[发明专利]一种非手性铝化合物及其合成方法和聚乳酸合成方法

说明书

本发明提供了一种非手性铝化合物及其合成方法和聚乳酸合成方法，该铝化合物的结构如式(I)所示，在本发明,结构式(I)中的铝化合物一方面选择铝为中心原子，使催化体系具有高催化效率，从而获得高聚合反应活性；另一方面具有适合的配体体积大小获得了理想的空间效应，增强对丙交酯开环聚合反应的选择性，从而获得高规整度的立体结构的聚乳酸。本发明还可以提供一种聚乳酸的合成方法，本发明的铝化合物催化外消旋丙交酯获得的聚乳酸产率最高的达98.7％，且产物为全同立构占主要成分的聚乳酸，获得全同立构成分达高到88.2％的聚乳酸，熔点高达183.5℃。

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种非手性铝化合物及其合成方法和聚乳酸合成方法方面的应用。

背景技术

聚乳酸，也被称为聚丙交酯，是一种通过化学或生物方法合成的可生物降解的环保高分子材料，因其具有良好的生物相容性和可降解性，在使用后作为废弃物的二氧化碳排放量比传统塑料的二氧化碳排放量至少减少 60％，所以，这种环保高分子材料在产品外包装、化学与生物制药、医疗及工农业生产和我们日常生活等方面得到广泛的应用。本发明中的原料可以来自于代替石油来源的可再生资源如玉米或甜菜，合成的聚乳酸下游产品可以是可降解塑料(代替传统聚乙烯等不可降解塑料，有利于保护环境)，临床骨钉，缓释药物，组织工程支架及手术缝合线等产品。一般我们合成聚乳酸用两种聚合反应方式来完成，即乳酸直接聚合反应与丙交酯开环聚合反应。其中，高分子量的聚乳酸仅能通过利用丙交酯开环聚合反应的方式来得到，目前有一些文献及专利报道了丙交酯开环聚合合成聚乳酸，例如，国外有文献(Jan Feijen，Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,4510)报道从外消旋环己二胺中经手性分离得到的左旋-反式-1,2-环己二胺为前驱，合成为希夫碱化合物，再与铝化合物反应得到基于左旋-反式-1,2-环己二胺衍生物的手性铝化合物，他们采用此化合物催化丙交酯开环聚合合成得到聚乳酸。再如专利公开号为5235031 和5357034的两份美国专利也使用了铝化合物催化合成聚乳酸。

丙交酯存在三种立体异构体：左旋丙交酯(L-LA)，右旋丙交酯(D-LA) 和内消旋丙交酯(meso-LA)，等物质的量左旋丙交酯和右旋丙交酯均匀混合形成外消旋丙交酯。如下所示：

聚丙交酯的立体空间构型会决定该类高分子材料的热力学性能、机械性能和生物降解性能。以前丙交酯开环聚合反应所用的催化剂一般为异丙醇铝。在它的催化下，光学纯的左旋丙交酯(L-LA)，右旋丙交酯(D-LA)分别开环聚合分别得到等规立构的聚左旋丙交酯以及聚右旋丙交酯，两种聚丙交酯均为熔点较低的结晶性聚合物。但是，外消旋丙交酯在异丙醇铝催化下开环聚合得到的是非结晶性无规聚丙交酯。与非晶性聚丙交酯相对比，结晶性聚丙交酯的应用温度范围更宽，意义更大。因此需要开发一类对外消旋丙交酯聚合有立体选择性的开环聚合催化剂，催化外消旋丙交酯聚合而获得高熔点聚乳酸。

到目前为止，关于外消旋丙交酯立体选择性开环聚合的催化剂有一些报道，如Spassky等报道的含氮铝催化剂(Salbinap)AlOMe是由2,2'-二氨基-1,1'- 联二萘与水杨醛缩合得到配体，然后再与异丙醇铝反应制得；Tolman等报道的基于卡宾配体锌催化剂，是NCN卡宾配体与二乙基锌反应，再与苄醇反应制得。但是以上所报道的催化剂催化丙交酯开环聚合反应的活性(单体转化率31～82％)和立体选择性(59～70％)均较低。通过查询，在现有技术中还没有利用N1-(2-aminoethyl)-N1-methylethane-1,2-diamine衍生物与烷基铝及醇反应合成希夫碱铝化合物及将其用于催化丙交酯开环聚合合成聚乳酸的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种非手性铝化合物及其合成方法和聚乳酸合成方法方面的应用，该铝化合物催化丙交酯开环聚合生成聚乳酸具有高反应活性和较高选择性。

本发明提供了一种非手性铝化合物，如式(I)所示：