[发明专利]一种开环聚合制备聚碳酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种开环聚合制备聚碳酸酯的方法，属于有机催化领域，在常温下，加入引发剂、金属阳离子助催化剂、胍或脒类有机催化剂进行大环碳酸酯开环聚合制备聚碳酸酯，该方法仅通过加入金属阳离子作为助催化剂，就可大幅提升大环碳酸酯开环聚合的反应速率，得到结构明确、分子量可控、分子量分布较窄的聚碳酸酯，有着反应高效、过程可控、简易可行等优点。

技术领域

本发明属于有机催化领域，具体涉及一种用金属离子作为助催化剂催化大环碳酸酯高效开环聚合制备聚碳酸酯的方法。

背景技术

聚乙二醇(PEG)因为良好的生物相容性，已被广泛应用于生物医药领域，可用于药物输送、蛋白质偶联和用作细胞培养和组织再生的水凝胶支架等。然而，PEG无法在人体内降解并且在最近的研究中出现了免疫原性，可能存在安全问题，这限制了其应用。近年来，有许多尝试改善PEG生物降解性的研究，也有较多研发PEG类似物的报道。脂肪族聚碳酸酯是优良的PEG类似物，具有生物降解性和替代PEG的潜力。大环碳酸酯的开环聚合法是重要的聚碳酸酯制备途径，此法依赖于高效的催化剂催化，简易可行的催化剂是目前研究的重点。

大环单体包括大环碳酸酯因为较小的环张力，很多常规高效的催化剂如1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯(TBD)、1,8-二偶氮杂双螺环[5.4.0]十一-7-烯(DBU)等均对其表现出弱的催化活性。通过大环碳酸酯高效、可控的开环聚合反应制备聚碳酸酯仍然是一个挑战，需要研发更多优良的催化剂。改善大环单体的环张力来提升其反应性是一个可行的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效催化大环碳酸酯开环聚合制备聚碳酸酯的方法。该方法仅通过加入金属阳离子作为助催化剂，就可大幅提升大环碳酸酯开环聚合的反应速率，得到结构明确、分子量可控、分子量分布较窄的聚碳酸酯，有着反应高效、过程可控、简易可行等优点。

本发明加入金属阳离子，通过阳离子和大环碳酸酯之间的静电作用，将大环碳酸酯束缚住释放出其环张力，使得开环聚合易于催化进行。

胍或脒类有机催化剂对释放了环张力的大环碳酸酯以及引发剂通过氢键机理进行双重活化，催化开环聚合得到聚碳酸酯。

本发明还可根据不同金属阳离子催化的动力学差异，通过调整金属离子的混合比例，实现对制备聚碳酸酯的分子量分布调控。

本发明的技术方案如下：

其中

催化剂选自TBD、DBU、TMG(四甲基胍)、MTBD(7-甲基-1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯)等；

助催化剂M+选自金属离子Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺等；

与阳离子相对应的阴离子选自PF₆^-1、BF₄^-1、Cl^-1、Br^-1、I^-1中的一种或多种

大环碳酸酯单体选自tetraethylene glycol carbonate(4EGMC)、triethyleneglycol carbonate(3EGMC)；

引发剂选自苄醇、苯丙醇、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、苯乙醇等。