CN109749063B - 利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法 - Google Patents

利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109749063B
CN109749063B CN201811526658.0A CN201811526658A CN109749063B CN 109749063 B CN109749063 B CN 109749063B CN 201811526658 A CN201811526658 A CN 201811526658A CN 109749063 B CN109749063 B CN 109749063B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
glycolide
magnesium complex
amine imine
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811526658.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109749063A (zh
Inventor
张海东
杜振兰
孙丰刚
顿爱社
于广福
王洪宾
姚伟
游淇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taishan Medical University
Original Assignee
Taishan Medical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taishan Medical University filed Critical Taishan Medical University
Priority to CN201811526658.0A priority Critical patent/CN109749063B/zh
Publication of CN109749063A publication Critical patent/CN109749063A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109749063B publication Critical patent/CN109749063B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法,包括以下步骤:将催化剂、甲苯和乙交酯混合,在无水无氧和惰性气体保护下进行开环聚合反应,反应后将反应物进行处理得聚乙交酯;所述催化剂为双核胺亚胺镁配合物。本发明以自行研发的双核胺亚胺镁配合物作为催化剂进行乙交酯开环聚合反应,催化剂制备方法简单,成本低,结构变化多样,金属中心镁与配体的N,N原子配位,催化活性高、不需要助催化剂、反应速率快,聚合物分子量分布窄,分子量可控。双核胺亚胺镁配合物作为催化剂进行乙交酯开环聚合反应时,得到的聚合物分子量可控,产率高。

Description

利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法
技术领域
本发明涉及一种催化乙交酯聚合的方法,具体涉及一种利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法。
背景技术
随着人们环保意识的增强,开发能够减少环境污染的可降解生物材料成为高分子材料重要的研究领域之一。聚内酯为生物可降解型的绿色环保型的高分子材料,其作为石油产品的替代物越来越受到人们的关注。在自然生活环境中,废弃的聚内酯材料能被土壤中的微生物彻底的分解成小分子。因为聚酯无毒、无刺激性,且具有良好的生物相容性,因此被广泛应用于医学和环保领域,例如手术缝合线、包装、药物控制释放和组织工程支架等。聚乙交酯优良的生物相容性、生物降解性以及可持续发展利用的性能,使其已经成为21世纪最具有发展前景的高分子材料。乙交酯单体原料来源于可再生资源,聚合物可生物降解,环境友好,因而作为新型的生物基材料受到普遍关注。
乙交酯开环聚合可以制备高分子量的聚合物,可以通过活性可控聚合实现对分子量的控制。近年来,国内外学者从降低催化剂的制备成本和低毒性,及提高聚合物的分子量和稳定性出发,做了大量的研究工作,开发了许多性能优异的金属配合物催化剂。然而,仍需解决的一个问题是,由金属配合物催化剂制得的产品中难免会有金属残留,要从聚合物中完全去除这些残留物几乎是不可能的,所以低毒的镁配合物成为更有希望的催化剂,特别当聚合物应用于生物医药领域时,这类催化剂显得更加重要。由于双核金属催化剂优异的催化性能,因此研究新的、性能好的、低毒的双核镁催化剂对于得到安全性更高的聚乙交酯十分必要。
