[发明专利]一种咪唑类卡宾铁配合物及其应用

说明书

本发明提供了一种咪唑类卡宾铁配合物，以该配合物催化聚环酯等生物医用材料的聚合，活性高，毒性低，生物相容性好，避免使用具有生物毒害性的催化剂，单体转化率得到有效提高，获得高分子量的聚环酯，并且分子量分布窄，提高了聚环酯的性能，拓宽了其在医用、生物及食品领域中的应用方向。

技术领域

本发明属于催化高分子材料合成技术领域，具体涉及一种咪唑类卡宾铁配合物及其制备方法，并涉及利用该配合物催化环酯聚合的方法。

背景技术

面对日益增长环境危机，依赖于石油资源的传统高分子产业面临着转型和替代的问题，对研究者们是一个巨大的挑战。由于传统高分子材料的大量生产，且应用广泛，废弃的聚合材料难以降解，发展新型的环境友好型高分子材料成为人们关注的焦点，这也迫切要求我们要加强对生物可降解材料的研究。聚丙交酯等作为一种重要的生物可降解聚酯，其原料乳酸来源于可再生的植物，如玉米等农作物，由淀粉发酵可得到，使用过或者被丢弃的聚乳酸材料在自然环境下可被微生物降解。

另外，丙交酯(LA)开环聚合中采用的催化剂主要为金属化合，其制备得到的丙交酯分子量较高，分子量分布较小，结构排列较为规整，有良好的物理机械性能和结晶性能。目前，技术最为成熟、催化活性最好的为锡类配合物，但是这类重金属配合物具有一定的毒性，易残留在聚合物中难以去除，限制了聚乳酸的应用领域。因此寻找低毒、无害的金属催化剂是目前的一个重要研究方向。

铁元素能参与人体代谢，可以满足聚乳酸在医学上使用的要求，氯化铁性质稳定、结构简单、容易获得且价格便宜，是作为铁催化剂的优良选择。所以铁化合物催化制备得到的聚乳酸可应用到医学、生物等领域，是具有很大的发展前景和意义。同时，氮杂环卡宾也是一种毒性小、易合成、空间位阻和电子效应易调控的化合物，且卡宾与中心金属的配位能力强，近年来受到广泛的关注。

Bayer课题组合成了一类卡宾二亚胺类铁配合物1和2。配合物1能在室温下高效率催化LA的开环聚合，在LA:Fe＝50:1反应3h转化率便达到93％，聚合物分子量为6.8×10³g/mol，PDI(聚合物分散性指数)值为1.16。同时，该课题组还研究了此类催化剂在室温下与不同的共引发剂催化丙交酯单体聚合的性能，反应8h单体转化率可达到85％。沈琪课题组也报道了卡宾类酚氧铁化合物3，但是配合物3用于催化己内酯聚合活性一般，在单体与金属摩尔比为300：1时，80℃下需要反应12h转化率才可达到100％，同时得到的聚合物分子量分布还很宽(Chinese Science Bulletin,2007,52(23):3193-3199)。此后，该课题组又报道了一类卡宾烷氧铁配合物4，催化剂4比起催化剂3催化活性有所提高，在上述同等单体比例和温度条件下，需要9h转化率便可达100％，所得到聚合物分子量分布也很宽，PDI值为3.1，表明存在许多副反应如酯交换等。

上述卡宾类配合物催化环酯开环聚合过程中，存在单体转化率有待提高，分子量偏低，分子量分布指数宽，说明反应过程中存在诸多副反应，想要以高转化率获得高分子量、分子量分布窄的聚环酯，仍需要进一步提高催化剂的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种咪唑类卡宾铁配合物，以该配合物为催化剂，催化环酯开环聚合，能够以高转化率制备得到大分子量、分子量分布窄的聚环酯。并且，本发明中的咪唑类卡宾铁配合物毒性小，能够被生物体所代谢，在提高聚合物的性能的同时，还可以避免由于催化剂的残留导致的聚合物毒性增大，拓宽了聚环酯的应用领域，满足医用生物等领域的使用要求。

本发明第一方面的目的在于提供一种咪唑类卡宾铁配合物，其分子通式为Fe(I-C)_mG_n，其中，

I-C为咪唑类卡宾，其具有如式(1)所示结构：