[发明专利]一种环状化合物开环聚合的方法

说明书

本发明公开了一种环状化合物开环聚合的方法，属于有机催化和高分子材料技术领域。本发明在引发剂存在下，采用环丙烯盐催化环状化合物开环聚合，得到聚酯类化合物。本发明得到分子量大、分散度窄、不含金属杂质的高分子生物可降解材料。这种新的催化剂体系是稳定和通用的，且在储存方面，长期有效。采用本方法得到的高分子材料，可应用于药物载体、纳米反应器、薄膜、材料接口等方面，同时具有生物可降解性，是环境友好型的材料。

技术领域

本发明属于有机催化和高分子材料技术领域，具体涉及催化环状化合物开环聚合的方法。

背景技术

在诸多的合成高分子材料中，脂肪族聚酯是生物降解、可生物吸收的高分子材料，易于与其他高分子材料共混制备，可改善高分子材料的可降解新。作为来源于可再生资源农作物的全降解环保材料，已经引起了全世界人们的广泛关注和研究。

传统的制备聚酯的方法主要是缩聚法，这种方法通常需要较高的温度，能源消耗量大，而且得到的产品分子量较低，分子量分布宽，反应过程不可控，不利于材料的稳定性。除此之外，通过环状单体的开环聚合制备脂肪族聚酯是活性、可控的方法之一。运用开环聚合法制备的聚酯具有分子量高、分子量分布较窄的特点，不仅可以精确控制聚合产物的化学组成，而且能提高材料性能的稳定性，使材料的性质与用途更加温和，拓宽脂肪族聚酯的应用领域。开环聚合法传统高分子材料合成方法相比，具有能源消耗小、环境友好的特点，符合绿色化学的思想。在此领域中利用不同的催化体系，实现环状单体的开环聚合制备生物降解聚酯，是环境友好型聚合物发展的重要途径。

聚内酯的制备方法目前已有大量的研究，其中用环状内酯进行开环聚合是研究较多的一种方法。就用于δ-戊内酯开环聚合的催化剂而言，主要使用含金属的催化剂对δ-戊内酯进行开环聚合来制备聚戊内酯，如Chemical Communications，2008，48，6446、Macromolecular Chemistry and Physics， 2002，203，889、Macromolecules，1996，29，1798、Macromolecules， 2003，36，54、Macromolecules，1996，29，8296。但是这类方法反应容易导致制得的聚内酯含有金属残留物，因而无法应用于生物医学和微电子等领域。后来Endo等人使用盐酸的乙醚溶液作为催化剂，催化内酯的开环聚合(Macromolecules，2000，33，4316，Macromolecules，2002，35，680)。在有机催化中，值得一提的是Kakuchi等人(Macromolecules，2011，44， 1999)使用有机磷酸来进行开环聚合，使用磷酸二苯酯作为催化剂，得到分子量可控且速度较快的聚合物。

利用氢键辅助的有机催化剂得到了许多引用，比如双功能硫脲催化剂、方酰胺催化剂等都有许多的报道(JACS 127(2005)13798；PC 6(2015)3754)。使用N-H活化单体，配合的碱活化引发剂，达到二元催化。本发明首次提出酸碱阴阳离子的有机盐作为催化剂催化环状化合物的开环聚合。该催化剂的制备方法少有报道(J.C.S.CHEM.COMM.,1980)。利用四氯环丙烯为原料，和三甲基硅胺发生反应得到相应的环丙烯氯盐。再使用阴离子交换得到不同的阴离子结构。该方法反应快，产率较高。产物直接过滤得到，无需进行柱层析。

为了满足生物医学领域和微电子领域对材料的要求和简单、温和、高效合成精确分子量的聚合物的要求，本发明从实际的需求中去发现问题和解决问题，利用有机催化剂合成多种精确分子量的生物可降解性的高分子聚合物。为此我们寻求到，氢键双功能催化剂有机盐。该体系是首次提出且应用于开环聚合，得到分子量可控且分散系数较好的聚合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一类基于有机盐催化体系催化环状内酯的开环聚合的方法。本方法可以精确制备相应的分子量，具有窄的分子量分布。

一种环状化合物开环聚合的方法，在引发剂存在下，采用环丙烯盐催化环状化合物开环聚合，得到聚酯类化合物，所述的环丙烯盐的结构如式(I)所示：