聚氨基酸是一种低毒、生物降解性和生物相容性好、容易被机体吸收、代谢的生物降解高分子,它的应用非常广泛,如在医学领域中用于药物控释、人造皮肤等方面。但聚氨基酸的应用跟其分子质量有着密切的关系,合成聚氨基酸方法虽多,大多数氨基酸只能通过氨基酸 N-羧酸酐(N-Carboxyl-α-amino acidAnhydride 简称 NCAs) 法才能得到高分子质量的聚氨基酸。目前报道较多主要是聚谷氨酸、聚天冬氨酸和聚亮氨酸等,而作为丝蛋白中最主要的聚丙氨酸在这方面的研究甚少。本文以 L-丙氨酸(L-Alanine)为对象,系统的研究了 NCAs的合成以及 L-Ala-NCAs 开环聚合反应中引发剂、溶剂、温度、时间和催化剂对聚丙氨酸分子质量的影响,为合成出具有使用要求分子质量的功能高分子材料创造必要条件。丙氨酸的四氢呋喃悬浮液在 0 ℃缓慢通入过量的干燥光气后升温至 30 ℃合成得到了 L-丙氨酸 N-羧基-环内酸酐(L-Ala-NCAs),与传统光气法所用试剂需钠金属回流严格除水所不同的是,本实验仅对所用试剂进行 4 A 分子筛除水处理,简化了实验过程。利用利用红外光谱法确认了所得单体,经过L-Ala-NCAs 精制后得该反应的收率为 61.8 %。研究了 L-Ala-NCAs 的开环聚合反应特性以及反应过程中对聚合物相对分子质量的影响因素。用硝基苯作溶剂,三乙胺作引发剂,单体质量浓度为0.05 g/mL,反应温度为 40 ℃,n(单体)/n(引发剂)=40,反应时间 5 h 时所得聚合物特性黏度最大,特性黏度[η]=0.83 dL/g。考虑到强酸对生物高分子的降解作用,实验中测定了二氯乙酸(DCA)对聚合物特性黏度的影响,结果发现二氯乙酸对聚(L-丙氨酸)特性黏度无影响,说明了二氯乙酸作为聚丙氨酸特性黏度测试溶剂所测得的数据是可靠的。实验结果表明 L-Ala-NCAs 在硝基苯溶剂中开环反应具有逐步聚合反应特征,聚合早期单体很快消失,转变为二聚体、三聚体等低聚物,反应一开始单体的转化率就很高。通过 DSC 法测得聚丙氨酸具有很高的分解温度,分解温度为 396.8 ℃。利用红外光谱法、13C 固体核磁共振法(NMR)对所得到的聚合物进行结构表征,证实了该聚合物确为聚丙氨酸,其化学结构式如下: I<WP=4>OC CH NH nCH3聚丙氨酸主链虽具有聚酰胺的相似结构,但实验中发现其不溶于一般的聚酰胺溶剂,而只能溶于二氯乙酸和三氟乙酸等强的无机酸中。实验结果表明紫外线和微生物对聚丙氨酸均具有降解作用,而聚酰胺在氧化和紫外线作用下会逐渐降解。由于聚丙氨酸主链存在大量的肽键,受微生物和酶的作用,可降解生成为无毒的短肽分子和氨基酸单体。因而聚丙氨酸具有优良的生物可降解性和紫外降解性。