[发明专利]一种开环聚合制备聚酯的方法

说明书

本发明公开了一种开环聚合制备聚酯的方法，属于有机金属催化高分子材料技术领域。本发明的步骤为(1)将有机磷酸酯和金属化合物通过离子键相结合得到有机磷酸酯金属盐。(2)在反应条件下，有机磷酸酯金属盐对环状单体和引发剂进行双重活化。(3)在醇类引发剂的存在下，有机磷酸酯金属盐催化环状单体开环聚合得到聚酯。该方法具有工艺简便、成本低廉、反应速率高效、过程可控、分子量分布窄的优点。

技术领域

本发明属于有机金属催化高分子材料技术领域，具体涉及催化环状化合物开环聚合的方法。

背景技术

在诸多的合成高分子材料中，脂肪族聚酯以其优良的生物可降解性、生物可吸收性和生物相容性占据重要地位，成为近年的研究热点。这类聚酯因分子结构中含有易水解的酯基，容易在水和微生物的存在下逐步分解成低聚物或单体，进而被代谢成为二氧化碳和水，因此可表现出一定生物降解性和相容性，这在生物医药、组织工程等领域均有巨大应用潜力。

传统的制备聚酯的方法主要是缩聚法，这种方法通常需要较高的温度，能源消耗量大，而且得到的产品分子量较低，分子量分布宽，反应过程不可控，不利于材料的稳定性。除此之外，通过环状单体的开环聚合制备脂肪族聚酯是活性、可控的方法之一。运用开环聚合法制备的聚酯具有分子量高、分子量分布较窄的特点，不仅可以精确控制聚合产物的化学组成，而且能提高材料性能的稳定性，使材料的性质与用途更加温和，拓宽脂肪族聚酯的应用领域。开环聚合法传统高分子材料合成方法相比，具有能源消耗小、环境友好的特点，符合绿色化学的思想。在此领域中利用不同的催化体系，实现环状单体的开环聚合制备生物降解聚酯，是环境友好型聚合物发展的重要途径。

在过去的十几年中，利用金属复合物制备聚酯的研究比较广泛，比如，J.Am.Chem.Soc.2003,125,11350–11359；J.Am.Chem.Soc.2001,123,3229–3238；ChemComm.2011,47,9828–9830；J.Am.Chem.Soc.2003,125,11291–11298；Angew.Chem.2006,118,2848–2850等等。这些催化体系虽然具有很高的活性，但是这些缺对空气和水十分敏感，苛刻的条件并不适合工业生产。因此寻找一种操作简便、反应高效、过程可控的催化剂十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于有机磷酸酯金属盐催化环状单体开环聚合制备聚酯的方法。该方法具有工艺简便、成本低廉、反应速率高效、过程可控、分子量分布窄的优点。

为了解决上述技术问题，本发明的思路如下：

(1)将有机磷酸酯和金属化合物通过离子键相结合得到有机磷酸酯金属盐。

(2)在反应条件下，有机磷酸酯金属盐对环状单体和引发剂进行双重活化。

(3)在醇类引发剂的存在下，有机磷酸酯金属盐催化环状单体开环聚合得到聚酯。

本发明经研究发现，有机磷酸酯金属盐的侧链取代基的不同，将影响催化效率。开环聚合反应，需根据聚合产物的性状要求以及聚合反应装置的工艺条件来确定适宜温度及温度变化范围，保证聚合反应在一定温度范围内有效的进行。

聚内酯末端结构和分子量的可控分布，例如窄分子量分布可以通过开环聚合反应中加入含活泼氢的化合物(R-O-H)作为引发剂来解决，其引发的单体末端结构分别为R-O-和-OH，而内酯单体与起始剂的比例决定了所得聚内酯的目标分子量。在有引发剂的条件下，有机磷酸酯金属盐开环聚合为活性聚合，所得的聚合物分子量和末端结构可控、分子量分布窄。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的有机磷酸酯金属盐作催化剂催化环状单体开环聚合制备聚酯的方法，利用环状单体作为反应单体，有机磷酸酯金属盐作为催化剂，利用醇类化合物作为引发剂，在本体条件下进行开环聚合反应，经分离纯化得到聚酯。