发明内容
本发明提供了一种利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法,该方法操作简单,以自行研发的双核胺亚胺镁配合物为催化剂,反应可控性好,得到的聚乙交酯分子量分布窄、分子量可控、产率高。
本发明技术方案如下:
本发明提供了一种催化性能好的乙交酯开环聚合用催化剂,该催化剂是一种结构特殊的双核胺亚胺镁配合物,其结构式如下式(Ⅰ)所示,其中,所述R为氢、甲基、乙基或异丙基,优选为氢,所述OBn为苄氧基:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
本发明双核胺亚胺镁配合物为配合物,通过配体的N,N原子与金属镁中心配位得到,具有优异的催化性能。本发明配合物的配体结构特殊,配体中取代基的选择对该镁配合物作为乙交酯开环聚合反应催化剂的催化性能有较大影响。其中,R为氢、甲基、乙基或异丙基。进一步的,引入小空间位阻的取代基使镁催化剂的催化活性升高,因此R优选为氢。
本发明双核胺亚胺镁配合物是由配体、二正丁基镁(Mg(nBu)2)和苄醇反应得到,其制备方法包括以下步骤:将二正丁基镁的己烷溶液与苄醇的四氢呋喃溶液在-5~-15℃下进行反应,反应完全后在此温度下加入配体A的甲苯溶液进行反应,加完后使体系温度自然升至室温,然后进行加热,将温度控制在40~60℃进行反应,反应后回收溶剂,将所得固体洗涤、干燥,得式Ⅰ所述的双核胺亚胺镁配合物。
进一步的,所述配体A的结构式如下式A所示,其中,R为氢、甲基、乙基或异丙基,优选为异丙基。配体A的制备方法已有文献报道,具体合成方法可以参考文献(Dalton Trans.(2008) 3199)。
Figure 272285DEST_PATH_IMAGE002
进一步的,配体A、Mg(nBu)2和苄醇反应的方程式如下:
Figure DEST_PATH_IMAGE003
上述制备方法中,配体A、二正丁基镁和苄醇的摩尔比1:2:2 ,这三者一锅法进行反应。本发明先将二正丁基镁与苄醇反应形成正丁基苄氧基镁,然后再与配体A发生反应形成最终的配合物,所得配合物容易在己烷中固化,易于从溶剂中分离和纯化,反应液后处理简单,产品收率高,收率在80%以上。而经过试验验证,若将二正丁基镁直接与配体A进行反应,反应所得产物呈油状,不易与溶剂分离,分离纯化难度大,收率低。
上述制备方法中,整个反应在惰性气体或氮气保护下进行。
上述制备方法中,反应自然升到室温以后再升至40~60oC进行反应,例如40oC、50oC、60oC,优选50~60oC。在40~60oC(优选50~60oC)进行反应的时间为1~12小时,优选为3~6小时。
上述制备方法中,己烷、四氢呋喃、甲苯均为溶剂,它们的作用是保证各原料充分溶解,使各原料在均相中进行接触反应,其用量可以根据实际情况进行调整。优选的,己烷、四氢呋喃、甲苯的总质量为二正丁基镁、苄醇和配体A总质量的5~10倍。
进一步的,反应后,将反应液真空抽干溶剂,然后用正己烷对剩余的沉淀进行洗涤,最后干燥,得产物。
本发明提供了一种利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法,该方法以双核胺亚胺镁配合物(简称镁配合物,下同)为催化剂,以乙交酯为原料,在无水无氧和气体保护下催化乙交酯聚合,得聚乙交酯,所述聚乙交酯为均聚物。本发明催化剂随着取代基R空间位阻的增加,催化活性有降低的趋势。
进一步的,上述方法包括以下步骤:将双核胺亚胺镁配合物催化剂、甲苯和乙交酯混合,在无水无氧和气体保护下进行开环聚合反应,反应后将反应物进行处理,得聚乙交酯。
进一步的,上述开环聚合反应中,乙交酯与双核胺亚胺镁催化剂的摩尔比为100~1000:1,例如100:1、200:1、400:1、600:1、800:1、1000:1。
进一步的,上述开环聚合反应中,乙交酯在甲苯中的浓度为0.2-0.3mol/L。
进一步的,上述开环聚合反应中,聚合反应温度为0~100℃,例如0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃。随着聚合反应温度的升高,催化活性有升高的趋势。
进一步的,上述开环聚合反应中,聚合反应时间为1-60分钟,例如1分钟、2分钟、3分钟、10分钟、30分钟、40分钟、60分钟等。
进一步的,上述开环聚合反应中,保护性气体为惰性气体或氮气。
进一步的,上述开环聚合反应中,反应后加入冷甲醇纯化聚乙交酯,得纯化的聚乙交酯。
本发明以自行研发的双核胺亚胺镁配合物作为催化剂进行乙交酯开环聚合反应,双核胺亚胺镁配合物催化剂制备方法简单,成本低,产品收率高,催化剂结构变化多样,金属中心镁与配体的N,N原子配位,催化活性高、不需要助催化剂、反应速率快,得到的聚合物分子量分布窄,分子量可控、产率高,满足市场需求。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步说明本发明,但本发明并不限于此,具体保护范围见权利要求。
