[發明專利]一種制備脂肪族聚碳酸酯單體的“共溶共蒸”方法

有效

• 申請號: 202110300640.4
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113087694B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 馮俊;曾旋;張先正
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C07D319/06
• 分類號: C07D319/06;C08G64/30;C08G64/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 常海濤

本發明公開了一種制備脂肪族聚碳酸酯單體的“共溶共蒸”方法，屬于化學化工、生物材料領域。本發明方法包括以下步驟：將碳酸二乙酯和制備環狀碳酸酯所對應二醇物質混合，加入酯交換催化劑和共溶共蒸劑，加熱回流反應，反應完成后分餾至無餾分流出。反應體系在減壓、高溫條件下進行裂解蒸餾，接收裂解蒸餾產物的裝置升溫維持微沸。冷卻裂解蒸餾產物，過濾得到脂肪族聚碳酸酯單體；過濾母液為含單體和少量寡聚物的共溶共蒸劑，進入下次反應流程。本發明方法促酯交換加速進行，有效降低裂解溫度，提速裂解，生產設備無需清洗可循環使用，避免了單體的固化堵塞反應裝置；含有寡聚物的接收母液可循環重復利用，達到了生產工藝無排放綠色化的目的。

技術領域

本發明屬于化學化工、生物材料領域，具體涉及一種制備脂肪族聚碳酸酯單體的“共溶共蒸”方法。

背景技術

現代醫學的進步已經不單純是醫療手段革新的結果，對于醫用材料的發展依賴度越來越高。加強生物醫用材料的研發不僅是一個科學技術問題，更是一個重要的經濟民生問題。研發解決可降解高分子材料及植入器械制備技術關鍵核心技術難點問題，能夠大幅提高我國生物材料全球競爭力，為我國生物醫用材料產業躋身國際先進行列奠定科學與技術基礎。

近幾十年中，隨著生物可降解醫用高分子材料在生物系統疾病的診斷、治療以及生物體組織器官的修復或替換等領域展現出來的重要地位，可降解高分子材料成為生物醫用材料中(特別是植入材料，組織工程支架材料，3D打印材料)最活躍的領域。生物可降解聚碳酸酯具有良好的生物相容性和力學性能，降解后的生成物主要為二氧化碳和二元醇，生物相容性高，在手術縫合線、骨固定材料及藥物控制釋放等領域都已得到了廣泛應用。如聚三亞甲基碳酸酯具有良好的生物相容性，在體溫條件下有較高柔韌性，且具有較低的親水性和吸水率，降解速度較慢。由三亞甲基碳酸酯和乙交酯共聚而得的具有良好彈性的聚乙交酯和聚三亞甲基碳酸酯的無規共聚物，已被用作生物可吸收手術縫合線，商品名為Maxon。除此以外，生物可降解聚碳酸酯在藥物控制釋放、神經導管修復材料、心臟組織工程材料等領域也有重要應用價值。降解脂肪族聚碳酸酯除了自身可用于多種醫用用途，對于改善聚酯高分子材料的材料可加工性、機械性能、降解性能，提高材料高溫輻射消毒耐受性具有突出的優勢，在生物可降解材料領域的地位凸顯重要。

縮聚方法只能得到聚碳酸酯寡聚物，從分子量可控、高分子量角度而言，開環聚合方法是制備生物醫用脂肪族碳酸酯材料的首選。因此，可降解脂肪族聚碳酸酯的生產核心問題來自于單體。但碳酸脂的單體原料的生產在國內依然是空白，環狀碳酸脂單體原料價格奇高。從生產源頭單體開始，填補國內聚碳酸酯可降解醫用材料研發加工的空白，勢在必行。

環狀碳酸酯單體有兩種制備方法，一種為“二醇的閉環反應”，另一種為“酯交換-裂解蒸餾-重結晶”。“二醇的閉環反應”涉及有毒的高活性物質(圖1)，如三光氣、氯甲酸乙酯，且要求在低溫下進行，還需要縛酸劑和大量無水溶劑。后期產物分離純化處理極為復雜。從工業化角度而言，“酯交換-裂解蒸餾-重結晶”(圖2)制備技術從生產成本，生產安全化角度作為工業化技術路線無疑更為可行。實驗室制備過程該技術無需溶劑，但酯交換過程的中后期粘度急劇增大，影響酯交換反應速率和產率，導致高溫裂解過程中，低沸點寡聚物含量偏高。且高溫裂解后期由于高分子量粘度更高，需要更高裂解溫度，耗能大，影響機械運轉，且容易導致碳化。另一個很重要的問題是裂解蒸餾出的單體是以氣體形式蒸出，極易冷凝固化堵塞反應體系。這些都是“酯交換-裂解蒸餾-重結晶”制備技術工業化的重要不利因素。

發明內容