[发明专利]用于聚(交酯)合成的催化剂和其用途

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月26日提交的并且题目为“用于聚(交酯)合成的催化剂和其用途(CatalystsforPoly(Lactide)SynthesisandUsesThereof)”的印度专利申请系列号1338/CHE/2013的优先权，其内容以它们的整体并入本文。

技术领域

提供了用于聚(交酯)合成的催化剂。

背景技术

自从20世纪40年代，合成的石油化学型聚合物已经具有了工业影响。尽管这些材料的许多优势，两个主要缺点仍待解决，即，它们的生产使用不可再生资源和这些大规模商品聚合物的最终处理。由于它们独特的性质，生物可降解聚合物已经被视为可选的环境友好的聚合物，并且在过去30年在这些材料的合成、制造和加工中实现的进步已经产生了从包装到更精密的生物医学设备的广泛实际的应用。在各种已知的生物可降解聚合物中，直链脂肪族聚酯是有吸引力的并且最常使用。注意，这些聚合物不仅仅是生物可降解的(脂肪族聚酯骨架固有地对水和热敏感)而且也是生物可同化的，因为它们在生理学介质中的水解产生经克雷伯氏循环作为水和二氧化碳消除的非毒性组分。

合成这些聚合物的许多方法之一是相应的环内酯单体或交酯(LA)的开环聚合。已经评估了用于交酯和内酯的聚合的许多催化剂系统，包括铝、锌、锡和镧系元素的络合物。已经非常成功地使用甚至强碱，比如金属醇盐。锡化合物，尤其是双-2-乙基己酸锡(II)(辛酸锡)，用于本体聚合，原因是它们在熔融态的溶解度、高催化活性，和低比率的聚合物外消旋化。可获得>90％的转化和小于1％的外消旋化，同时提供具有高分子量的聚合物。交酯和内酯使用辛酸锡的聚合一般认为经配位-插入机制(coordination-insertionmechanism)发生。用辛酸锡催化的聚合，观察到高分子量聚合物、好的反应速度，和低水平的外消旋化。用于聚合的典型条件是180±210℃范围的温度、100±1000ppm范围的催化剂辛酸锡浓度，和2±5小时范围的反应时间，以实现约95％的转化。在催化剂和单体二者中聚合是一级的。通常，包含羟基的引发剂，比如1-辛醇用于控制分子量，以及使反应加速。商业化的一个问题是催化剂残留。尽管路易斯酸在有机合成中的多种应用，但是它们在聚合物化学中的应用相当受限。已经使用了某些催化剂，但是与这样使用某些催化剂的方法的商业化相关的主要障碍是难以去除催化剂残留以及与这些残留相关的细胞毒性，其限制了这些聚合物在生物医学应用中的使用。

因此，需要具有环境有益的金属的新催化剂，所述金属是哺乳解剖学中的成分，从而残留是无害的。本文所述的实施方式满足了该需要以及其他的需求。本文所述的实施方式部分基于使用温和路易斯酸作为催化剂合成聚(交酯)(PLA)。

发明内容

本文所述的实施方式提供了具有式I结构的化合物：

其中

R₁是任选地取代的C₁-C₆烷基或任选地取代的C₁-C₆烷氧基；

R₂是任选地取代的C₁-C₆烷基或任选地取代的C₁-C₆烷氧基；

R₃是任选地取代的叔丁基、

其中，

R₄选自H、C₁-C₆烷氧基，和C₁-C₆烷基；

R₅选自H、C₁-C₆烷氧基，和C₁-C₆烷基；和

R₆选自H、C₁-C₆烷氧基，和C₁-C₆烷基。

也提供了制备聚(交酯)的方法。在一些实施方式中，方法使交酯在足够形成聚(交酯)的条件下接触具有式I结构的化合物：

其中

R₁是任选地取代的C₁-C₆烷基或任选地取代的C₁-C₆烷氧基；