[發明專利]有機雙功能催化劑及其制備方法和立構規整的生物降解聚酯及其制備方法

在審

• 申請號: 202010020501.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN113087660A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 陶友華;李茂盛;張帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C07D213/74
• 分類號: C07D213/74;C07D213/61;C07D213/38;B01J31/02;C08G63/87;C08G63/06
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 周蕾

本發明涉及一種有機雙功能催化劑及其制備方法和立構規整的生物降解聚酯及其制備方法。本發明的有機雙功能催化劑是通過異氰酸酯或異硫氰酸酯和吡啶胺類化合物反應得到的。該催化劑通過硫脲活化氨基酸來源的O?羧基環內酸酐單體，吡啶親核加成單體，利用鄰近基團的放大效應，可以在溫和的條件下對OCA單體進行可控的開環聚合，制備高度等規、分子量可控的功能化聚酯。聚合所用的溶劑可以是氯仿、甲苯、二氯甲烷等，聚合溫度范圍是25～50℃，立構規整度在60％～90％之間可調。在上述聚合條件下，24～48小時內單體轉化率可達99％。所得到的聚酯分子量可控，熔點高達150℃。聚酯的分子量在2萬?10萬之間變化，為工業應用提供了廣泛的前景。

技術領域

本發明涉及聚合物材料制備技術領域，具體涉及一種有機雙功能催化劑及其制備方法和立構規整的生物降解聚酯及其制備方法。

背景技術

隨著人類社會的發展進步，對于塑料、纖維、橡膠等聚合物材料的需求正在逐年增加。但隨著石油資源的不斷消耗，對于可再生資源的利用被提上了議程。利用可再生資源來合成聚合物材料的重大意義不言而喻。此外，傳統的聚合物材料生物可降解性和生物相容性較差。因此，合成兼具良好的可降解性和生物相容性的聚合物材料是很重要的。

聚α-羥基酸是一種有吸引力的可生物降解和生物相容性良好的聚合物，廣泛應用于在生物醫學、農業和紡織工業中。典型的聚α-羥基酸包括聚乳酸、聚乙醇酸以及它們共聚物，可由丙交酯、乙交酯以及二者的混合物開環聚合得到。然而，通過此方法獲得的聚酯往往缺乏功能化側基，不易通過后修飾來改善它們的物理化學性能。

氨基酸是蛋白質的組成單元。利用天然氨基酸合成具有精密結構的聚合物是高分子化學領域一個重要的研究課題。而我國生物質來源的氨基酸產量豐富，部分氨基酸甚至存在產能過剩問題。因此，從廉價可再生的天然氨基酸單體制備高附加值的聚合物材料具有重要意義。

合成功能化聚酯的一種有效方法是O-羧基環內酸酐(OCAs)的開環聚合(RO P)。O-環內羧酸酐可以由含豐富側基官能團的氨基酸或羥基酸制得。然而OCAs 單體容易消旋(Martin Vaca B,Bourissou D.ACS Macro Letters 2015,4,792- 798)，目前只有少數文獻報道了通過金屬催化劑控制OCAs開環聚合制備立構規整的聚酯(Wang R,Zhang J，YinQ，Xu YX，Cheng JJ，Tong R Ang ew.Chem.Int.Ed.2016,55,13010-13014)。金屬催化劑的殘留性和嚴苛的反應條件限制了其在工業化生產上的應用，這促進了有機催化劑在合成功能化聚酯領域的發展(Kamber NE,Jeong W,Waymouth RM.Chemical Reviews 2007,1 07,5813-5040)。立構規整的聚酯在機械性能和熱力學性能上比無規聚酯好，因此發展合適的催化劑尤其是有機催化劑用于合成等規聚酯是很有價值的。

發明內容

本發明要解決現有技術中的技術問題，提供一種新型的有機雙功能催化劑及其制備方法和立構規整的生物降解聚酯及其制備方法。本發明的有機雙功能催化劑利用硫脲的氫鍵活化單體，吡啶親核加成單體，利用鄰近效應、有機弱堿協同催化的策略，既實現了良好的催化活性，同時可以很好地控制聚合過程。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

本發明提供一種有機雙功能催化劑，其分子結構式如下式1所示：

其中，R₁是三氟甲基(CF₃)或氫(H)；

R₂是三氟甲基(CF₃)或氫(H)；

R₃是甲基(CH₃)或氫(H)；

R₄是氯(Cl)或氫(H)；