驟⑵制備得到的（S)_a _氨基己內(nèi)酰胺，通過保護基團對氨基進行保護，即 得到（S)_ a-保護氨基-己內(nèi)酰胺；
[0013] (4)聚（S)_ a -保護氨基-賴氨酸的制備：
[0014] 向步驟（3)制備得到的（S)-a-保護氨基-己內(nèi)酰胺中加入催化劑后，120°C~ 300°C下聚合0.5~10小時，即可得到聚（S)_ a-保護氨基-賴氨酸；
[0015] (5) e -聚賴氨酸的制備：
[0016] 將步驟⑷制備得到的聚（S)-a _保護氨基-賴氨酸脫去保護基團后，得到e _聚 賴氨酸。
[0017] 在上述技術(shù)方案中，步驟（1)中所述的氯化試劑為苯甲酰氯，磺酰氯，乙酰氯和氯 化亞砜中的一種或多種。
[0018] 在上述技術(shù)方案中，步驟（1)中所述滴加氯化試劑的滴加溫度為_78°C~10°C，滴 加后反應(yīng)溫度為l〇°C~100°C。
[0019] 在上述技術(shù)方案中，步驟（2)中所述的堿為三乙胺，氨氣，濃氨水，氫氧化鈉，吡啶 和碳酸鉀中的一種或多種。
[0020] 在上述技術(shù)方案中，步驟（2)中所述L-賴氨酸甲酯二鹽酸鹽與所述堿的投料比為 1:2 ~5〇
[0021] 在上述技術(shù)方案中，步驟（2)中所述反應(yīng)是在溫度為10°C~50°C下進行的。
[0022] 在上述技術(shù)方案中，步驟（3)中所述保護基團為芐氧羰基，叔丁氧羰基，笏甲氧羰 基，烯丙氧羰基，三甲基硅乙氧羰基，吡咯基，甲氧羰基，乙氧羰基，鄰苯二甲?；?，對甲苯磺 ?；?，三氟乙?；彛▽Γ┫趸交酋；?，特戊酰基，苯甲酰基，三苯甲基，2, 4-二甲氧基芐 基，對甲氧基芐基和芐基中的一種或多種。
[0023] 在上述技術(shù)方案中，步驟（4)中所述催化劑為卡賓類試劑、堿金屬、堿金屬氧化 物、堿金屬氫氧化物、堿金屬氫化物、堿金屬醇鹽、堿土金屬、堿土金屬氧化物、堿土金屬氫 氧化物、堿土金屬氫化物或堿土金屬醇鹽。
[0024] 在上述技術(shù)方案中，步驟（4)中所述催化劑占所述（S)-a-保護氨基-己內(nèi)酰胺 摩爾分數(shù)比例為〇. 02%~6%。
[0025] 在上述技術(shù)方案中，步驟（5)中所述將步驟（4)制備得到的聚（S)-a-保護氨 基-賴氨酸脫去保護基團所用溶劑為四氫呋喃，DMF，DMSO,甲醇，乙醇，乙二醇二甲醚，氯 仿，二氯甲烷和水中的一種或多種，反應(yīng)溫度為20°C~130°C。
[0026] 本發(fā)明的有益效果是：
[0027] 本發(fā)明提供的開環(huán)聚合制備e -聚賴氨酸的方法，該方法是通過將賴氨酸單體成 環(huán)得到帶a氨基的七元環(huán)狀內(nèi)酰胺，再通過七元環(huán)狀內(nèi)酰胺單體的開環(huán)聚合制備e-聚賴 氨酸（參見圖2)。
[0028] 本發(fā)明提供的制備方法使用廉價的可再生資源L-賴氨酸為起始原料，能夠高 效的得到具有很高附加值的分子量可調(diào)的e-聚賴氨酸，所得e-聚賴氨酸的分子量為 3000-100000,且該方法成本低。
【附圖說明】
[0029] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0030] 圖1為a _聚賴氨酸與e _聚賴氨酸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖2為開環(huán)聚合法制備e -聚賴氨酸的過程圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做以詳細說明。
[0033] 參見圖2具體說明本發(fā)明提供的開環(huán)聚合制備e -聚賴氨酸的方法的具體步驟如 下：
[0034] (1)式（II )L_賴氨酸甲酯二鹽酸鹽的制備：
[0035] 以L-賴氨酸鹽酸鹽為原料，甲醇作為溶劑和甲酯化試劑，于_78°C~10°C下滴加 氯化試劑，在溫度為l〇°C~100°C下反應(yīng)2~24小時，抽濾，即可得到L-賴氨酸甲酯二鹽 酸鹽；所用氯化試劑與L-賴氨酸鹽酸鹽比例為（1. 5~20) :1 ;
[0036] 所述的氯化試劑為苯甲酰氯，磺酰氯，乙酰