[发明专利]通过卡宾催化的氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯的合成

说明书

本申请是2008年7月25日提交的标题为“通过卡宾催化的氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯的合成”的中国专利申请200880104942.7的分案申请。

技术领域

本发明涉及通过带有异氰酸酯官能团的化合物和带有羟基官能团的化合物的反应制备带有至少一个氨基甲酸酯官能团的化合物的方法，该方法特别适用于聚氨基甲酸酯的合成。

背景技术

通过羟基基团(-OH)和异氰酸酯官能团(-N＝C＝O)之间的反应形成氨基甲酸酯官能团(式-O-C(＝O)-NH-的二价官能团，也称为氨甲酸酯官能团)是公知的反应，它是很多出版物的主题。通常认为，它采取以下形成机理：

通过在以上反应中采用带有至少两个异氰酸酯基团的化合物和带有至少两个羟基基团的化合物，进行聚合得到含有[-R-NH-CO-O-R’-O-CO-NH-]型单元的链的聚氨基甲酸酯。

上述形成氨基甲酸酯官能团的反应通常是定量的，甚至是完全定量的，这往往在环境温度以上实施，特别是当使用伯醇或仲醇作为羟基化合物时(尤其是当使用伯醇时)。然而，通常推荐催化该反应，尤其是当涉及到形成聚氨基甲酸酯的反应时。

催化反应的目的特别在于将可产生不希望的副产物的副反应最小化。这是因为异氰酸酯官能团反应性很高，它不但很容易与基团-OH反应，而且很容易与反应介质中存在的带有活泼质子的所有亲核物质反应。特别是，异氰酸酯官能团能够与水反应形成不稳定的氨基甲酸，降解成胺。如此形成的胺自身可随后与其它异氰酸酯基团反应形成脲，它又可以加成到其它异氰酸酯基团上形成缩二脲。

为了催化氨基甲酸酯官能团的形成反应，特别是聚氨基甲酸酯的合成反应，已特别提出使用有机金属催化剂，特别是基于金属如锡的有机金属化合物，例如记载于以下文献中：“Waterborne & Solvent Based Surface Coatings and their Applications”(水基和溶剂基表面涂料及其应用)，ISBN 0471 078868，第III卷：Polyurethanes(聚氨基甲酸酯)，P.Ardaud，E.Charrière-Perroud，C.Varron，P.Thomas编辑，1998年由SITA Technology Ltd.出版；或者论文“Structural engineering of polyure thane coatings for high performance applications”(用于高性能用途的聚氨基甲酸酯涂料的结构设计)，Progress in polymer Science，第32卷，第3期，352-418页，D.K.Chattopadhyay和K.V.S.N.Raju(2007年3月)。

这些基于锡型金属的催化剂不令人满意，特别是当希望催化聚氨基甲酸酯的合成反应时。这是因为，这些催化剂具有高毒性，这意味着对它们的操作的控制管理，尤其是为了避免对环境的负面影响。

此外，这些催化剂的金属通常会污染合成的氨基甲酸酯，这在合成聚合物组合物的情况下尤其成问题，其中这些金属倾向于以相对不可逆的方式被俘获，因而损害所获得的聚合物组合物的很多潜在的应用。

发明内容

本发明的一个目的是提供催化上述形成氨基甲酸酯官能团的反应的新方法，使得尤其可以有效地催化聚氨基甲酸酯的合成反应，但是避免与基于金属如锡的催化剂的使用有关的问题。

为此，本发明涉及含有至少一个氨基甲酸酯基团-HN-C(＝O)-O的化合物的制备方法，所述方法包括步骤(E)，其中使含有至少一个异氰酸酯官能团-N＝C＝O(在本说明书的下文中也表示为-NCO)的化合物(I)与带有至少一个羟基基团-OH的有机化合物(II)反应，该反应在用作催化剂的卡宾(III)的存在下进行。

根据另一方面，本发明还涉及卡宾作为含有至少一个异氰酸酯官能团-N＝C＝O的化合物(I)与带有至少一个羟基基团-OH的有机化合物(II)形成含有至少一个氨基甲酸酯基团-HN-C(＝O)-O的化合物的反应的催化剂的用途。

本发明还涉及用于制备含有至少一个氨基甲酸酯基团-HN-C(＝O)-O的化合物的试剂盒，所述试剂盒包括：

-含有至少一个异氰酸酯官能团-N＝C＝O的化合物(I)，其包含在第一容器中；

-与化合物(I)分离的带有至少一个羟基基团-OH的有机化合物(II)，其包含在不同于第一容器的第二容器中，所述化合物(II)与化合物(I)隔离；