[发明专利]来自粘康酸异构体及其衍生物的聚合物

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2014年10月28日提交的美国临时申请序号No.62/069,613的优先权。

发明领域

本发明是制造专用和通用粘康酸聚合物的领域。本发明更具体涉及粘康酸异构体及其衍生物转化成均聚物、缩聚物、开环聚合物和共聚物。

发明背景

对使用可再生生物材料作为原料制造专用化学品的兴趣与日俱增。例如，已开发生物催化剂以使用生物原料，如葡萄糖、甘油和蔗糖制造琥珀酸、粘康酸、乳酸、3-羟基丙酸、1,3-丙二醇、1.4-丁二醇和丁醇。衍生自生物材料的这些专用化学品可用于许多化学和聚合物工业以开发具有独特性质的材料。这些材料可具有与衍生自石油化学原料的材料接近的性质，因此这些生物质衍生的材料可用于避免我们对化石燃料的依赖。本发明涉及使用可再生生物材料作为原料制造粘康酸及其在聚合物制造中的用途。

由于除C14/C12比外衍生自可再生生物材料的粘康酸和衍生自石油化学原料的粘康酸之间没有化学差异，根据本发明的制造聚合物的方法可以使用衍生自可再生生物材料的粘康酸或衍生自石油化学原料的粘康酸进行。在本发明的优选实施方案中，使用由可再生生物原料通过发酵法获得的粘康酸及其衍生物是合意的。

已经开发出用于制造粘康酸的许多生物催化剂以及用于发酵制造粘康酸的许多方法并且正努力以商业规模制造生物质衍生的粘康酸。该生物催化剂可衍生自细菌或真菌物类，包括酵母菌株。可以遵循这些生物催化剂和发酵制造粘康酸的方法的任何一种以获得可用作用于本发明中所述的化学方法的原材料的粘康酸。

发明概述

本发明提供通过一种或多种化学反应途径和在一些情况下，与其它合适的单体结合地使粘康酸异构体及其衍生物，包括粘康酸的脂族酯、芳族酯、烷基芳族酯和芳族烷基酯聚合的方法。在本发明中还提供通过简单的化学反应使粘康酸衍生成一种或其它单体，如3,4-二磺基己二酸和2,3,4,5四卤代己二酸的方法。所得粘康酸衍生物，包括粘康酸的烷基、芳基、烷基芳族和芳族烷基酯可以自己或与其它合适的单体结合地聚合。适用于本发明的粘康酸优选由可再生生物质资源通过发酵获得或由不可再生石油化学原料通过化学催化法或生物转化获得。

在本发明的一个实施方案中，均聚物衍生自粘康酸异构体或其衍生物，包括粘康酸的脂族酯、芳族酯、烷基芳族酯和芳族烷基酯。在这一实施方案的一个方面中，该单体粘康酸或其衍生物选自EZ异构体、ZZ异构体、EE异构体和ZE异构体。在这一实施方案的另一方面中，本发明提供衍生自粘康酸或其衍生物的均聚物，其进一步包含选自丁二烯、异戊二烯、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙烯、丙烯、丙烯酸和丙烯腈的一种或多种单体。

在另一实施方案中，本发明提供衍生自选自丁二烯、异戊二烯、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙烯、丙烯、丙烯酸和丙烯腈的一种或多种单体的均聚物，其进一步包含粘康酸单体或其衍生物之一，包括粘康酸的脂族酯、芳族酯、烷基芳族酯和芳族烷基酯作为交联剂。根据本发明用作交联剂的粘康酸单体及其衍生物，包括粘康酸的脂族酯、芳族酯、烷基芳族酯和芳族烷基酯选自EZ异构体、ZZ异构体、EE异构体和ZE异构体。

在本发明的再一实施方案中，提供涉及粘康酸的ZZ异构体的开环聚合反应。在这一开环聚合反应的第一步骤中，对粘康酸的ZZ异构体施以内酯化反应以产生粘康酸双内酯，再对其施以开环聚合反应以产生粘康酸聚合物。

在本发明的另一实施方案中，提供一种用于制造缩聚物的聚合方法。在这一实施方案的一个方面中，对粘康酸或其衍生物施以与二醇的缩合反应以产生粘康酸聚酯。可用于这一缩合反应的粘康酸衍生物包括粘康酸的脂族酯、芳族酯、烷基芳族酯和芳族烷基酯。可用于这一缩合反应的二醇选自饱和或不饱和脂族二醇、芳族二醇、烷基芳族二醇和芳族烷基二醇。在一个方面中，本发明的这一实施方案提供衍生自粘康酸或其衍生物与二醇的缩合的聚合物，其进一步包含选自丁二烯、异戊二烯、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙烯、丙烯、丙烯酸和丙烯腈的一种或多种单体。

在本发明的再一实施方案中，对粘康酸或其衍生物施以与二胺的缩合反应以产生粘康酸聚酰胺。可用于这一缩合反应的粘康酸衍生物包括粘康酸的脂族、芳族、烷基芳族和芳族烷基酯。可用于这一缩合反应的二胺包括饱和或不饱和脂族二胺、芳族二胺、烷基芳族二胺和芳族烷基二胺。在一个方面中，本发明的这一实施方案提供衍生自粘康酸或其衍生物与二胺的缩合的聚合物，其进一步包含选自丁二烯、异戊二烯、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙烯、丙烯、丙烯酸和丙烯腈的一种或多种单体。