[发明专利]生产热塑性聚噁唑烷酮的方法

说明书

一种生产热塑性聚噁唑烷酮的方法，其包括使二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在特定的季铵、季鏻和/或季锑基催化剂(C)、化合物(D)、化合物(F)存在下任选在溶剂(E)中共聚，其中化合物(D)和化合物(F)独立地包括单官能异氰酸酯、单官能环氧化物、环状碳酸酯、单官能醇、单官能胺中的至少一种，并且其中双环氧化合物(B)包括环氧化物封端的噁唑烷酮基预聚物。本发明还涉及所得热塑性聚噁唑烷酮。

一种生产热塑性聚噁唑烷酮的方法，其包括使二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在特定的季铵、季鏻和/或季锑(stibonium)基催化剂(C)、化合物(D)、化合物(F)存在下任选在溶剂(E)中共聚，其中化合物(D)和化合物(F)独立地包括单官能异氰酸酯、单官能环氧化物、环状碳酸酯、单官能醇、单官能胺中的至少一种，并且其中双环氧化合物(B)包括环氧化物封端的噁唑烷酮基预聚物。本发明还涉及所得热塑性聚噁唑烷酮。

噁唑烷酮是制药应用中广泛使用的结构基元(motif)并且环氧化物和异氰酸酯的环加成看起来是其方便的一锅法合成路线。昂贵的催化剂、反应性极性溶剂、长反应时间和低化学选择性在关于噁唑烷酮合成的早期报告中是常见的(M.E.Dyen和D.Swern，Chem.Rev.，67，197，1967)。由于这些缺点，需要用于生产噁唑烷酮的替代性方法，尤其是对于噁唑烷酮作为聚合物应用中的结构基元的应用。

科学出版物J.Polym.Sci.8(1970)2759-2773公开了由各种双环氧化物和各种二异氰酸酯在碱金属卤化物催化剂存在下制备的聚噁唑烷酮。将等摩尔量的双环氧化物和二异氰酸酯的溶液在回流条件下在1小时内逐滴添加到含有溶解在DMF中的LiCl催化剂的反应器中，并随后在回流条件下进行12至23小时的后反应以完成该反应。没有公开单官能链-基团调节剂的加入。

WO 2015/173110 A1和WO 2016/128380 A1公开了一种通过二异氰酸酯、双环氧化物和单官能异氰酸酯在鏻基催化剂和作为高沸点溶剂的N-甲基吡咯烷酮存在下的反应来生产聚噁唑烷酮的方法。

WO 2019/052991 A1和WO 2019/052994 A1公开了生产热塑性聚噁唑烷酮的方法，其包括二异氰酸酯化合物与双环氧化合物和单官能环氧化物在氯化锂和溴化锂作为催化剂存在下在作为高沸点助溶剂的N-甲基吡咯烷酮和环丁砜中的共聚。

WO2018/149844 A1公开了一种通过在作为高沸点助溶剂的环丁砜中使用离子液体作为催化剂的二异氰酸酯和双环氧化物的反应生产聚噁唑烷酮的方法。没有公开除双环氧化物之外还使用单官能环氧化物。所得噁唑烷酮产物含有显著量的通过二异氰酸酯的三聚产生的异氰脲酸酯作为第二产物，其中通过红外光谱学测定的噁唑烷酮/异氰脲酸酯比率为0.62至0.71。

WO 2020/016276 A1公开了一种通过在不存在溶剂的情况下使用离子液体作为催化剂的二异氰酸酯和双环氧化物的本体聚合来生产聚噁唑烷酮的方法，其中在二异氰酸酯的添加过程中提高反应温度。没有公开除双环氧化物之外还使用单官能环氧化物。

本发明的目的因此是找出用于制备热塑性聚噁唑烷酮的优化和简单的方法，其与已知的通过加聚路线制成的热塑性聚噁唑烷酮相比具有改进的或至少相当的热稳定性和较低的或至少相当的多分散性。尤其应该开发合适的工艺条件，例如通过引入合适的催化剂体系以获得具有高化学选择性的聚噁唑烷酮产物并减少造成反应产物的不合意交联和不利地影响热塑性性质的不合意副产物如异氰脲酸酯的量。因此，高噁唑烷酮/异氰脲酸酯比率是理想的以获得对后续成型工艺而言良好的热塑性性质。这些具有高噁唑烷酮/异氰脲酸酯比率的热塑性聚噁唑烷酮应该在合成和用于除去溶剂的在升高的温度和减压下的后处理之后具有减少的变色。聚噁唑烷酮产物，且特别是脱溶剂化聚噁唑烷酮产物的减少的变色在技术上有利于广泛的光学应用，例如作为透镜、照明或更一般而言的玻璃替代品。

令人惊讶地，已经发现，可以通过一种生产热塑性聚噁唑烷酮的方法解决该问题，其包括使二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在催化剂(C)、化合物(D)、化合物(F)存在下任选在溶剂(E)中共聚；