[發明專利]一種路易斯酸堿對催化丙交酯開環聚合的方法

在審

• 申請號: 202110928345.3
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113527652A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李志波;沈勇;馬鈺琨
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08G63/87
• 分類號: C08G63/87;C08G63/82;C08G63/08
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 許莉

本發明屬于化工領域，涉及一種路易斯酸堿對用于制備聚丙交酯的方法。本發明中，路易斯酸堿對成功用于丙交酯的開環聚合反應，能夠促進丙交酯的可控開環聚合，且能通過簡單的方法制備環形聚丙交酯。路易斯酸堿對協同作用激活單體，從而獲得高分子量聚丙交酯。本發明使用的路易斯酸堿對毒性低，為合成環境友好的聚丙交酯材料提供了新的途徑。

技術領域

本發明涉及催化劑和化學化工領域，具體地，本發明涉及一種路易斯酸堿對催化丙交酯開環聚合的方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)是一類重要的脂肪族聚酯材料，由于其優異的物理性能、生物相容性和環境友好特性，在食品包裝、手術縫合線、組織工程支架等方面具有重要用途。

聚乳酸是由玉米、甜菜或其他生物質發酵成乳酸制成的。乳酸的二聚反應生成了丙交酯(LA)，隨后丙交酯的開環聚合(ROP)生成PLA。催化劑在ROP中起著非常關鍵的作用，工業上通常使用辛酸亞錫(Sn(Oct)₂)作為催化劑生產PLA。Sn(Oct)₂在開環聚合中具有較高的催化活性，并且能夠生產具有較高分子量的聚合物。但是，辛酸亞錫具有潛在的健康風險。此外，PLA被廣泛應用于生物醫藥。因此，開發一種無毒的催化體系對于應用在生物醫藥的聚丙交酯來說非常重要。最近路易斯酸與親核有機堿(路易斯堿)的組合已廣泛用于環酯和極性烯烴的聚合中。相比于其他催化體系，路易斯酸堿對在催化聚合時更具優勢，路易斯酸和路易斯堿的協同作用不僅提高了催化活性，同時也拓寬了環酯的選擇性。

有鑒于此，本發明提供了一種新的催化丙交酯開環聚合的方法，即利用鐵系路易斯酸/有機堿二元催化體系催化丙交酯的開環聚合。鐵作為一種生物相容性金屬，是人體所必需的微量元素之一。本發明提供的方法與以往的方法相比，具有以下優點：1)所使用的有機堿和鐵系路易斯酸毒性很低，易于從產物中除去，所得產物能夠用于生物醫藥領域和電子器件；2)該體系使用的鐵系路易斯酸價格便宜、簡單易得。

發明內容

本發明提供了一種低毒的路易斯酸與路易斯堿組成的路易斯酸堿對，兼具催化和引發的功能，可用于丙交酯的開環聚合，且具有極高的催化活性。

具體技術方案如下：

一種路易斯酸堿對催化劑，包括路易斯酸與路易斯堿，所述路易斯酸的結構通式如下式(I)所示，所述路易斯堿為1,8-二氮雜二環十一碳-7-烯(DBU)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、7-甲基-1,5,7-三氮雜二環 [4.4.0]癸-5-烯(MTBD)、1,5,7-三疊氮雙環(4.4.0)癸-5-烯(TBD)。

式中：

R選自元素Fe；

R₁、R₂、R₃獨立地選自烷基或鹵素；

所述烷基的碳原子數為1-16；

優選地，所述路易斯酸選自氯化鐵(a)、二氯甲基鐵(b)中的至少一種。優選地，所述路易斯堿選自1,8-二氮雜二環十一碳-7-烯(a)、4-二甲氨基吡啶(b)、7-甲基-1,5,7-三氮雜二環[4.4.0]癸-5-烯(c)、1 5 7-三疊氮雙環(4.4.0)癸-5-烯(d)中的至少一種。

本發明還公開了上述路易斯酸堿對催化引發劑在制備聚丙交酯中的應用，以證明其具有優異的催化活性。

所述應用包括用于聚丙交酯的制備，在上述應用中，所述路易斯酸與路易斯堿的摩爾比為0.3/1～3/1；路易斯堿與引發劑的摩爾比例為 0.1/1～1/1。

具體地，當應用于聚丙交酯的制備時，以丙交酯為單體，以所述路易斯酸堿對為催化劑與引發劑，在本體條件下進行均聚反應。