[发明专利]具有催化丙交酯开环聚合性能的锌配位聚合物及制备方法

说明书

本发明公开了具有催化丙交酯开环聚合性能的锌配位聚合物及制备方法，涉及聚乳酸催化剂领域。本发明中的催化剂是一种具有三维结构的锌配位聚合物，其化学式为[Zn₅(tfbtb)₂(1,4‑NDC)₄(μ₃‑OH)₂]，式中tfbtb为2,3,5,6‑四氟‑二(1,2,4‑三氮唑‑1‑甲基)苯配体，1,4‑NDC为1,4‑萘二甲酸根阴离子，μ₃‑OH为羟基桥连。本发明的合成方法操作方便，产率高，重现性好；所得的晶体纯度高，且具有好的热稳定性。所述锌配位聚合物对催化丙交酯开环聚合具有好的催化活性，制备的聚乳酸重均分子量超过4万，可以应用在医用高分子材料领域。

技术领域

本发明涉及聚乳酸催化剂领域，具体涉及一种锌配位聚合物及其制备方法和催化丙交酯本体开环聚合的应用。

背景技术

聚乳酸(PLA，又称为聚丙交酯)，是一种以可再生的植物资源为原料化学合成制备的脂肪族聚酯类高分子材料，制备的各种薄膜和纤维产品广泛应用在包装、农业、林业、医疗卫生和日常生活用品等领域。PLA具有良好生物相容性和生物可降解性，在自然环境中，能在微生物或者酶的作用下最终降解为二氧化碳和水，对环境不会造成污染和损害，是典型的绿色塑料，已成为可再生性环保型材料的研究热点(Drumright R.E.,Gruber P.R.,Henton D.E.Adv.Mater.2000,12,1841–1846；Lim L.-T.,Auras R.,RubinoM.Prog.Polym.Sci.2008,33,820–852)。

PLA的制备一般有两种方法：一种是通过乳酸直接聚合，另一种是通过丙交酯开环聚合。乳酸直接聚合通常只能得到PLA，其分子量低且分子量分布较宽，其性能不能满足大部分应用的需要。到目前为止，高分子量的PLA主要是通过丙交酯在催化剂引发下开环聚合得到(Dechy-Cabaret O.,Martin-Vaca B.,Bourissou D.Chem.Rev.2004,104,6147–6176；Thomas C.M.Chem.Soc.Rev.2010,39,165–173)。辛酸亚锡被认为是催化丙交酯本体开环聚合制备PLA应用最广和效率较高的催化剂。锡类化合物催化开环聚合的优点是单体转化率高、产物代消旋化，但是它们具有一定的细胞毒性，不利于PLA在医用聚合物材料领域的应用。研究发现，铝、钙、镁、钛、锆和镧系金属配合物具有催化内酯开环聚合的性能(Labet M,Thielemans W.Chem.Soc.Rev.2009,38,3484–3504)，但是这些催化剂体系很难兼顾毒性低、活性高、分子量高且分布窄的特点。因此，研究开发无毒、高活性、分子量及分布可控的催化剂，尤其是活性催化剂成为非常活跃的一个领域，同时也为生物医用可降解高分子材料的研究注入强大的生命力。

发明内容

本发明的目的是为了进一步拓展高效、低毒锌配合物应用于催化丙交酯本体开环聚合制备聚乳酸，公开一种锌配位聚合物及其制备方法和催化丙交酯开环聚合制备聚乳酸的应用。该锌配位聚合物热稳定性好，合成方法操作方便，产率高，重现性好，对丙交酯本体开环具有较好的催化活性，制备的聚乳酸重均分子量超过4万，可以应用在医用高分子材料领域。

本发明一种应用于催化丙交酯开环聚合的锌配位聚合物，其特征在于其化学式为[Zn₅(tfbtb)₂(1,4-NDC)₄(μ₃-OH)₂]，式中tfbtb为2,3,5,6-四氟-二(1,2,4-三氮唑-1-甲基)苯配体，1,4-NDC为1,4-萘二甲酸根阴离子，μ₃-OH为羟基桥连。