下述实施例中,聚乙交酯均聚物的分子量M n由GPC法测定(聚苯乙烯为标准物),PDI为分子量分布,由GPC法测定;TOF为单位时间单位催化剂催化的单体的量。
以配体A为原料制备双核胺亚胺镁配合物(I)
式(I)所示双核胺亚胺镁配合物由配体A、Mg(nBu)2和苄醇通过烷基消除反应生成,反应式如下。
Figure 661809DEST_PATH_IMAGE004
实施例1
所用配体结构式如上式(A),其中R为氢,反应过程为:氮气气氛下, 在-10℃下将5mL苄醇四氢呋喃溶液(2.0 mol/L)慢慢滴加到等摩尔量的Mg(nBu)2己烷溶液(2.0 mol/L,5mL)中反应1小时,将配体 2.09 g溶于20 mL干燥甲苯中,在-10℃下加入到Mg(nBu)2和苄醇反应混合物中,加入后使反应液自然升到室温,然后加热到60℃反应3小时,反应结束以后真空抽干溶剂,剩余物加入干燥的正己烷洗涤、过滤,然后收集产物,干燥称重,得2.75 g固体,产率81.2%。
实施例2
所用配体结构式如上式(A),其中R为甲基,反应过程为:氮气气氛下, 在-10℃下将5 mL苄醇四氢呋喃溶液(2.0 mol/L)慢慢滴加到等摩尔量的Mg(nBu)2己烷溶液(2.0 mol/L,5 mL)中反应1小时,将配体 2.37 g溶于20 mL干燥甲苯中,在-10℃下加入到Mg(nBu)2和苄醇反应混合物中,加入后使反应液自然升到室温,然后加热到40℃反应12小时,反应结束以后真空抽干溶剂,剩余物加入干燥的正己烷洗涤、过滤,然后收集产物,干燥称重,得3.27g固体,产率89.1%。
实施例3
所用配体结构式如上式(A),其中R为乙基,反应过程为:氮气气氛下, 在-10℃下将5 mL苄醇四氢呋喃溶液(2.0 mol/L)慢慢滴加到等摩尔量的Mg(nBu)2己烷溶液(2.0 mol/L,5 mL)中反应1小时,将配体 2.65 g溶于30 mL干燥甲苯中,在-10℃下加入到Mg(nBu)2和苄醇反应混合物中,加入后使反应液自然升到室温,然后加热到50℃反应4小时,反应结束以后真空抽干溶剂,剩余物加入干燥的正己烷洗涤、过滤,然后收集产物,干燥称重,得3.17g固体,产率80.3%。
实施例4
所用配体结构式如上式(A),其中R为异丙基,反应过程为:氮气气氛下, 在-10℃下将5 mL苄醇四氢呋喃溶液(2.0 mol/L)慢慢滴加到等摩尔量的Mg(nBu)2己烷溶液(2.0mol/L,5 mL)中反应1小时,将配体 2.93 g溶于25 mL干燥甲苯中,在-10℃下加入到Mg(nBu)2和苄醇反应混合物中,加入后使反应液自然升到室温,然后加热到50℃反应8小时,反应结束以后真空抽干溶剂,剩余物加入干燥的正己烷洗涤、过滤,然后收集产物,干燥称重,得3.81 g固体,产率90.1%。
制备聚乙交酯均聚物
实施例5
在无水无氧和惰性气体保护下进行反应,首先在用高纯氮气洗气烘烤后的安瓶中顺序加入10 µmol催化剂(式Ⅰ所示镁配合物,R为氢)、4 mL甲苯以及1000 µmol的乙交酯,然后置于0oC的冰浴中,反应60分钟后加入少量水终止反应,用甲醇沉淀、洗涤数次,室温下真空干燥,得0.115克产物,收率为99%,M n 为1.2万,PDI为1.02,TOF为99。
实施例6
在无水无氧和惰性气体保护下进行反应,首先在用高纯氮气洗气烘烤后的安瓶中顺序加入10 µmol不同的催化剂(式Ⅰ所示镁配合物)、4 mL甲苯以及1000 µmol的乙交酯,然后在20oC下进行反应,反应后加入少量水终止反应,用甲醇沉淀、洗涤数次,室温下真空干燥,得聚乙交酯均聚物。
不同催化剂的反应情况如下表1所示:
Figure DEST_PATH_IMAGE005
从上表结果可以看出,取代基R为氢的催化剂的催化活性最高,反应速度最快。
实施例7
在无水无氧和惰性气体保护下进行反应,首先在用高纯氮气洗气烘烤后的安瓶中顺序加入10 µmol催化剂(式Ⅰ所示镁配合物,R为氢)、8 mL甲苯以及2000 µmol的乙交酯,然后在不同温度下进行反应,反应后加入少量水终止反应,用甲醇沉淀、洗涤数次,室温下真空干燥,得聚乙交酯均聚物。
不同反应温度和反应时间所得聚乙交酯均聚物情况如下表2所示:
Figure 135647DEST_PATH_IMAGE006
从上表结果可以看出,随着反应温度的升高,反应速度加快。
实施例8
在无水无氧和惰性气体保护下进行反应,首先在用高纯氮气洗气烘烤后的安瓶中顺序加入10 µmol催化剂(式Ⅰ所示镁配合物,R为氢)、甲苯以及乙交酯,使乙交酯在甲苯中的浓度均为0.25mol/L,然后在70oC下进行反应,反应后加入少量水终止反应,用甲醇沉淀、洗涤数次,室温下真空干燥,得聚乙交酯均聚物。
不同乙交酯用量的反应情况如下表3所示:
Figure 481178DEST_PATH_IMAGE007
对比例1
