[发明专利]一种活性可控的催化内酯开环聚合的催化体系

说明书

本发明的一种活性可控的催化内酯开环聚合的催化体系属于高分子合成技术领域，以内酯作为单体原料，在没有溶剂或使用有机溶剂的条件下，在Lewis酸和Lewis碱的协同催化下进行开环聚合。本发明具有原料易得、操作方便、反应条件温和、快速、转化率高等优点，且催化剂使用量少，所得聚合物的分子量可控，分子量分布窄，是一种活性可控聚合，可以实现不同内酯之间的共聚。

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，具体涉及一种活性可控聚合催化体系，该体系可以应用于内酯的活性可控开环聚合，以及不同内酯之间的共聚。

背景技术

脂肪族聚酯是一种具有良好的生物相容性且可生物降解的聚合物，因其结构重复单元上有多个重复的非极性亚甲基和一个极性酯基，因而该材料又具有良好的柔韧性和加工性，表现出良好的机械性能，在食品包装、塑料薄膜、医用材料等领域广泛使用，故而越来越受到人们的重视。因此，脂肪族聚酯一直是化学、医用高分子材料等相关领域的研究热点。

目前合成脂肪族聚酯主要是通过内酯开环聚合来制备，其方法主要有金属催化、酶催化和有机小分子催化。目前的技术现状是反应条件苛刻，如反应需要加热、催化剂用量大(一般单体与催化剂的摩尔比在100：1左右)、使用贵重金属催化等，常常伴随酯交换副反应，所得聚合物分子量不高，大多在2～10万g/mol，且分子量分布较宽(Robert M.Waymouth等，Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,6388–6391；Didier Bourissou等J.Am.Chem.Soc.2013,135,13306-13309；Andrew P.Dove等，J.Am.Chem.Soc.,2015,137,14439–14445；郎建平等CN201510488607.3)。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种高效快速地实现内酯开环聚合成聚酯的活性可控的催化体系。

本发明的技术方案如下：

一种活性可控的催化内酯开环聚合的催化体系，其特征在于，以内酯作为单体原料，在没有溶剂或使用有机溶剂的条件下，在Lewis酸和Lewis碱的协同催化下进行开环聚合，按摩尔比内酯：Lewis酸：Lewis碱＝25～10000:n:1，其中n＝1～10，反应温度为-78～150℃，反应时间为0.1小时～24小时；

所述的Lewis碱为氮杂环烯烃或氮杂环卡宾，结构式如下：

其中R1是氢、烷基、芳基、链烯基、烷基甲硅烷基或链烯基甲硅烷基；R2是氢、烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基或链烯基硅烷基；R3是烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基或链烯基硅烷基；R4是烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基或链烯基硅烷基；R5是氢、烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基或链烯基硅烷基或卤素；R6是烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基、链烯基硅烷基或卤素；R7是烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基、链烯基硅烷基或杂原子，所述的杂原子是B、O、N、P、S或Si，由R7、R8共同构成的环是芳香环、脂肪环或杂环；R9是烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基或链烯基硅烷基；R10是烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基或链烯基硅烷基；R11是氢、烷基、芳基、链烯基、烷基甲硅烷基或链烯基甲硅烷基；R12是氢、烷基、芳基、链烯基、烷基硅烷基或链烯基硅烷基；

所述的Lewis酸为三(五氟苯基)铝、三甲基铝、三乙基铝、二乙基氯化铝、乙基二氯化铝、三氯化铝、二甲基锌、二(五氟苯基)锌、氯化镍、氯化铜、氯化镁、氯化钪、氯化镓、碘化镓、三甲基镓、氯化钴或氯化锌。

本发明的一种活性可控的催化内酯开环聚合的催化体系中，所述的Lewis碱优选为氮杂环烯烃，结构式如下：

其中R1、R2、R11、R12优选氢。