参照文献(Dalton Trans. (2008) 3199)的方法合成下式所示结构的锌配合物。
Figure DEST_PATH_IMAGE008
按照上述实施例6表1编号2的条件制备聚乙交酯,不同的是:所用的催化剂为上述锌配合物,步骤为:在用高纯氮气洗气烘烤后的安瓶中加入催化剂10 µmol、4ml甲苯以及1000µmol乙交酯,然后置于20oC的条件下反应25min,反应结束后加入少量水终止反应,用甲醇沉淀、洗涤数次,室温下真空干燥,得聚乙交酯0.006g,产率很低。在没有苄醇的存在下,锌配合物几乎没有催化乙交酯聚合的能力。
同时,采用上述锌配合物作为催化剂,以苄醇作为助催化剂,制备聚乙交酯,步骤为:在用高纯氮气洗气烘烤后的安瓶中加入催化剂10 µmol、苄醇20 µmol、甲苯以及1000µmol乙交酯,使乙交酯在甲苯中的浓度为0.25 mol/L ,然后置于20oC的条件下反应12h,反应结束后加入少量水终止反应,用甲醇沉淀、洗涤数次,室温下真空干燥,得聚乙交酯0.06g,产率51.7%,分子量0.8万,TOF为4.3,明显比表1编号2的TOF值(230)小很多。

Claims (11)

1.一种利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法,其特征是:以双核胺亚胺镁配合物为催化剂,以乙交酯为原料,在无水无氧和气体保护下催化乙交酯聚合,得聚乙交酯;所述双核胺亚胺镁配合物的结构式如下式Ⅰ所示,其中,R为氢、甲基、乙基或异丙基;OBn为苄氧基;
Figure DEST_PATH_IMAGE002
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是:双核胺亚胺镁配合物采用以下方法制得:将二正丁基镁的己烷溶液与苄醇的四氢呋喃溶液在-5~-15℃下进行反应,反应完全后在此温度下加入配体A的甲苯溶液进行反应,加完后使体系温度自然升至室温,然后进行加热,将温度控制在40~60℃进行反应,反应后回收溶剂,将所得固体洗涤、干燥,得式Ⅰ所述的双核胺亚胺镁配合物;所述配体A的结构式如下式A所示,其中,R为氢、甲基、乙基或异丙基;
Figure DEST_PATH_IMAGE004
3.根据权利要求2所述的方法,其特征是:双核胺亚胺镁配合物制备时,配体A、二正丁基镁和苄醇的摩尔比1:2:2。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征是:双核胺亚胺镁配合物制备时,将温度控制在50~60℃进行反应。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征是:双核胺亚胺镁配合物制备时,在40~60℃进行反应的时间为1~12小时。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征是:双核胺亚胺镁配合物制备时,在40~60℃进行反应的时间为3~6小时。
7.根据权利要求2所述的方法,其特征是:双核胺亚胺镁配合物制备时,反应在惰性气体或氮气保护下进行。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征是包括以下步骤:将双核胺亚胺镁配合物催化剂、甲苯和乙交酯混合,在无水无氧和气体保护下进行开环聚合反应,反应后将反应物进行处理,得聚乙交酯。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征是:乙交酯与催化剂的摩尔比为100~1000:1。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征是:乙交酯在甲苯中的浓度为0.2-0.3mol/L。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征是:反应温度为0~100℃,反应时间为1-60分钟。
CN201811526658.0A 2018-12-13 2018-12-13 利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法 Active CN109749063B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811526658.0A CN109749063B (zh) 2018-12-13 2018-12-13 利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811526658.0A CN109749063B (zh) 2018-12-13 2018-12-13 利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109749063A CN109749063A (zh) 2019-05-14
CN109749063B true CN109749063B (zh) 2021-03-23

Family

ID=66403687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811526658.0A Active CN109749063B (zh) 2018-12-13 2018-12-13 利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109749063B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101134808A (zh) * 2007-10-18 2008-03-05 吉林大学 一种催化环内酯聚合的方法
CN103193969A (zh) * 2013-04-11 2013-07-10 济南大学 N, n-二甲基苯胺-醇基镁催化剂及其制备方法和应用
CN103787943A (zh) * 2013-05-17 2014-05-14 华东理工大学 手性胺基酚氧基锌、镁化合物及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101134808A (zh) * 2007-10-18 2008-03-05 吉林大学 一种催化环内酯聚合的方法
CN103193969A (zh) * 2013-04-11 2013-07-10 济南大学 N, n-二甲基苯胺-醇基镁催化剂及其制备方法和应用
CN103787943A (zh) * 2013-05-17 2014-05-14 华东理工大学 手性胺基酚氧基锌、镁化合物及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN109749063A (zh) 2019-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109679081B (zh) 利用双核手性胺亚胺镁配合物催化己内酯聚合的方法
CN109679082B (zh) 利用双核手性胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法
CN109749072B (zh) 利用双核胺亚胺镁配合物催化丙交酯聚合的方法
CN109734880B (zh) 利用双核手性胺亚胺镁配合物催化丙交酯聚合的方法
CN109485840B (zh) 利用胺亚胺镁配合物催化丙交酯聚合的方法
CN109679080B (zh) 利用胺亚胺镁配合物催化己内酯聚合的方法
CN109749063B (zh) 利用双核胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法
CN111269402B (zh) 利用不对称双核胺亚胺铝配合物催化丙交酯聚合的方法
CN109749062B (zh) 利用双核胺亚胺镁配合物催化己内酯聚合的方法
CN108570066B (zh) 含有手性环己二胺基的铝化合物及其制备方法和应用
CN113527650B (zh) 一种酸碱对催化剂催化乙交酯丙交酯共聚的方法
CN109694469B (zh) 利用胺亚胺镁配合物催化乙交酯聚合的方法
CN109651409A (zh) 双核胺亚胺镁配合物及其制备方法和应用
CN104592501A (zh) 一种聚己内酯的制备方法
CN109438486B (zh) 胺亚胺镁配合物及其制备方法和应用
CN111154088B (zh) 利用不对称双核胺亚胺铝配合物催化乙交酯聚合的方法
CN111378099B (zh) 利用不对称双核胺亚胺铝配合物催化己内酯聚合的方法
CN104497280B (zh) 一种聚乙交酯的制备方法
CN109897072B (zh) 一种含铁配合物及其制备及包含其的催化剂组合物和利用所述催化剂组合物的己内酯的聚合
WO1996019519A1 (en) Catalytic ring opening polymerization of lactones, carbonates, ethers, morpholine-2,5-diones and anhydrides and catalyst therefor
CN108084411B (zh) 利用含有乙酰丙酮衍生物的手性铝配合物催化乙交酯聚合的方法
CN111285891B (zh) 不对称双核胺亚胺铝配合物及其制备方法和应用
CN107955030B (zh) 含有乙酰丙酮衍生物的手性铝配合物及其制备方法和应用
CN114853800B (zh) 一种硅桥联吡啶基[n,n]锂配合物及制备方法和应用
CN108570142B (zh) 一种利用含有手性环己二胺基的铝化合物催化丙交酯聚合的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant