EP4493614A1 - Procédé de polymérisation par voie radicalaire de thionolactides - Google Patents

Procédé de polymérisation par voie radicalaire de thionolactides

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Publication number
EP4493614A1
EP4493614A1 EP23711489.7A EP23711489A EP4493614A1 EP 4493614 A1 EP4493614 A1 EP 4493614A1 EP 23711489 A EP23711489 A EP 23711489A EP 4493614 A1 EP4493614 A1 EP 4493614A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radical
group
alkyl
formula
optionally substituted
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.)
Pending
Application number
EP23711489.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Oleksandr Ivanchenko
Simon Harrisson
Mathias Destarac
Stéphane MAZIERES
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Universite de Toulouse
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Universite Toulouse III Paul Sabatier
Institut Polytechnique de Bordeaux
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Bordeaux, Universite Toulouse III Paul Sabatier, Institut Polytechnique de Bordeaux filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Pending legal-status Critical Current

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    • C08F2810/10—Chemical modification of a polymer including a reactive processing step which leads, inter alia, to morphological and/or rheological modifications, e.g. visbreaking

Definitions

  • the present invention relates to a process for preparing copolymers, preferably degradable or biodegradable, from thionolactides.
  • the present invention relates to a process for preparing copolymers, preferably degradable, by ring-opening radical polymerization using in particular at least one thionolactide type monomer, to copolymers, preferably degradable, obtained by implementation of this process, to the use of said thionolactide type monomer as a precursor monomer in a radical polymerization, as well as to specific thionolactides.
  • the majority of synthetic polymers are currently synthesized by radical polymerization of vinyl monomers such as, for example, ethylene, methyl methacrylate, styrene, and vinyl acetate. Radical synthesis processes have the advantage of tolerating a wide range of functionalities, thus allowing the synthesis of numerous materials.
  • the application of controlled radical polymerization techniques developed towards the end of the 20th century, also allows the synthesis of polymers and copolymers of complex architecture, for example block, gradient or star copolymers, with control of the average molar mass of the polymer as well as the molar mass distribution.
  • a cyclic comonomer which polymerizes by radical ring-opening polymerization (RROP).
  • RROP radical ring-opening polymerization
  • These monomers are mainly of two types: vinyl and exo-methylene.
  • the cyclic comonomer of vinyl or exo-methylene type carries a degradable functionality, this can then be incorporated into the backbone of the polymer, making it itself degradable.
  • ketene acetals copolymerize easily with vinyl esters and vinyl ethers but more difficult with styrenic monomers, (meth)acrylates and (meth)acrylamides. Furthermore, they are difficult to synthesize and are often obtained in fairly low yields.
  • Other monomers of the exo-methylene type such as cyclic allylic sulfides (e.g. 2-methyl-7-methylene-1,5-dithiacyclooctane) have also been described.
  • DOT dibenzo[c,e]oxepane-5-thione
  • thionolactones such as y-phenyl-y-butyrolactone and 4-thionophthalide
  • y-phenyl-y-butyrolactone and 4-thionophthalide have been tested in copolymerization with different monomers and found to be inert [Bingham et al., Chem. Commun., 2019, 55, 55], Finally, Ivanchenko et al. [Polymer Chemistry, 2021, 12, 1931 -1938] described the use of thionocaprolactone which proved to be inert with respect to n-butylacrylate.
  • the inventors have developed a radical polymerization process by ring opening making it possible to achieve these goals, said process notably offering a wide range of reactivity.
  • the present invention therefore has as its first object a process for preparing at least one copolymer, preferably degradable, said process comprising at least one step of radical polymerization by ring opening of at least one cyclic monomer with at least one monomer comprising ethylenic unsaturation, in the presence of a radical polymerization initiator, said process being characterized in that:
  • the cyclic monomer is chosen from the thionolactides of formula (I) below: in which :
  • - X is an oxygen atom or a sulfur atom
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 independently of each other, represent a hydrogen atom, a halogen atom, a group chosen from an alkyl radical, a haloalkyl radical, an optionally substituted phenyl radical , a cyano group (CN), an optionally substituted alkyl-phenyl radical, an optionally substituted haloalkyl-phenyl radical, a carboxylic acid radical (COOH), an ester radical CO2R 5 with R 5 representing an alkyl radical, a phosphonic acid radical ( PO(OH)2), an ester radical of the phosphonic acid P(O)(OR 6a )(OR 6b ) with R 6a representing a hydrogen atom or an alkyl radical, and R 6b representing an alkyl radical, a sulfonic acid radical (SO3H), an ester radical of sulfonic acid SO3R 7 with R 7 representing an alkyl radical or a haloalky
  • the monomer comprising ethylenic unsaturation is chosen from the monomers of formula (II) below: in which :
  • - R 9 represents a hydrogen atom, or a fluorine atom
  • - R 10 represents a hydrogen atom, or a fluorine atom
  • R 11 represents a hydrogen atom, an alkyl radical, a fluorine atom, or a chlorine atom;
  • R 12 represents a hydrogen atom, or a group chosen from the following groups:
  • R 13 and R 14 identical or different, represent an atom d hydrogen, an alkyl radical, an optionally substituted alkyl-aryl radical, an optionally substituted aryl radical, a glycidyl group, or R 13 and R 14 together with the nitrogen and carbon atoms of the group of formula (III) to which they are linked, form a heterocarbon cycle comprising 4 to 7 carbon atoms (including the carbon atom carrying the oxygen atom),
  • R 15 representing an alkyl radical, a haloalkyl radical, an optionally substituted alkyl-aryl radical, an optionally substituted aryl radical
  • R 16 representing an alkyl radical, a haloalkyl radical, an optionally substituted alkyl-aryl radical, an optionally substituted aryl radical
  • R 18 representing an alkyl radical or a haloalkyl radical
  • R 19a and R 19b independently of each other, representing a hydrogen atom or an alkyl radical, or together forming an alkyl radical.
  • the ring opening of the cyclic monomer (I) makes it possible to form within the copolymer units comprising thioester bonds, and ester bonds when X is an oxygen atom. Furthermore, a fraction of the cyclic monomer (I) can also react by radical polymerization with the monomer (II) without ring opening.
  • the copolymer thus obtained then comprises, in addition to monomer units (I) with thioester bonds, and ester bonds when X is an oxygen atom, cyclic monomer units (I) having orthodithioester bonds and/or bonds thioacetal.
  • the degradability of the copolymer is therefore provided by the presence of thioester bonds, and possibly orthodithioester and/or thioacetal bonds, following the incorporation of the monomers of formula (I) into the backbone of the copolymer.
  • the length of the fragments obtained is inversely proportional to the quantity of monomers of formula (I) integrated into the backbone of the polymer.
  • the chemical groups at the ends of the fragments obtained are functional and reactive.
  • the thionolactide monomers of formula (I) used in the radical copolymerization reaction according to the process according to the invention are easily synthesized according to conventional techniques known to those skilled in the art from non-sulfur precursors. such as commercially available a-hydroxy acids, to form lactides which upon thionation give thiolactides.
  • the monomers (I) have the ability to react both with activated monomers such as styrene, its derivatives, or acrylates and with non-activated monomers such as vinyl esters.
  • the monomers of formula (II) are for the most part commercially available.
  • the term degradable polymer means a polymer whose skeleton comprises bonds which can be easily broken, in particular by chemical hydrolysis, by aminolysis, or enzymatic digestion, to lead to molecules of smaller size and possibly less polluting.
  • said bonds are in particular thioester bonds, and possibly orthodithioester and/or thioacetal bonds.
  • X is an oxygen atom or a sulfur atom, and preferably an oxygen atom.
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 independently of each other, represent a hydrogen atom, a halogen atom, a group chosen from an alkyl radical, a haloalkyl radical, an optionally substituted phenyl radical, a cyano group (CN), an optionally substituted alkyl-phenyl radical, an optionally substituted haloalkyl-phenyl radical, a carboxylic acid radical (COOH), an ester radical CO2R 5 with R 5 representing an alkyl radical, a phosphonic acid radical (PO (OH)2), an ester radical of phosphonic acid P(O)(OR 6a R 6b )2 with R 6a representing a hydrogen atom or an alkyl radical, and R 6b representing an alkyl radical, an acid radical sulphonic acid (SO3H), an ester radical of sulphonic acid SO3R 7 with R
  • the halogen atom as the group R 1 , R 2 , R 3 , and/or R 4 is preferably a fluorine atom.
  • the alkyl radical as the group R 1 , R 2 , R 3 , and/or R 4 may be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl or ethyl group.
  • haloalkyl means an alkyl radical comprising one or more halogen atoms, preferably chosen from chlorine and fluorine atoms.
  • the haloalkyl radical as the group R 1 , R 2 , R 3 , and/or R 4 may be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the haloalkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the haloalkyl radical may comprise from 1 to 18 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • a haloalkyl radical is advantageously a trifluoromethyl, fluoromethyl, chloromethyl, or chloroethyl group.
  • the term "optionally substituted phenyl” means that the phenyl radical as the group R 1 , R 2 , R 3 , and/or R 4 may be substituted by one or more substituents such as halogen atoms. , preferably chosen from chlorine and fluorine atoms, alkyl groups, and haloalkyl groups.
  • the haloalkyl group as a substituent of the phenyl radical preferably comprises 1 to 3 carbon atoms. It is advantageously a trifluoromethyl group.
  • the alkyl group as a substituent of the phenyl radical preferably comprises 1 to 3 carbon atoms. It is advantageously a methyl group.
  • the phenyl radical substituted by one or more halogen atoms is preferably a pentafluorinated phenyl radical -CeFs.
  • An alkyl-phenyl radical optionally substituted as the group R 1 , R 2 , R 3 , and/or R 4 is a radical comprising at least one alkyl radical and at least one optionally substituted phenyl radical which are linked directly by a covalent bond carbon (from the optionally substituted phenyl radical)-carbon (from the alkyl radical), the optionally substituted phenyl and alkyl radicals being as defined previously for the groups R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 .
  • the alkyl radical is directly connected via a carbon atom to the thionolactide.
  • An optionally substituted alkyl-phenyl radical is advantageously a benzyl or pentafluorobenzyl radical.
  • a haloalkyl-phenyl radical optionally substituted as the group R 1 , R 2 , R 3 , and/or R 4 is a radical comprising at least one haloalkyl radical and at least one optionally substituted phenyl radical which are linked directly by a covalent bond carbon (from the optionally substituted phenyl radical)-carbon (from the halogenoalkyl radical), the optionally substituted phenyl and halogenoalkyl radicals being as defined previously for the groups R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 .
  • the haloalkyl radical is directly connected via a carbon atom to the thionolactide.
  • the alkyl radical as the group R 5 can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl or ethyl group.
  • the alkyl radical as the group R 6a or R 6b can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 6 atoms carbon, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl or ethyl group.
  • the alkyl radical as the R 7 group can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl or ethyl group.
  • the haloalkyl radical as the R 7 group can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the haloalkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the haloalkyl radical may comprise from 1 to 18 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • a haloalkyl radical is advantageously a trifluoromethyl group.
  • the alkyl radical as the group R 8a or R 8b can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl or ethyl group.
  • the modulation of the R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 groups of thionolactide (I) makes it possible to increase its reactivity with respect to non-activated monomers (II), such as for example monomers of the vinyl ester type or with respect to activated monomers (II) such as for example acrylates, acrylamides, styrene type monomers etc.
  • non-activated monomers such as for example monomers of the vinyl ester type or with respect to activated monomers (II) such as for example acrylates, acrylamides, styrene type monomers etc.
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 independently of each other, preferably represent a hydrogen atom, a halogen atom, a group chosen from an alkyl radical, a haloalkyl radical, a phenyl radical optionally substituted, an optionally substituted alkyl-phenyl radical, and an optionally substituted haloalkyl-phenyl radical, and particularly preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl radical, a haloalkyl radical, and an optionally substituted phenyl radical .
  • a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl radical, a haloalkyl radical, and an optionally substituted phenyl radical preferably represent a hydrogen atom, a halogen atom, a group chosen from an alkyl radical, a haloalkyl radical, a phenyl radical optionally substituted, an optionally substituted alkyl-phenyl
  • R 2 H, CH 3 , C 6 H 5 , CF 3I C 6 F 5 , C 6 H 4 -CF 3 , F, CH 2 F, CH 2 CI, or C 2 H 4 -CI,
  • R 3 H or CH 3
  • R 4 H, CH 3 , C 6 H 5 , CF 3I C 6 F 5 , C 6 H 4 -CF 3I F, CH 2 F, CH 2 CI, or C 2 H 4 -CI.
  • the thionolactide of formula (I) is advantageously chosen from the following thionolactides:
  • R 1 and R 3 are preferably hydrogen atoms.
  • R 1 and R 2 are preferably hydrogen atoms.
  • Thionolactides (i) and (ii) promote copolymerization with activated monomers (II).
  • Thionolactides (iii) promote copolymerization with non-activated monomers (II).
  • all of the groups R 1 and R 2 are identical to all of the groups R 3 and R 4 . This leads to a “symmetrical” thionolactide (I) which is easier to prepare.
  • the thionolactides of formula (I) are advantageously chosen from the thionolactides of formulas (1-1) to (1-13) presented in the following Table 1:
  • the monomers (II) R 9 preferably represents a hydrogen atom.
  • R 10 preferably represents a hydrogen atom.
  • R 11 preferably represents a hydrogen atom or an alkyl radical.
  • the alkyl radical as the R 11 group can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 5 carbon atoms, and preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl group.
  • the alkyl radical as the R 12 group can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may contain from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 10 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 5 carbon atoms, said alkyl radical optionally being substituted by a hydroxyl radical.
  • alkyl radicals as the R 12 group, mention may be made of the methyl, ethyl, iso-propyl, n-butyl, 2-butyl, iso-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso- pentyl, neo-pentyl, tert-pentyl, 2-methylbutyl, hexyl, n-octyl, iso- octyl, 2-ethyl-1 -hexyl, 2,2,4-trimethylpentyl, nonyl, neodecanyl, decyl, dodecyl, octadecyl, behenyl, or cyclohexylmethyl, and preferably the methyl or hexyl radical.
  • the haloalkyl radical as the R 12 group can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the haloalkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the haloalkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, and preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • the aryl radical as the R 12 group may be a monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbon group, optionally substituted by an alkyl radical comprising from 1 to 5 carbon atoms, or an alkoxyl radical comprising from 1 to 5 carbon atoms.
  • an aryl radical as a group R 12 mention may in particular be made of the phenyl, trityl, naphthalenyl, anthracenyl and pyrenyl radicals.
  • the phenyl radical is particularly preferred.
  • the alkyl-aryl radical optionally substituted as the group R 12 is a radical comprising at least one alkyl radical and at least one optionally substituted aryl radical which are linked directly by a carbon (of the optionally substituted aryl radical)-carbon (of the optionally substituted) covalent bond.
  • alkyl radical the optionally substituted aryl and alkyl radicals being as defined previously for the group R 12 .
  • the alkyl radical is directly connected via a carbon atom to the ethylenic function (double bond) of the monomer (II).
  • An optionally substituted alkyl-aryl radical is advantageously a benzyl, p-methoxybenzyl, or pentafluorobenzyl radical.
  • the alkyl substituent of the alkylimidazolium radical as the group R 12 preferably comprises from 1 to 16 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • the alkylimidazolium radical as the R 12 group preferably comprises a counterion chosen from Br, BF4, and PFe'.
  • the alkyl radical as the group R 13 and/or R 14 can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear.
  • the alkyl radical may contain from 1 to 22 carbon atoms, and preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • alkyl radicals such as the R 13 and/or R 14 group
  • the aryl radical as a group R 13 and/or R 14 may be a monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbon group, optionally substituted by an alkyl radical comprising from 1 to 5 carbon atoms, or an alkoxyl radical comprising from 1 to 5 carbon atoms. carbon.
  • an aryl radical as a group R 13 and/or R 14 , mention may in particular be made of the phenyl, trityl, naphthalenyl, anthracenyl and pyrenyl radicals. Among such radicals, the phenyl radical is particularly preferred.
  • the alkyl-aryl radical optionally substituted as the group R 13 and/or R 14 is a radical comprising at least one alkyl radical and at least one optionally substituted aryl radical which are linked directly by a covalent carbon bond (of the optionally substituted aryl radical )-carbon (of the alkyl radical), the optionally substituted aryl and alkyl radicals being as defined previously for the groups R 13 and R 14 .
  • the alkyl radical is directly connected via a carbon atom to the nitrogen atom of formula (III) for R 13 and to the carboxyl function of formula (III) for R 14 .
  • An optionally substituted alkyl-aryl radical is advantageously a benzyl or pentafluorobenzyl radical.
  • R 13 and R 14 together with the nitrogen and carbon atoms of the group of formula (III) to which they are linked, form a heterocarbon ring, this can in particular be a pyrrolidone, piperidone, or caprolactam ring.
  • R 13 and R 14 identical or different, represent a hydrogen atom, an alkyl radical, or R 13 and R 14 together with the nitrogen and carbon atoms of the group of formula (III) to which they are linked, form a heterocarbon ring comprising 4 to 7 carbon atoms (including the carbon atom carrying the oxygen atom).
  • R 13 and R 14 are identical and represent a methyl radical or form, together with the atoms nitrogen and carbon of the group of formula (III) to which they are linked, a pyrrolidone or caprolactam ring.
  • the alkyl radical as the group R 15 can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear and non-cyclic.
  • the alkyl radical may contain from 1 to 22 carbon atoms, and preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • alkyl radicals as the R 15 group mention may be made of the methyl, ethyl, iso-propyl, n-butyl, 2-butyl, iso-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso- pentyl, neo-pentyl, tert-pentyl, 2-methylbutyl, hexyl, n-octyl, iso-octyl, 2-ethyl-1-hexyl, 2,2,4-trimethylpentyl, nonyl, neo-decanyl, decyl, dodecyl, octadecyl, behenyl, cyclohexylmethyl, adamantyl, and cyclohexyl.
  • the aryl radical as the group R 15 may be a monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbon group, optionally substituted by an alkyl radical comprising from 1 to 5 carbon atoms, or an alkoxyl radical comprising from 1 to 5 carbon atoms.
  • an aryl radical as a group R 15 mention may in particular be made of the phenyl, trityl, naphthalenyl, anthracenyl and pyrenyl radicals.
  • the phenyl radical is particularly preferred.
  • the alkyl-aryl radical optionally substituted as the group R 15 is a radical comprising at least one alkyl radical and at least one optionally substituted aryl radical which are linked directly by a carbon (of the optionally substituted aryl radical)-carbon (of the optionally substituted) covalent bond.
  • alkyl radical the optionally substituted aryl and alkyl radicals being as defined previously for the group R 15 .
  • the alkyl radical is directly connected via a carbon atom to the carbon atom of the ester function.
  • An optionally substituted alkyl-aryl radical is advantageously a benzyl or pentafluorobenzyl radical.
  • the haloalkyl radical as the group R 15 can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the haloalkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the haloalkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, and preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • R 15 preferably represents an alkyl or haloalkyl radical, and particularly preferably an alkyl radical such as a methyl or t-butyl radical.
  • the alkyl radical as the group R 16 can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear and non-cyclic.
  • the alkyl radical may contain from 1 to 22 carbon atoms, and preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • alkyl radicals as the R 16 group mention may be made of the methyl, ethyl, iso-propyl, n-butyl, 2-butyl, iso-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso- pentyl, neo-pentyl, tert-pentyl, 2-methylbutyl, hexyl, n-octyl, iso-octyl, 2-ethyl-1-hexyl, 2,2,4-trimethylpentyl, nonyl, neo-decanyl, decyl, dodecyl, octadecyl, behenyl, isobornyl, cyclohexylmethyl, adamantyl, and cyclohexyl.
  • the aryl radical as the group R 16 may be a monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbon group, optionally substituted by an alkyl radical comprising from 1 to 5 carbon atoms, or an alkoxyl radical comprising from 1 to 5 carbon atoms.
  • an aryl radical as a group R 16 mention may in particular be made of the phenyl, trityl, naphthalenyl, anthracenyl and pyrenyl radicals.
  • the phenyl radical is particularly preferred.
  • the alkyl-aryl radical optionally substituted as the group R 16 is a radical comprising at least one alkyl radical and at least one optionally substituted aryl radical which are linked directly by a carbon (of the optionally substituted aryl radical)-carbon (of the optionally substituted) covalent bond.
  • alkyl radical the optionally substituted aryl and alkyl radicals being as defined previously for the group R 16 .
  • the alkyl radical is directly connected via a carbon atom to the carbon atom of the ester function.
  • An optionally substituted alkyl-aryl radical is advantageously a benzyl or pentafluorobenzyl radical.
  • the haloalkyl radical as the group R 16 can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the haloalkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the haloalkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, and preferably from 1 to 5 carbon atoms.
  • R 16 preferably represents an alkyl radical, and particularly preferably a methyl or t-butyl radical.
  • the alkyl radical as the group R 17a or R 17b can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl or ethyl group.
  • the alkyl radical as the R 18 group can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl or ethyl group.
  • the haloalkyl radical as the R 18 group can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the haloalkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the haloalkyl radical may comprise from 1 to 18 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • a haloalkyl radical is advantageously a trifluoromethyl group.
  • the alkyl radical as the group R 19a or R 19b can be linear or branched, cyclic or non-cyclic.
  • the alkyl radical is preferably linear non-cyclic.
  • the alkyl radical may comprise from 1 to 22 carbon atoms, preferably from 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably from 1 to 3 carbon atoms.
  • An alkyl radical is advantageously a methyl or ethyl group.
  • the monomer of formula (II) is chosen from:
  • R 11 represents a hydrogen atom or an alkyl radical as defined in the invention
  • R 12 represents an alkyl radical or an optionally substituted aryl radical as defined in the invention
  • N-vinyl type monomers represented by the following formula (111-1): in which R 13 and R 14 are as defined in the invention,
  • vinyl acetate and vinyl pivalate are particularly preferred.
  • N-vinyl monomers such as N-vinylformamide, N-vinylacetamide and N-methyl-N-vinylacetamide, as well as N-vinyl monomers.
  • cyclic (when R 13 and R 14 form a heterocarbon ring together with the nitrogen and carbon atoms of the group of formula (111-1) to which they are linked) such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylpiperidone, and N-vinylcaprolactam.
  • N-vinylacetamide and N-vinylpyrrolidone are particularly preferred.
  • methyl acrylate n-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate. , tert-butyl methacrylate, isobornyl methacrylate or adamantyl methacrylate.
  • the proportion of monomers of formula (I) is preferably chosen such that the monomer(s) of formula (I) represent at most 50% by number relative to the total number of monomers of formula (I).
  • formulas (I) and (II) the monomer(s) of formula (I) represent approximately 5 to 30% by number, and even more preferably approximately 10 to 20% by number, relative to the total number of monomers of formula ( I) and (II).
  • the proportion of monomers of formula (I) is less than 5% by number, the rate of degradability of the polymer is low, which is of little interest compared to non-degradable polymers.
  • the proportion of monomers of formula (I) is greater than 30% in number, the process of radical polymerization by ring opening is altered, in particular slowed down.
  • radical polymerization initiator means a chemical species capable of forming free radicals, that is to say radicals having one or more unpaired electrons on their outer layer.
  • the radical polymerization initiator is preferably chosen from organic peroxides and hydroperoxides, azo derivatives, and redox-generating pairs that generate radicals (redox systems).
  • organic peroxides and hydroperoxides mention may in particular be made of dilauroyl peroxide (LPO), t-butyl peroxyacetate, t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxyoctoate, t-butyl peroxydodecanoate, t-butyl peroxyisobutyrate, t-butyl, t-amyl peroxypyvalate, t-butyl peroxypyvalate, di-isopropyl peroxydicarbonate, dicyclohexyl peroxydicarbonate, dicumyl peroxide, dibenzoyl peroxide, potassium peroxydisulfate, sodium peroxydisulfate, ammonium peroxydisulfate, cumene hydroperoxide and t-butyl hydroperoxide.
  • LPO and t-butyl hydroperoxide are particularly preferred.
  • azo derivatives mention may in particular be made of 2,2'-azobis(isobutyronitrile) or AIBN, 2,2'-azobis(2-cyano-2-butane), dimethyl-2,2'-azobisdimethylisobutyrate, 4,4'-azobis-(4-cyanopentanoic acid), 1,1'-azobis- (cyclohexanecarbonitrile), 2-(t-butylazo)-2-cyanopropane, 2,2'-azobis-[2- methyl-N(1,1)-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl]propanamide, 2,2'-azobis-[2-methyl-N-hydroxyethyl]-propanamide, 2,2'-azobis-dihydrochloride (N,N'-dimethyleneisobutyramidine), 2,2'-azobis-(2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis-(N,N'-dimethyleneisobutyramine), 2,2
  • the redox systems are for example chosen from systems comprising combinations such as:
  • ammonium persulfate and sodium formaldehyde sulfoxylate, and tert-butyl hydroperoxide and ascorbic acid are particularly preferred.
  • UV ultraviolet
  • visible range a photochemical initiator
  • the initiators that can be used in UV we can notably cite 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, the benzophenone/amine or benzophenone/alcohol couples.
  • the initiators that can be used in the visible we can mention thioxanthones.
  • certain RAFT control agents such as xanthate or trithiocarbonate which are also good photochemical initiators in the UV and visible range.
  • the quantity of radical polymerization initiator to be used according to the process according to the present invention is generally determined so that the quantity of radicals generated is at most approximately 5 mol% relative to the total quantity of monomers of formulas (I) and (II), and preferably of at most approximately 1 mol%.
  • the step of radical polymerization by ring opening of the monomers of formulas (I) and (II) can be carried out in mass (without solvent) or in solution in a solvent, in particular chosen in such a way that the reaction medium remains homogeneous. throughout the duration of the polymerization reaction.
  • the solvent is organic but it is not excluded to use an aqueous solvent such as water or a mixture of water and a co-solvent if the solubility of the monomer(s) justifies it.
  • the polymerization of the monomers of formulas (I) and (II) can also be carried out in a heterogeneous medium, the polymer formed being insoluble in the reaction medium. Polymerization can also be carried out by precipitation, or in dispersion, emulsion or suspension.
  • reaction medium water, hydroalcoholic mixtures or organic solvents are used as the reaction medium.
  • Organic solvents are preferred.
  • the total quantity of polymerizable material in the reaction medium can be 100% when the polymerization is carried out in mass, that is to say without solvent.
  • this total quantity can vary from approximately 10% to 90% by mass relative to the total mass of the reaction medium, preferably from approximately 20 to 80% by mass, and even more preferably from 30%. approximately 60% relative to the total mass of the reaction medium.
  • the polymerization step of the process according to the invention can be carried out at a temperature ranging from approximately 5 to 150°C, depending on the nature of the monomers of formulas (I) and (II) used during the reaction. According to a preferred embodiment of the process of the invention, the polymerization step is carried out at a temperature ranging from approximately 20 to 130°C, and even more preferably ranging from approximately 40 to 110°C.
  • the duration of the polymerization step generally varies from approximately 1 to 12 hours, and even more preferably from approximately 2 to 8 hours.
  • the polymerization step is preferably carried out only in the presence of the monomers of formulas (I) and (II) and a radical polymerization initiator, that is to say without a polymerization agent. polymerization.
  • a radical polymerization initiator that is to say without a polymerization agent.
  • a polymerization control agent thus allowing access to copolymers, preferably degradable. , block, composition gradient, comb, star grafted or even hyperbranched.
  • we know different controlled radical polymerization processes making it possible to obtain polymers with controlled architecture and mass. These processes are defined according to the chemical nature of the control agents involved.
  • the present invention may involve a control agent for radical polymerization technologies controlled by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT), particularly in the presence of xanthates.
  • RAFT reversible addition-fragmentation chain transfer
  • MADIX Macromolecular Design by Interchange of Xanthates
  • ATRP atom transfer polymerization
  • ITP iodine transfer polymerization
  • RCTP atom transfer polymerization
  • ITP iodine transfer polymerization
  • RCTP atom transfer polymerization
  • ITP iodine transfer polymerization
  • RCTP atom transfer polymerization
  • ITP iodine transfer polymerization
  • RCTP atom transfer polymerization
  • ITP iodine transfer polymerization
  • RCTP atom transfer polymerization
  • ITP iodine transfer polymerization
  • RCTP atom transfer polymerization
  • ITP iodine transfer polymerization
  • RCTP
  • the process of the invention thus makes it possible to produce a copolymer having at least thioester bonds which are easily degradable.
  • a fraction of the cyclic monomer (I) can also be consumed during polymerization without the cycle opening taking place.
  • the copolymer thus obtained then comprises, in addition to thioester bonds by ring opening, cyclic monomer (I) units having orthodithioester and/or thioacetal bonds.
  • the degradable copolymers obtained by implementing the process according to the present invention are new in themselves and as such constitute the second object of the invention.
  • the present invention therefore also has as a second object, a copolymer, preferably degradable, said copolymer being characterized in that it comprises at least thioester bonds, and that it results from radical polymerization by ring opening:
  • - X is an oxygen atom or a sulfur atom
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 independently of each other, represent a hydrogen atom, a halogen atom, a group chosen from an alkyl radical, a haloalkyl radical, an optionally substituted phenyl radical , a cyano group (CN), an optionally substituted alkyl-phenyl radical, an optionally substituted haloalkyl-phenyl radical, a carboxylic acid radical (COOH), an ester radical CO2R 5 with R 5 representing an alkyl radical, a phosphonic acid radical ( PO(OH)2), an ester radical of the phosphonic acid P(O)(OR 6a )(OR 6b ) with R 6a representing a hydrogen atom or an alkyl radical, and R 6b representing an alkyl radical, a sulfonic acid radical (SO3H), an ester radical of sulfonic acid SO3R 7 with R 7 representing an alkyl radical or a haloalky
  • R 9 represents a hydrogen atom, or a fluorine atom
  • R 10 represents a hydrogen atom, or a fluorine atom
  • R 11 represents a hydrogen atom, an alkyl radical, a fluorine atom, or a chlorine atom;
  • R 12 represents a hydrogen atom, or a group chosen from the following groups:
  • R 13 and R 14 identical or different, represent an atom d hydrogen, an alkyl radical, an optionally substituted alkyl-aryl radical, an optionally substituted aryl radical, a group glycidyl, or R 13 and R 14 together with the nitrogen and carbon atoms of the group of formula (III) to which they are linked, form a heterocarbon ring comprising from 4 to 7 carbon atoms (including the atom of carbon carrying the oxygen atom),
  • R 15 representing an alkyl radical, a haloalkyl radical, an optionally substituted alkyl-aryl radical, an optionally substituted aryl radical,
  • R 16 representing an alkyl radical, a haloalkyl radical, an optionally substituted alkyl-aryl radical, an optionally substituted aryl radical,
  • R 18 representing an alkyl radical or a haloalkyl radical
  • R 19a and R 19b independently of each other, representing a hydrogen atom or an alkyl radical, or together forming an alkyl radical, in the presence of a radical polymerization initiator.
  • said copolymer results from the polymerization of thionolactide (1-1) and vinyl acetate, styrene, tert-butyl acrylate, methyl methacrylate , or vinyl pivalate.
  • the copolymer preferably degradable, is a random copolymer.
  • the copolymer preferably degradable, preferably has a number average molar mass of approximately 2000 to 200,000 g/mol, and even more preferably of approximately 5000 to 100,000 g/mol.
  • the polymolecularity index of the polymer, preferably degradable, according to the invention preferably varies from 1.2 to 4, and even more preferably from 1.4 to 3.
  • the level of thioester bonds in the main chain of the degradable copolymer according to the invention is preferably at least 2% by number, preferably from 2 to 20% by number, and even more preferably from 5 to 15% by number, compared to the total number of links in the main chain.
  • the copolymer may further comprise orthodithioester and/or thioacetal bonds which are also degradable.
  • main chain of the copolymer is meant the longest sequence of bonds, that is to say without including the bonds of the lateral substituents.
  • the copolymers conforming to the present invention can be useful in any type of industry.
  • copolymers of the invention which have only low or no degradability, these could also be useful in the medical field, in particular for dental fillings, or any type of field for which it is desired to reduce the associated shrinkage. to polymerization.
  • the third object of the invention is also the use of at least one thionolactide corresponding to formula (I) as defined in the first object of the invention as a precursor monomer in a radical polymerization.
  • Radical polymerization is as defined in the first subject of the invention.
  • the fourth object of the invention is thus a thionolactide for the implementation of a process as defined in the first object of the invention, said thiolactide corresponding to the following formula (I'): in which :
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are as defined in the first object of the invention
  • the thionolactide of formula (I') is chosen from the thionolactides of formulas (I-3) to (1-14) as described in the invention.
  • lactide precursors of thionolactides of formula (I) or (I') as described in the invention can be obtained by dimerization of corresponding alpha-hydroxy acids or, in the case of compounds (1-13) and (1-14 ), by reaction of alpha-hydroxyisobutyric acid with chloroacetyl chloride or chloropropyl.
  • the single or double thionation of lactides can be carried out in the presence of P4S10 and hexamethyldisiloxane (HMDSO).
  • Figure 1 illustrates the chemical degradation of a CP2 polymer according to the invention.
  • Figure 2 illustrates the chemical degradation of a CP6 polymer according to the invention.
  • Figure 3 illustrates the crystal structure of compound (1-13) used in a process according to the invention.
  • Figure 4 illustrates the chemical degradation of a CP8 polymer according to the invention.
  • Figure 5 illustrates the crystal structure of the compound (1-14) used in a process according to the invention.
  • Figure 6 illustrates the chemical degradation of a CP10 polymer according to the invention.
  • Other characteristics and advantages of the present invention will appear in the light of the description of examples presented below to which the invention is however not limited.
  • the size exclusion chromatography analyzes were carried out with an installation equipped with two Shodex columns (KF-805 + KF-804 + KF-802.5, a refractometric detector and a light scattering detector, for analysis in tetrahydrofuran (THF) at 35°C and a flow rate of 1 ml/min.
  • THF tetrahydrofuran
  • Example 1 Synthesis of a deqradable copolymer CP1 based on styrene and thionolactide of formula (1-1) according to the process of the invention
  • the filtrate was evaporated under reduced pressure and purified by column chromatography (eluent cyclohexane/ethyl acetate 8/2).
  • the thionolactide was recrystallized four times to obtain crystals with a yield of 33% (1.8 g).
  • the crystals obtained were sublimated before their use in the polymerization at 60° C. and at a pressure of 10'2 mbar.
  • the conversion to monomer was 58% for thionolactide (1-1) and 82% for styrene.
  • Example 2 Synthesis of a deqradable copolymer CP2 based on tert-butyl acrylate and thionolactide of formula (1-1) according to the process of the invention
  • the polymerization was stopped by rapid cooling. After opening the tube, part of the solution was transferred to an NMR tube to determine the conversion of thionolactide (1-1) after 5 hours of reaction.
  • the conversion to monomer determined by hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR), as explained in Example 1, was 34% for thionolactide (1-1) and 33% for tert-acrylate. butyl.
  • the residual monomers were evaporated and the number average molar mass (Mn), as well as the polymolecularity index (Mw/Mn) of the poly(tert-butyl acrylate-co-thionolactide) copolymer CP2 were measured by chromatography.
  • steric exclusion eluent: THF
  • Mn 8000 g/mol
  • Mw/Mn 1.7.
  • Example 3 Synthesis of a deqradable copolymer CP3 based on methyl methacrylate and thionolactide of formula (1-1) according to the process of the invention
  • the conversion to monomer was 10% for thionolactide (1-1) and 64% for methyl methacrylate.
  • the residual monomers were evaporated and the number average molar mass (Mn), as well as the polymolecularity index (Mw/Mn) of the poly(methyl methacrylate-co-thionolactide) copolymer CP3 were measured by size exclusion chromatography.
  • Example 4 Synthesis of a deqradable copolymer CP4 based on vinyl pivalate and thionolactide of formula (1-1) according to the process of the invention
  • the conversion to monomer was 100% for thionolactide (1-1) and 64% for vinyl pivalate.
  • the residual monomers were evaporated and the number average molar mass (Mn), as well as the polymolecularity index (Mw/Mn) of the poly(vinyl pivalate-co-thionolactide) copolymer CP4 were measured by size exclusion chromatography.
  • Example 5 Chemical degradation of a deqradable copolymer CP2 based on tert-butyl acrylate and thionolactide of formula (1-1)
  • An i.e. difference between the refractive index of the sample analyzed and that of the solvent
  • Example 6 Synthesis of a deqradable copolymer CP5 based on n-butyl acrylate and thionolactide of formula (1-1) according to the process of the invention
  • thionolactide (1-1) obtained in Example 1, 0.504 g (3, 9 mmol) of n-butyl acrylate, and 10 mg of naphthalene as internal standard, to form a solution.
  • Thionolactide (monomer of formula (1-1)) represents 10% (in mole) relative to n-butyl acrylate (monomer of formula (II)).
  • the solution was transferred to a Carius tube which was vacuum sealed after three degassing cycles. The tube was then placed in an oil bath at 70°C for 3 hours. The polymerization was stopped by rapid cooling. After opening the tube, a portion of the solution was transferred to an NMR tube to determine the conversion of thionolactide (1-1).
  • the conversion to monomer was 41% for thionolactide (1-1) and 87% for n- acrylate. butyl.
  • the residual monomers were evaporated and the number average molar mass (Mn), as well as the polymolecularity index (Mw/Mn) of the poly(n-butyl acrylate-co-thionolactide) copolymer CP5 were measured by chromatography.
  • steric exclusion eluent: THF
  • Mn 98000 g/mol
  • Mw/Mn 1.7.
  • Example 7 Synthesis of a deqradable copolymer CP6 based on tert-butyl acrylate and dithionolactide of formula (I-2) according to the process of the invention
  • Second step synthesis of the degradable copolymer CP6 based on tert-butyl acrylate and dithionolactide of formula (I-2) according to the process of the invention
  • dithionolactide (I-2) 5.3 mg (0.022 mmol) of azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0.04 g (0.22 mmol) of dithionolactide (I-2) obtained in example 7.1, 0.552 g ( 4.3 mmol) of tert-butyl acrylate, and 10 mg of naphthalene as internal standard, to form a solution.
  • Dithionolactide (monomer of formula (I-2)) represents 5% (in mole) relative to tert-butyl acrylate (monomer of formula (II)).
  • the solution was transferred to a Carius tube which was vacuum sealed after three degassing cycles. The tube was then placed in an oil bath at 100°C for 5 hours. The polymerization was stopped by rapid cooling. After opening the tube, part of the solution was transferred to an NMR tube to determine the conversion of dithionolactide (I-2) after 5 hours of reaction
  • the conversion to monomer determined by hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1H NMR) was 100% for dithionolactide (I-2) and 98% for tert-butyl acrylate.
  • Example 8 Chemical degradation of a deqradable copolymer CP6 based on tert-butyl acrylate and dithionolactide of formula (1-2)
  • Example 9 Synthesis of a deqradable copolymer CP7 based on methyl methacrylate and dithionolactide of formula (I-2) according to the process of the invention.
  • dithionolactide (I-2) 5.5 mg (0.023 mmol) of azobis (cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0.04 g (0.23 mmol) of dithionolactide (I-2) obtained in example 7.1, 0.43 were mixed. g (4.3 mmol) of methyl methacrylate, and 10 mg of naphthalene as internal standard, to form a solution.
  • Dithionolactide (monomer of formula (I-2)) represents 5% (in mole) relative to methyl methacrylate (monomer of formula (II)).
  • the solution was transferred to a Carius tube which was vacuum sealed after three degassing cycles. The tube was then placed in an oil bath at 100°C for 5 hours. The polymerization was stopped by rapid cooling. After opening the tube, part of the solution was transferred to an NMR tube to determine the conversion of dithionolactide (I-2) after 5 hours of reaction.
  • the conversion to monomer determined by hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR), as explained in Example 7.2, was 20% for dithionolactide (I-2) and 80% for methyl methacrylate.
  • the residual monomers were evaporated and the number average molar mass (Mn), as well as the polymolecularity index (Mw/Mn) of the poly(methyl methacrylate-co-dithionolactide) copolymer CP7 were measured by size exclusion chromatography.
  • Example 11 Synthesis of a deqradable copolymer CP8 based on tert-butyl acrylate and thionolactide of formula (1-13) according to the process of the invention
  • the product was purified a first time by column chromatography (eluent dichloromethane), then the collected fractions were purified again by column chromatography (50 g of silica gel, eluent: ethyl ether 30% / petroleum ether 70% ) to obtain a yield of 20% (1.8 g).
  • Figure 3 illustrates the crystal structure of thionolactide (1-13).
  • the conversion to monomer determined by hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1H NMR) was 44% for thionolactide (1-13) and 82% for tert-butyl acrylate.
  • the residual monomers were evaporated and the number average molar mass (Mn), as well as the polymolecularity index (Mw/Mn) of the poly(tert-butyl acrylate-co-thionolactide) copolymer CP8 were measured by chromatography.
  • steric exclusion eluent: THF
  • Mn 13800 g/mol
  • Mw/Mn 2.4.
  • Example 12 Chemical degradation of a deqradable copolymer CP8 based on tert-butyl acrylate and thionolactide of formula (1-13)
  • Example 13 Synthesis of a deqradable copolymer CP9 based on methyl methacrylate and thionolactide of formula (1-13) according to the process of the invention
  • the conversion to monomer determined by hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR), as explained in Example 11.2, was 25% for thionolactide (1-13) and 90% for methyl methacrylate.
  • the residual monomers were evaporated and the number average molar mass (Mn), as well as the polymolecularity index (Mw/Mn) of the poly(methyl methacrylate-co-thionolactide) copolymer CP9 were measured by size exclusion chromatography.
  • Example 14 Synthesis of a deqradable copolymer CP10 based on tert-butyl acrylate and thionolactide of formula (1-14) according to the process of the invention
  • the product was purified a first time by column chromatography (eluent dichloromethane), then the collected fractions were purified again by column chromatography (50 g of silica gel, eluent: ethyl ether 20% / petroleum ether 80% ) to obtain a yield of 25% (0.8 g).
  • Figure 5 illustrates the crystal structure of thiolactide (1-14).
  • Thionolactide (monomer of formula (1-14)) represents 10% (in mole) relative to tert-butyl acrylate (monomer of formula (II)).
  • the solution was transferred to a Carius tube which was vacuum sealed after three degassing cycles. The tube was then placed in an oil bath at 100°C for 5 hours. The polymerization was stopped by rapid cooling. After opening the tube, part of the solution was transferred to an NMR tube to determine the conversion of thionolactide (1-14) after 5 hours of reaction.
  • the conversion to monomer determined by hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR) was 26% for thionolactide (1-14) and 52% for tert-butyl acrylate.
  • the residual monomers were evaporated and the number average molar mass (Mn), as well as the polymolecularity index (Mw/Mn) of the poly(tert-butyl acrylate-co-thionolactide) copolymer CP10 were measured by chromatography.
  • steric exclusion eluent: THF
  • Mn 13500 g/mol
  • Mw/Mn 4.2.
  • Example 15 Chemical degradation of a deqradable copolymer CP10 based on tert-butyl acrylate and thionolactide of formula (1-14)
  • Example 16 Synthesis of a deqradable copolymer CP11 based on methyl methacrylate and thionolactide of formula (1-14) according to the process of the invention
  • the conversion to monomer determined by hydrogen nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR), as explained in Example 14.3, was 26% for thionolactide (1-14) and 46% for styrene.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation de copolymères, de préférence dégradables ou biodégradables, à partir de thionolactides. Plus particulièrement, la présente invention est relative à un procédé de préparation de copolymères, de préférence dégradables, par polymérisation radicalaire par ouverture de cycle mettant notamment en oeuvre au moins un monomère de type thiolactide, aux copolymères, de préférence dégradables, obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé, à l'utilisation dudit monomère de type thionolactide comme monomère précurseur dans une polymérisation radicalaire, ainsi qu'à des thionolactides spécifiques.

Description

Procédé de polymérisation par voie radicalaire de thionolactides
La présente invention concerne un procédé de préparation de copolymères, de préférence dégradables ou biodégradables, à partir de thionolactides.
Plus particulièrement, la présente invention est relative à un procédé de préparation de copolymères, de préférence dégradables, par polymérisation radicalaire par ouverture de cycle mettant notamment en œuvre au moins un monomère de type thionolactide, aux copolymères, de préférence dégradables, obtenus par la mise en œuvre de ce procédé, à l’utilisation dudit monomère de type thionolactide comme monomère précurseur dans une polymérisation radicalaire, ainsi qu’à des thionolactides spécifiques.
La majorité des polymères synthétiques sont actuellement synthétisés par polymérisation par voie radicalaire de monomères vinyliques tels que par exemple l’éthylène, le méthacrylate de méthyle, le styrène, et l’acétate de vinyle. Les procédés de synthèse par voie radicalaire présentent l’avantage de tolérer une large gamme de fonctionnalités, permettant ainsi la synthèse de nombreux matériaux. L’application des techniques de polymérisation par voie radicalaire contrôlée, développées vers la fin du XXème siècle, permet également la synthèse de polymères et copolymères d’architecture complexe, par exemple des copolymères à blocs, à gradients ou en étoile, avec contrôle de la masse molaire moyenne du polymère ainsi que de la distribution de masse molaire.
Un des principaux désavantages des polymères issus de la polymérisation par voie radicalaire est qu’ils sont difficilement dégradables. En effet, les différentes unités monomères sont liées entre elles par des liaisons carbone-carbone (C-C) qui sont très résistantes à la dégradation. Ceci peut entrainer des dégâts environnementaux et limiter également l’application de ces polymères dans le domaine médical où il est important d’éviter l’accumulation de polymères de haute masse molaire dans le corps.
Un moyen d’introduire la propriété de dégradabilité aux polymères synthétiques obtenus par polymérisation par voie radicalaire est d’utiliser un comonomère cyclique qui polymérise par polymérisation radicalaire par ouverture de cycle (RROP, de l’expression anglaise « Radical Ring-Opening Polymerization »). Ces monomères sont principalement de deux types : vinylique et exo-méthylénique. Lorsque le comonomère cyclique de type vinylique ou exo-méthylénique porte une fonctionnalité dégradable, celle-ci peut alors être incorporée au squelette du polymère, le rendant lui-même dégradable.
La polymérisation de ces monomères procède par l’addition d’un radical à une double liaison, suivie par l’ouverture du cycle et la génération d’une espèce linéaire selon les schémas réactionnels (1 ) et (2) suivants, relatifs respectivement aux monomères vinylique et exo-méthylénique :
Schéma réactionnel (2).
Parmi les monomères de type vinylique, on peut citer les vinyl cyclopropanes qui ont été introduits dans les années 60. Parmi les monomères de type exo-méthylénique, on peut citer les acétals céténiques introduits dans les années 80, dont en particulier le 2-méthylène-1 ,3-dioxane (MDO) qui se transforme en ester pendant la polymérisation par voie radicalaire [avec Y = Y’ = O sur le schéma réactionnel (2)]. Le monomère MDO a été étudié en polymérisation radicalaire contrôlée, notamment dans Hedir et al., Biomacromolecules, 2015, 16, 2049-2058. De manière générale, les acétals céténiques copolymérisent facilement avec les esters vinyliques et les ethers vinyliques mais plus difficilement avec les monomères styréniques, les (meth)acrylates et les (meth)acrylamides. Par ailleurs, ils sont difficiles à synthétiser et sont souvent obtenus en rendements assez faibles. D’autres monomères de type exo-méthylénique tels que des sulfures allyliques cycliques (e.g. 2-méthyl-7- méthylène-1 ,5-dithiacyclooctane) ont également été décrits.
Plus récemment, l’utilisation d’une thionolactone, la dibenzo[c,e]oxépane-5-thione (DOT) a été décrite en polymérisation radicalaire. Des copolymères de ce monomère avec l’acrylonitrile, le N,N-diméthyl acrylamide, l’acrylate de poly(éthylène glycol)méthyl ether (PEGA), l’acrylate de méthyle, et des maléimides ont été préparés. Toutefois, le DOT est inerte en présence de méthacrylate de méthyle, retarde la polymérisation radicalaire du styrène sans être incorporé dans le squelette du polymère, et inhibe les polymérisations de l’acétate de vinyle et du N-vinylpyrrolidone. De plus, sa synthèse est compliquée. D’autres thionolactones telles que la y-phényl- y-butyrolactone et le 4-thionophthalide, ont été testées en copolymérisation avec différents monomères et se sont révélés inertes [Bingham et al., Chem. Commun., 2019, 55, 55], Enfin, Ivanchenko et al. [Polymer Chemistry, 2021 , 12, 1931 -1938] ont décrit l’utilisation de la thionocaprolactone qui s’est avérée inerte vis-à-vis du n- butylacrylate.
Par conséquent, il existe un besoin en procédés de synthèse permettant d’accéder de manière simple, de préférence avec de bons rendements, à des polymères synthétiques nouveaux ayant des structures variées, et étant de préférence dégradables, voire biodégradables. Il existe également un besoin en monomères précurseurs pouvant réagir avec des comonomères de structures variées, par exemple aussi bien avec des comonomères activés tels que les styrènes ou les acrylates, qu’avec des comonomères non activés tels que les esters vinyliques.
De manière surprenante, les inventeurs ont mis au point un procédé de polymérisation radicalaire par ouverture de cycle permettant d’atteindre ces buts, ledit procédé offrant notamment une large palette de réactivité.
La présente invention a donc pour premier objet un procédé de préparation d’au moins un copolymère, de préférence dégradable, ledit procédé comprenant au moins une étape de polymérisation radicalaire par ouverture de cycle d’au moins un monomère cyclique avec au moins un monomère comportant une insaturation éthylénique, en présence d’un amorceur de polymérisation par voie radicalaire, ledit procédé étant caractérisé en ce que :
(i) le monomère cyclique est choisi parmi les thionolactides de formule (I) suivante : dans laquelle :
- X est un atome d’oxygène ou un atome de soufre ;
- R1, R2, R3, et R4, indépendamment les uns des autres, représentent un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe choisi parmi un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical phényle éventuellement substitué, un groupe cyano (CN), un radical alkyle-phényle éventuellement substitué, un radical halogénoalkyle-phényle éventuellement substitué, un radical acide carboxylique (COOH), un radical ester CO2R5 avec R5 représentant un radical alkyle, un radical acide phosphonique (PO(OH)2), un radical ester de l’acide phosphonique P(O)(OR6a)(OR6b) avec R6a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R6b représentant un radical alkyle, un radical acide sulfonique (SO3H), un radical ester de l’acide sulfonique SO3R7 avec R7 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et un radical amide C(O)NR8aR8b, avec R8a et R8b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle ; et en ce que :
(ii) le monomère comportant une insaturation éthylénique est choisi parmi les monomères de formule (II) suivante : dans laquelle :
- R9 représente un atome d’hydrogène, ou un atome de fluor ; - R10 représente un atome d’hydrogène, ou un atome de fluor ;
- R11 représente un atome d’hydrogène, un radical alkyle, un atome de fluor, ou un atome de chlore ;
- R12 représente un atome d’hydrogène, ou un groupe choisi parmi les groupes suivants :
* un radical alkyle,
* un radical halogénoalkyle,
* un radical aryle éventuellement substitué,
* un radical alkyle-aryle éventuellement substitué,
* un groupe imidazolyle,
* un groupe alkylimidazolium,
* un groupe carbazoyle,
* un groupe de formule (III) suivante : dans laquelle l’astérisque (*) représente le point d’ancrage du groupe de formule (III) à l’atome de carbone du composé de formule (II), et R13 et R14, identiques ou différents, représentent un atome d’hydrogène, un radical alkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué, un groupe glycidyle, ou bien R13 et R14 conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, forment un cycle hétérocarboné comprenant de 4 à 7 atomes de carbone (en incluant l’atome de carbone portant l’atome d’oxygène),
* un groupe -OC(O)R15, avec R15 représentant un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué, * un groupe -C(O)OR16, avec R16 représentant un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué,
* un groupe acide phosphonique (PO(OH)2),
* un groupe ester de l’acide phosphonique P(O)(OR17a)(OR17b), avec R17a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R17b représentant un radical alkyle,
* un groupe acide sulfonique (SO3H),
* un groupe ester de l’acide sulfonique SO3R18, avec R18 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et
* un groupe amide C(O)NR19aR19b, avec R19a et R19b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle.
Grâce à ce procédé, il est désormais possible d’accéder de manière simple, de préférence avec de bons rendements, à des copolymères, de préférence dégradables, et dont la dégradabilité peut être modulée facilement en modifiant les proportions respectives des monomères de formule (I) et (II).
Au cours du procédé de l’invention, l’ouverture de cycle du monomère cyclique (I) permet de former au sein du copolymère des unités comportant des liaisons thioester, et des liaisons ester lorsque X est un atome d’oxygène. Par ailleurs, une fraction du monomère cyclique (I) peut également réagir par polymérisation radicalaire avec le monomère (II) sans ouverture de cycle. Le copolymère ainsi obtenu comprend alors, outre des unités de monomère (I) avec des liaisons thioesters, et des liaisons esters lorsque X est un atome d’oxygène, des unités de monomère (I) cycliques présentant des liaisons orthodithioester et/ou des liaisons thioacétal.
La dégradabilité du copolymère est par conséquent apportée par la présence de liaisons thioester, et éventuellement des liaisons orthodithioester et/ou thioacétal, suite à l’incorporation des monomères de formule (I) dans le squelette du copolymère. Plus leur proportion est importante par rapport aux monomères de formule (II), plus la dégradabilité du copolymère est élevée. Ainsi, après dégradation, la longueur des fragments obtenus est inversement proportionnelle à la quantité de monomères de formule (I) intégrés dans le squelette du polymère. De plus, les groupements chimiques des extrémités des fragments obtenus sont fonctionnels et réactifs. Par ailleurs, les monomères thionolactides de formule (I) mis en œuvre dans la réaction de copolymérisation par voie radicalaire selon le procédé conforme à l’invention sont facilement synthétisables selon les techniques classiques connues de l’homme du métier à partir de précurseurs non soufrés tels que des a-hydroxyacides disponibles dans le commerce, pour former des lactides qui par thionation donnent des thiolactides. De plus, les monomères (I) présentent la faculté de réagir aussi bien avec des monomères activés tels que le styrène, ses dérivés, ou les acrylates qu’avec des monomères non activés tels que des esters vinyliques. Enfin, les monomères de formule (II) sont pour la plupart disponibles dans le commerce.
Le monomère (I) de l’invention est différent de monomères connus de l’art antérieur comme le thionolactide (ou dithionolactide) qui contient un motif -S(C=O)-. Le dithionolactide ne contient donc pas de liaison thiocarbonyle C=S. Ce di(thioester cyclique) peut être polymérisé par ouverture de cycle non-radicalaire, par catalyse basique, pour produire des poly(thioesters) dégradables. Ce monomère ne peut pas être copolymérisé par voie radicalaire avec un comonomère (II) de l’invention.
Selon la présente invention, on entend par polymère dégradable, un polymère dont le squelette comporte des liaisons pouvant être facilement rompues, notamment par hydrolyse chimique, par aminolyse, ou digestion enzymatique, pour conduire à des molécules de taille plus petite et éventuellement moins polluantes. Selon l’invention, lesdites liaisons sont en particulier des liaisons thioester, et éventuellement des liaisons orthodithioester et/ou thioacétal.
Selon l’invention, l’expression « monomères thionolactides de formule (I) » inclut le thionolactide en tant que tel correspondant au composé de formule (I) dans laquelle R1,R3 = H, et R2, R4 = CH3 ; ainsi que tout dérivé du thionolactide précité correspondant à l’un quelconque des composés de formule (I) dans laquelle R1, R2, R3, R4 sont tels que définis dans l’invention.
Les monomères thionolactides (I)
X est un atome d’oxygène ou un atome de soufre, et de préférence un atome d’oxygène. R1, R2, R3, et R4, indépendamment les uns des autres, représentent un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe choisi parmi un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical phényle éventuellement substitué, un groupe cyano (CN), un radical alkyle-phényle éventuellement substitué, un radical halogénoalkyle-phényle éventuellement substitué, un radical acide carboxylique (COOH), un radical ester CO2R5 avec R5 représentant un radical alkyle, un radical acide phosphonique (PO(OH)2), un radical ester de l’acide phosphonique P(O)(OR6aR6b)2 avec R6a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R6b représentant un radical alkyle, un radical acide sulfonique (SO3H), un radical ester de l’acide sulfonique SO3R7 avec R7 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et un radical amide C(O)NR8aR8b, avec R8a et R8b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle.
L’atome d’halogène en tant que groupe R1, R2, R3, et/ou R4 est de préférence un atome de fluor.
Le radical alkyle en tant que groupe R1, R2, R3, et/ou R4 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Dans l’invention, le terme « halogénoalkyle » signifie un radical alkyle comprenant un ou plusieurs atomes d’halogène, de préférence choisi parmi les atomes de chlore et de fluor.
Le radical halogénoalkyle en tant que groupe R1, R2, R3, et/ou R4 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical halogénoalkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical halogénoalkyle peut comprendre de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical halogénoalkyle est avantageusement un groupe trifluorométhyle, fluorométhyle, chlorométhyle, ou chloroéthyle.
Dans l’invention, le terme « phényle éventuellement substitué » signifie que le radical phényle en tant que groupe R1, R2, R3, et/ou R4 peut être substitué par un ou plusieurs substituants tels que des atomes d’halogène, de préférence choisi parmi les atomes de chlore et de fluor, les groupes alkyle, et les groupes halogénoalkyle. Le groupe halogénoalkyle en tant que substituant du radical phényle comprend de préférence de 1 à 3 atomes de carbone. Il est avantageusement un groupe trifluorométhyle.
Le groupe alkyle en tant que substituant du radical phényle comprend de préférence de 1 à 3 atomes de carbone. Il est avantageusement un groupe méthyle.
Le radical phényle substitué par un ou plusieurs atomes d’halogène est de préférence un radical phényle pentafluoré -CeFs.
Un radical alkyle-phényle éventuellement substitué en tant que groupe R1, R2, R3, et/ou R4 est un radical comprenant au moins un radical alkyle et au moins un radical phényle éventuellement substitué qui sont liés directement par une liaison covalente carbone (du radical phényle éventuellement substitué)-carbone (du radical alkyle), les radicaux phényle éventuellement substitué et alkyle étant tels que définis précédemment pour les groupes R1, R2, R3, et R4. Le radical alkyle est directement relié via un atome de carbone au thionolactide. Un radical alkyle-phényle éventuellement substitué est avantageusement un radical benzyle ou pentafluorobenzyle.
Un radical halogénoalkyle-phényle éventuellement substitué en tant que groupe R1, R2, R3, et/ou R4 est un radical comprenant au moins un radical halogénoalkyle et au moins un radical phényle éventuellement substitué qui sont liés directement par une liaison covalente carbone (du radical phényle éventuellement substitué)-carbone (du radical halogénoalkyle), les radicaux phényle éventuellement substitué et halogénoalkyle étant tels que définis précédemment pour les groupes R1, R2, R3, et R4. Le radical halogénoalkyle est directement relié via un atome de carbone au thionolactide.
Le radical alkyle en tant que groupe R5 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R6a ou R6b peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R7 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Le radical halogénoalkyle en tant que groupe R7 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical halogénoalkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical halogénoalkyle peut comprendre de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical halogénoalkyle est avantageusement un groupe trifluorométhyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R8a ou R8b peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Lorsque les groupes R8a et R8b forment ensemble un radical alkyle, on obtient un cycle azoté dans lequel R8a et R8b forment ensemble un radical alkyle, en particulier comprenant 5 atomes de carbone (cycle pipéridine).
La modulation des groupes R1, R2, R3, et R4 du thionolactide (I) permet d’accroitre sa réactivité vis-à-vis des monomères (II) non activés tels que par exemple les monomère de type esters vinyliques ou vis-à-vis des monomères (II) activés tels que par exemple les monomère de type acrylates, acrylamides, styrène etc...
R1, R2, R3, et R4, indépendamment les uns des autres, représentent de préférence un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe choisi parmi un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical phényle éventuellement substitué, un radical alkyle-phényle éventuellement substitué, et un radical halogénoalkyle-phényle éventuellement substitué, et de façon particulièrement préférée un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, et un radical phényle éventuellement substitué. Selon une forme de réalisation préférée de l’invention :
* R1 = H ou CH3,
* R2 = H, CH3, C6H5, CF3I C6F5, C6H4-CF3, F, CH2F, CH2CI, ou C2H4-CI,
* R3 = H ou CH3,
* R4 = H, CH3, C6H5, CF3I C6F5, C6H4-CF3I F, CH2F, CH2CI, ou C2H4-CI.
Le thionolactide de formule (I) est avantageusement choisi parmi les thionolactides suivants :
(i) les thionolactides dans lesquels R2 et R4 sont tels que définis dans l’invention à l’exclusion d’atomes d’hydrogène, et de façon particulièrement préférée sont des radicaux alkyle,
(ii) les thionolactides dans lesquels R3 et R4 sont tels que définis dans l’invention à l’exclusion d’atomes d’hydrogène, et de façon particulièrement préférée sont des radicaux alkyle, et
(iii) les thionolactides dans lesquels R1, R2, R3, ou R4 sont des atomes d’hydrogène.
Dans les thionolactides (i), R1 et R3 sont de préférence des atomes d’hydrogène.
Dans les thionolactides (ii), R1 et R2 sont de préférence des atomes d’hydrogène.
Les thionolactides (i) et (ii) favorisent la copolymérisation avec les monomères (II) activés.
Les thionolactides (iii) favorisent la copolymérisation avec les monomères (II) non activés.
Selon une forme de réalisation particulière de l’invention, l’ensemble des groupes R1 et R2 est identique à l’ensemble des groupes R3 et R4. Cela conduit à un thionolactide (I) « symétrique » qui est plus facile à préparer.
Les thionolactides de formule (I) sont choisis avantageusement parmi les thionolactides de formules (1-1 ) à (1-13) présentées dans le tableau 1 suivant :
TABLEAU 1
Parmi ces thionolactides de formule (1-1 ) à (1-14), les thionolactides de formules (1-1 ), (1-13), et (1-14) sont particulièrement préférés.
Les monomères (II) R9 représente de préférence un atome d’hydrogène.
R10 représente de préférence un atome d’hydrogène.
R11 représente de préférence un atome d’hydrogène ou un radical alkyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R11 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 5 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R12 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comporter de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 10 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 5 atomes de carbone, ledit radical alkyle étant éventuellement substitué par un radical hydroxyle.
À titre d’exemples de radicaux alkyle en tant que groupe R12, on peut mentionner les radicaux méthyle, éthyle, iso-propyle, n-butyle, 2-butyle, iso-butyle, tert-butyle, n- pentyle, iso-pentyle, néo-pentyle, tert-pentyle, 2-méthylbutyle, hexyle, n-octyle, iso- octyle, 2-éthyl-1 -hexyle, 2,2,4-triméthylpentyle, nonyle, néo-décanyle, décyle, dodécyle, octadécyle, béhényle, ou cyclohexylméthyle, et de préférence le radical méthyle ou hexyle.
Le radical halogénoalkyle en tant que groupe R12 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical halogénoalkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical halogénoalkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone.
Le radical aryle en tant que groupe R12 peut être un groupement hydrocarboné aromatique monocyclique ou polycyclique, éventuellement substitué par un radical alkyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone, ou un radical alcoxyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radical aryle en tant que groupe R12, on peut en particulier citer les radicaux phényle, trityle, naphtalényle, anthracényle, et pyrényle. Parmi de tels radicaux, le radical phényle est particulièrement préféré.
Le radical alkyle-aryle éventuellement substitué en tant que groupe R12 est un radical comprenant au moins un radical alkyle et au moins un radical aryle éventuellement substitué qui sont liés directement par une liaison covalente carbone (du radical aryle éventuellement substitué)-carbone (du radical alkyle), les radicaux aryle éventuellement substitué et alkyle étant tels que définis précédemment pour le groupe R12. Le radical alkyle est directement relié via un atome de carbone à la fonction éthylénique (double liaison) du monomère (II). Un radical alkyle-aryle éventuellement substitué est avantageusement un radical benzyle, p-méthoxybenzyle, ou pentafluorobenzyle.
Le substituant alkyle du radical alkylimidazolium en tant que groupe R12 comprend de préférence de 1 à 16 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 5 atomes de carbone. Le radical alkylimidazolium en tant que groupe R12 comprend de préférence un contre-ion choisi parmi Br, BF4 , et PFe’.
Groupe de formule (III)
Le radical alkyle en tant que groupe R13 et/ou R14 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire. Le radical alkyle peut comporter de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone. À titre d’exemples de radicaux alkyle en tant que groupe R13 et/ou R14, on peut mentionner les radicaux méthyle, éthyle, iso-propyle, n-butyle, 2-butyle, iso-butyle, tert-butyle, n-pentyle, iso-pentyle, néo-pentyle, tert-pentyle, 2-méthylbutyle, hexyle, n- octyle, iso-octyle, 2-éthyl-1 -hexyle, 2,2,4-triméthylpentyle, nonyle, néo-décanyle, décyle, dodécyle, octadécyle, béhényle, cyclohexylméthyle, adamantyle, et cyclohexyle.
Le radical aryle en tant que groupe R13 et/ou R14 peut être un groupement hydrocarboné aromatique monocyclique ou polycyclique, éventuellement substitué par un radical alkyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone, ou un radical alcoxyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radical aryle en tant que groupe R13 et/ou R14, on peut en particulier citer les radicaux phényle, trityle, naphtalényle, anthracényle, et pyrényle. Parmi de tels radicaux, le radical phényle est particulièrement préféré.
Le radical alkyle-aryle éventuellement substitué en tant que groupe R13 et/ou R14 est un radical comprenant au moins un radical alkyle et au moins un radical aryle éventuellement substitué qui sont liés directement par une liaison covalente carbone (du radical aryle éventuellement substitué)-carbone (du radical alkyle), les radicaux aryle éventuellement substitué et alkyle étant tels que définis précédemment pour les groupes R13 et R14. Le radical alkyle est directement relié via un atome de carbone à l’atome d’azote de la formule (III) pour R13 et à la fonction carboxyle de la formule (III) pour R14. Un radical alkyle-aryle éventuellement substitué est avantageusement un radical benzyle, ou pentafluorobenzyle.
Lorsque R13 et R14, conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, forment un cycle hétérocarboné, celui-ci peut notamment être un cycle pyrrolidone, pipéridone, ou caprolactame.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, R13 et R14, identiques ou différents, représentent un atome d’hydrogène, un radical alkyle, ou bien R13 et R14 conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, forment un cycle hétérocarboné comprenant de 4 à 7 atomes de carbone (en incluant l’atome de carbone portant l’atome d’oxygène).
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, R13 et R14 sont identiques et représentent un radical méthyle ou bien forment, conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, un cycle pyrrolidone ou caprolactame.
Groupe -OC(O)R15
Le radical alkyle en tant que groupe R15 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire et non cyclique. Le radical alkyle peut comporter de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radicaux alkyle en tant que groupe R15, on peut mentionner les radicaux méthyle, éthyle, iso-propyle, n-butyle, 2-butyle, iso-butyle, tert-butyle, n- pentyle, iso-pentyle, néo-pentyle, tert-pentyle, 2-méthylbutyle, hexyle, n-octyle, iso- octyle, 2-éthyl-1 -hexyle, 2,2,4-triméthylpentyle, nonyle, néo-décanyle, décyle, dodécyle, octadécyle, béhényle, cyclohexylméthyle, adamantyle, et cyclohexyle.
Le radical aryle en tant que groupe R15 peut être un groupement hydrocarboné aromatique monocyclique ou polycyclique, éventuellement substitué par un radical alkyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone, ou un radical alcoxyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radical aryle en tant que groupe R15, on peut en particulier citer les radicaux phényle, trityle, naphtalényle, anthracényle, et pyrényle. Parmi de tels radicaux, le radical phényle est particulièrement préféré.
Le radical alkyle-aryle éventuellement substitué en tant que groupe R15 est un radical comprenant au moins un radical alkyle et au moins un radical aryle éventuellement substitué qui sont liés directement par une liaison covalente carbone (du radical aryle éventuellement substitué)-carbone (du radical alkyle), les radicaux aryle éventuellement substitué et alkyle étant tels que définis précédemment pour le groupe R15. Le radical alkyle est directement relié via un atome de carbone à l’atome de carbone de la fonction ester. Un radical alkyle-aryle éventuellement substitué est avantageusement un radical benzyle, ou pentafluorobenzyle.
Le radical halogénoalkyle en tant que groupe R15 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical halogénoalkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical halogénoalkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone. R15 représente de préférence un radical alkyle ou halogénoalkyle, et de façon particulièrement préféré un radical alkyle tel qu’un radical méthyle ou t-butyle.
Groupe -C(O)OR16
Le radical alkyle en tant que groupe R16 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire et non cyclique. Le radical alkyle peut comporter de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radicaux alkyle en tant que groupe R16, on peut mentionner les radicaux méthyle, éthyle, iso-propyle, n-butyle, 2-butyle, iso-butyle, tert-butyle, n- pentyle, iso-pentyle, néo-pentyle, tert-pentyle, 2-méthylbutyle, hexyle, n-octyle, iso- octyle, 2-éthyl-1 -hexyle, 2,2,4-triméthylpentyle, nonyle, néo-décanyle, décyle, dodécyle, octadécyle, béhényle, isobornyle, cyclohexylméthyle, adamantyle, et cyclohexyle.
Le radical aryle en tant que groupe R16 peut être un groupement hydrocarboné aromatique monocyclique ou polycyclique, éventuellement substitué par un radical alkyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone, ou un radical alcoxyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radical aryle en tant que groupe R16, on peut en particulier citer les radicaux phényle, trityle, naphtalényle, anthracényle, et pyrényle. Parmi de tels radicaux, le radical phényle est particulièrement préféré.
Le radical alkyle-aryle éventuellement substitué en tant que groupe R16 est un radical comprenant au moins un radical alkyle et au moins un radical aryle éventuellement substitué qui sont liés directement par une liaison covalente carbone (du radical aryle éventuellement substitué)-carbone (du radical alkyle), les radicaux aryle éventuellement substitué et alkyle étant tels que définis précédemment pour le groupe R16. Le radical alkyle est directement relié via un atome de carbone à l’atome de carbone de la fonction ester. Un radical alkyle-aryle éventuellement substitué est avantageusement un radical benzyle, ou pentafluorobenzyle.
Le radical halogénoalkyle en tant que groupe R16 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical halogénoalkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical halogénoalkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone. R16 représente de préférence un radical alkyle, et de façon particulièrement préférée un radical méthyle ou t-butyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R17a ou R17b peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R18 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Le radical halogénoalkyle en tant que groupe R18 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical halogénoalkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical halogénoalkyle peut comprendre de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical halogénoalkyle est avantageusement un groupe trifluorométhyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R19a ou R19b peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Lorsque les groupes R19a et R19b forment ensemble un radical alkyle, on obtient un cycle azoté dans lequel R19a et R19b forment ensemble un radical alkyle, en particulier comprenant 5 atomes de carbone (cycle pipéridine).
Selon un mode de réalisation particulier, le monomère de formule (II) est choisi parmi :
* les monomères de type ester vinylique représentés par la formule (11-1 ) suivante : dans laquelle R15 est tel que défini dans l’invention,
* les monomères de type a-oléfine représentés par la formule (II-2) suivante :
(11-2) dans laquelle R11 représente un atome d’hydrogène ou un radical alkyle tels que définis dans l’invention, et R12 représente un radical alkyle ou un radical aryle éventuellement substitué tels que définis dans l’invention,
* les monomères de type N-vinylique représentés par la formule (111-1 ) suivante : dans laquelle R13 et R14 sont tels que définis dans l’invention,
* les monomères de type acrylate et alkacrylate représentés par la formule (II-3) suivante : dans laquelle R11 représente un atome d’hydrogène ou un radical alkyle tels que définis dans l’invention, et R16 représente un radical alkyle tel que défini dans l’invention.
Parmi les monomères de formule (11-1 ), on peut citer l’acétate de vinyle, le pivalate de vinyle, le trifluoroacétate de vinyle, le chloroacétate de vinyle, le propionate de vinyle, le butyrate de vinyle, le néodécanoate de vinyle (R15 = C9H19, mélange d’isomères), et le trifluorobutyrate de vinyle. Parmi ces monomères de formule (11-1 ), l’acétate de vinyle et le pivalate de vinyle sont particulièrement préférés.
Parmi les monomères de formule (II-2), on peut citer l’éthylène, et l’octène. L’éthylène est particulièrement préféré.
Parmi les monomères de formule (111-1 ), on peut en particulier citer les monomères N- vinyliques acycliques tels que le N-vinylformamide, le N-vinylacétamide et le N-méthyl- N-vinylacétamide, ainsi que les monomères N-vinyliques cycliques, (lorsque R13 et R14 forment un cycle hétérocarboné conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (111-1 ) auquel ils sont liés) tels que la N-vinylpyrrolidone, la N- vinylpipéridone, et le N-vinylcaprolactame. Parmi de tels monomères de formule (III- 1 ), le N-vinylacétamide et la N-vinylpyrrolidone sont particulièrement préférés.
Parmi les monomères de formule (II-3), on peut en particulier citer l’acrylate de méthyle, l’acrylate de n-butyle, l’acrylate de tert-butyle, l’acrylate de 2-éthyhexyle, le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate de tert-butyle, le méthacrylate d’isobornyle ou le méthacrylate d’adamantyle.
Selon le procédé conforme à l’invention, la proportion de monomères de formule (I) est de préférence choisie de telle sorte que le ou les monomères de formule (I) représentent au plus 50 % en nombre par rapport au nombre total de monomères de formules (I) et (II). Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, le ou les monomères de formule (I) représentent de 5 à 30 % environ en nombre, en encore plus préférentiellement de 10 à 20 % environ en nombre, par rapport au nombre total de monomères de formules (I) et (II). En effet, lorsque la proportion de monomères de formule (I) est inférieure à 5 % en nombre, le taux de dégradabilité du polymère est peu important, ce qui ne présente que peu d’intérêt par rapport aux polymères non dégradables. Lorsque la proportion de monomères de formule (I) est supérieure à 30 % en nombre, le processus de polymérisation radicalaire par ouverture de cycle est altéré, en particulier ralenti.
Au sens de la présente invention, on entend par amorceur de polymérisation par voie radicalaire, une espèce chimique capable de former des radicaux libres c'est-à-dire des radicaux possédant un ou plusieurs électrons non appariés sur leur couche externe.
Selon le procédé conforme à l’invention, l’amorceur de polymérisation par voie radicalaire est de préférence choisi parmi les peroxydes et hydroperoxydes organiques, les dérivés azoïques, et les couples oxydo-réducteurs générateurs de radicaux (systèmes redox).
Parmi les peroxydes et hydroperoxydes organiques, on peut en particulier mentionner le peroxyde de dilauroyle (LPO), le peroxyacétate t-butyle, le peroxybenzoate de t- butyle, le peroxyoctoate de t-butyle, le peroxydodécanoate de t-butyle, le peroxyisobutyrate de t-butyle, le peroxypyvalate de t-amyle, le peroxypyvalate de t- butyle, le peroxydicarbonate de di-isopropyle, le peroxydicarbonate de dicyclohexyle, le peroxyde de dicumyle, le peroxyde de dibenzoyle, le peroxydisulfate de potassium, le peroxydisulfate de sodium, le peroxydisulfate d’ammonium, l’hydroperoxyde de cumène et l’hydroperoxyde de t-butyle. Parmi ces peroxydes organiques, le LPO et l’hydroperoxyde de t-butyle sont particulièrement préférés.
Parmi les dérivés azoïques, on peut en particulier mentionner le 2,2' azobis(isobutyronitrile) ou AIBN, le 2,2'-azobis(2-cyano-2-butane), le diméthyl-2,2'- azobisdiméthylisobutyrate, le 4,4'-azobis-(acide 4-cyanopentanoique), le 1 ,1 '-azobis- (cyclohexanecarbonitrile), le 2-(t-butylazo)-2-cyanopropane, le 2,2'-azobis-[2-méthyl- N(1 ,1 )-bis (hydroxyméthyl)-2-hydroxyéthyl] propanamide, le 2,2'-azobis-[2-méthyl-N- hydroxyéthyl]-propanamide, le dichlorhydrate de 2,2'-azobis-(N,N'- diméthylèneisobutyramidine), le dichlorhydrate de 2,2'-azobis-(2-amidinopropane), le 2,2'-azobis-(N,N'-diméthylène isobutyramine), le 2,2'-azobis-(2-méthyl-N-[1 ,1 bis- (hydroxyméthyl)-2-hydroxyéthyl]propionamide), le 2,2'-azobis-(2-méthyl-N-[1 ,1 -bis- (hydroxyméthyl)propionamide], le 2,2'-azobis-[2-méthyl-N-(2- hydroxyéthyl)propionamide], le 2,2'-azobis-(isobutyramide)dihydrate, le 2,2'-azobis- (2,2,4-triméthylpentane) et le 2,2'-azobis-(2-méthylpropane). Parmi ces dérivés azoïques, le 2,2' azobis(isobutyronitrile) et le 1 ,T-azobis-(cyclohexanecarbonitrile) sont particulièrement préférés.
Les systèmes redox sont par exemple choisis parmi les systèmes comportant des combinaisons telles que :
- les mélanges de peroxyde d'hydrogène, de peroxyde de dialkyle, d’un hydroperoxyde, d’un perester, d’un percarbonate et composés similaires et d’un sel de fer, d’un sel de titane, de formaldéhyde sulfoxylate de zinc ou de formaldéhyde sulfoxylate de sodium, et d’un sucre réducteur,
- les mélanges d’un persulfate, perborate ou perchlorate de métal alcalin ou d'ammonium avec un bisulfite de métal alcalin, tel que le métabisulfite de sodium, et un sucre réducteur, et
- les mélanges d’un persulfate de métal alcalin avec un acide arylphosphinique, tel que l'acide benzène phosphonique et autres similaires, et un sucre réducteur.
Parmi de tels systèmes redox, on préfère tout particulièrement les associations de persulfate d’ammonium et de formaldéhyde sulfoxylate de sodium, et d’hydroperoxyde de tert-butyle et d’acide ascorbique.
Il est également possible d’utiliser un amorceur photochimique, dans l’ultraviolet (UV) ou le visible. Parmi les amorceurs utilisables dans l’UV, on peut notamment citer la 2,2-diméthoxy-2-phénylacétophénone, les couples benzophénone/amine ou benzophénone/alcool. Parmi les amorceurs utilisables dans le visible, on peut mentionner les thioxanthones. Enfin, on peut également utiliser certains agents de contrôle RAFT de type xanthate ou trithiocarbonate qui sont également de bons amorceurs photochimiques dans l’UV et le visible.
La quantité d’amorceur de polymérisation par voie radicalaire à utiliser selon le procédé conforme à la présente invention est généralement déterminée de manière à ce que la quantité de radicaux générés soit d'au plus 5 % en mole environ par rapport à la quantité totale de monomères de formules (I) et (II), et de préférence d'au plus 1 % en mole environ.
L’étape de polymérisation radicalaire par ouverture de cycle des monomères de formules (I) et (II) peut être menée en masse (sans solvant) ou en solution dans un solvant, notamment choisi de telle manière que le milieu réactionnel reste homogène pendant toute la durée de la réaction de polymérisation. En général, le solvant est organique mais il n’est pas exclu d’utiliser un solvant aqueux tel que l’eau ou un mélange d’eau et d’un co-solvant si la solubilité du (des monomères) le justifie. La polymérisation des monomères de formules (I) et (II) peut également être menée en milieu hétérogène, le polymère formé étant insoluble dans le milieu réactionnel. La polymérisation peut aussi menée par voie précipitante, ou en dispersion, en émulsion ou en suspension.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’eau, des mélanges hydroalcooliques ou des solvants organiques sont utilisés comme milieu de réaction. Les solvants organiques sont préférés.
La quantité totale en matière polymérisable du milieu réactionnel (quantité totale de monomères de formule (I) et de formule (II)) peut être de 100 % lorsque la polymérisation est réalisée en masse, c’est-à-dire sans solvant. Lorsque la polymérisation est réalisée dans un solvant, cette quantité totale peut varier de 10 % à 90 % environ en masse par rapport à la masse totale du milieu réactionnel, de préférence de 20 à 80 % environ en masse, et encore plus préférentiellement de 30 à 60 % environ par rapport à la masse totale du milieu réactionnel.
L’étape de polymérisation du procédé conforme à l’invention peut être réalisée à une température allant de 5 à 150°C environ, en fonction de la nature des monomères de formules (I) et (II) utilisés pendant la réaction. Selon une forme de réalisation préférée du procédé de l’invention, l’étape de polymérisation est réalisée à une température allant de 20 à 130°C environ, et encore plus préférentiellement allant de 40 à 110°C environ.
La durée de l’étape de polymérisation varie généralement de 1 à 12 heures environ, et encore plus préférentiellement de 2 à 8 heures environ.
Comme indiqué précédemment, l’étape de polymérisation est de préférence menée uniquement en présence des monomères de formules (I) et (II) et d’un amorceur de polymérisation par voie radicalaire, c’est-à-dire sans agent de contrôle de la polymérisation. Cependant, selon une variante du procédé conforme à l’invention, il est néanmoins possible de mettre en œuvre l’étape de polymérisation en présence d’un agent de contrôle de la polymérisation, permettant ainsi d’accéder à des copolymères, de préférence dégradables, à blocs, à gradient de composition, en peigne, greffés en étoile ou encore hyperramifiés. En effet, on connait différents procédés de polymérisation radicalaire contrôlée, permettant d’obtenir des polymères à architecture et masse contrôlées. Ces procédés sont définis selon la nature chimique des agents de contrôle impliqués. La présente invention peut faire intervenir un agent de contrôle pour les technologies de polymérisation radicalaire contrôlée par transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation (en anglais « Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer » (RAFT)), notamment en présence de xanthates (en anglais « Macromolecular Design by Interchange of Xanthates » (MADIX)), de polymérisation par transfert d’atomes (en anglais « Atom Transfer Radical Polymerization » (ATRP)), de polymérisation par transfert d’iode (en anglais « Iodine Transfer Polymerization » (ITP)), de polymérisation catalysée par transfert de chaîne réversible (en anglais « Reversible Chain Transfer-catalyzed radical Polymerization » (RCTP)), de polymérisation en présence de composés organotellurés (en anglais « Tellurium-mediated Radical Polymerization » (TERP)), de polymérisation en présence de composés organocobalt (en anglais « Cobalt-Mediated radical Polymerization » (CoMP)), ou encore de polymérisation réversible par coordination (en anglais « Reversible Coordination-Mediated Polymerization »(RCMP)). Ces différentes technologies sont décrites dans la référence Polymer Chemistry 2018, 9, 4947-4967 et références citées.
Le procédé de l’invention permet ainsi de conduire à un copolymère présentant au moins des liaisons thioesters qui sont facilement dégradables.
Dans ledit procédé mettant en œuvre un monomère cyclique (I) avec au moins un monomère comportant une insaturation éthylénique (II) en présence d’un amorceur de polymérisation par voie radicalaire, une fraction du monomère cyclique (I) peut également être consommée lors de la polymérisation sans que l’ouverture de cycle n’ait lieu. Le copolymère ainsi obtenu comprend alors, outre des liaisons thioesters par ouverture de cycle, des unités de monomère (I) cycliques présentant des liaisons orthodithioester et/ou thioacétal. Ces unités de monomère (I) cycliques ayant des liaisons orthodithioester et/ou thioacétal présentent l’avantage d’être sensibles à l’attaque chimique donc potentiellement dégradables.
Les copolymères dégradables obtenus par la mise en œuvre du procédé conforme à la présente invention sont nouveaux en soi et constituent à ce titre le deuxième objet de l’invention. La présente invention a donc également pour deuxième objet, un copolymère, de préférence dégradable, ledit copolymère étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins des liaisons thioester, et qu’il résulte de la polymérisation radicalaire par ouverture de cycle :
(i) d’au moins un monomère cyclique choisi parmi les thionolactides de formule (I) suivante : dans laquelle :
- X est un atome d’oxygène ou un atome de soufre ;
- R1, R2, R3, et R4, indépendamment les uns des autres, représentent un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe choisi parmi un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical phényle éventuellement substitué, un groupe cyano (CN), un radical alkyle-phényle éventuellement substitué, un radical halogénoalkyle-phényle éventuellement substitué, un radical acide carboxylique (COOH), un radical ester CO2R5 avec R5 représentant un radical alkyle, un radical acide phosphonique (PO(OH)2), un radical ester de l’acide phosphonique P(O)(OR6a)(OR6b) avec R6a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R6b représentant un radical alkyle, un radical acide sulfonique (SO3H), un radical ester de l’acide sulfonique SO3R7 avec R7 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et un radical amide C(O)NR8aR8b, avec R8a et R8b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle ; et (ii) d’au moins un monomère comportant une insaturation éthylénique choisi parmi les monomères de formule (II) suivante : dans laquelle :
- R9 représente un atome d’hydrogène, ou un atome de fluor ;
- R10 représente un atome d’hydrogène, ou un atome de fluor ;
- R11 représente un atome d’hydrogène, un radical alkyle, un atome de fluor, ou un atome de chlore ;
- R12 représente un atome d’hydrogène, ou un groupe choisi parmi les groupes suivants :
* un radical alkyle,
* un radical halogénoalkyle,
* un radical aryle éventuellement substitué,
* un radical alkyle-aryle éventuellement substitué,
* un groupe imidazolyle,
* un groupe alkylimidazolium,
* un groupe carbazoyle,
* un groupe de formule (III) suivante : dans laquelle l’astérisque (*) représente le point d’ancrage du groupe de formule (III) à l’atome de carbone du composé de formule (II), et R13 et R14, identiques ou différents, représentent un atome d’hydrogène, un radical alkyle, un radical alkyle-aryle eventuellement substitue, un radical aryle eventuellement substitue, un groupe glycidyle, ou bien R13 et R14 conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, forment un cycle hétérocarboné comprenant de 4 à 7 atomes de carbone (en incluant l’atome de carbone portant l’atome d’oxygène),
* un groupe -OC(O)R15, avec R15 représentant un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué,
* un groupe -C(O)OR16, avec R16 représentant un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué,
* un groupe acide phosphonique (PO(OH)2),
* un groupe ester de l’acide phosphonique P(O)(OR17a)(OR17b), avec R17a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R17b représentant un radical alkyle,
* un groupe acide sulfonique (SO3H),
* un groupe ester de l’acide sulfonique SO3R18, avec R18 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et
* un groupe amide C(O)NR19aR19b, avec R19a et R19b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle, en présence d’un amorceur de polymérisation par voie radicalaire.
Les préférences indiquées ci-dessus en référence au premier objet de l’invention concernant les monomères de formules (I) et (II), s’appliquent également au deuxième objet de l’invention.
Selon une forme de réalisation particulière et préférée de l’invention, ledit copolymère résulte de la polymérisation du thionolactide (1-1 ) et de l’acétate de vinyle, du styrène, de l’acrylate de tert-butyle, du méthacrylate de méthyle, ou du pivalate de vinyle.
Selon une forme de réalisation préférée du deuxième objet de l’invention, le copolymère, de préférence dégradable, est un copolymère statistique. Tl
Selon l’invention, le copolymère, de préférence dégradable, présente de préférence une masse molaire moyenne en nombre de 2000 à 200000 g/mol environ, et encore plus préférentiellement de 5000 à 100000 g/mol environ.
L’indice de polymolécularité du polymère, de préférence dégradable, conforme à l’invention varie de préférence de 1 ,2 à 4, et encore plus préférentiellement de 1 ,4 à 3.
Le taux de liaisons thioester dans la chaîne principale du copolymère dégradable conforme à l’invention est de préférence d’au moins 2% en nombre, préférentiellement de 2 à 20 % en nombre, et encore plus préférentiellement de 5 à 15% en nombre, par rapport au nombre total de liaisons de la chaîne principale.
Le copolymère peut comprendre en outre des liaisons orthodithioester et/ou thioacétal qui sont également dégradables.
Selon l’invention, on entend par chaine principale du copolymère, l’enchainement de liaisons le plus long, c’est-à-dire sans inclure les liaisons des substituants latéraux.
Grâce à leur caractère dégradable, les copolymères conformes à la présente invention peuvent être utiles dans tout type d’industrie. A titre d’exemple, on peut en particulier mentionner le domaine biomédical, l’agriculture, la cosmétique, l’extraction du pétrole, la détergence, le relargage de produits actifs et l’emballage.
Pour les copolymères de l’invention qui ne présenteraient qu’une faible dégradabilité, voire nulle, ceux-ci pourraient être utiles également dans le domaine médical, notamment pour le plombage dentaire, ou tout type de domaine pour lequel on souhaite réduire le rétrécissement associé à la polymérisation.
L’invention a également pour troisième objet l’utilisation d’au moins un thionolactide répondant à la formule (I) telle que définie dans le premier objet de l’invention comme monomère précurseur dans une polymérisation radicalaire.
La polymérisation radicalaire est telle que définie dans le premier objet de l’invention.
Certains thionolactides répondant à la formule (I) sont nouveaux en soi et constituent un quatrième objet de l’invention.
L’invention a ainsi pour quatrième objet un thionolactide pour la mise en œuvre d’un procédé tel que défini dans le premier objet de l’invention, ledit thiolactide répondant à la formule (I’) suivante : dans laquelle :
- X, R1, R2, R3, et R4 sont tels que définis dans le premier objet de l’invention,
- à l’exclusion des thionolactides (1-1 ) et (I-2) tels que définis dans l’invention.
De préférence, le thionolactide de formule (I’) est choisi parmi les thionolactides de formules (I-3) à (1-14) telles que décrites dans l’invention.
Les lactides précurseurs des thionolactides de formule (I) ou (I’) telles que décrites dans l’invention peuvent être obtenus par dimérisation d’alpha-hydroxyacides correspondants ou, dans le cas des composés (1-13) et (1-14), par réaction de l’acide alpha-hydroxyisobutyrique avec le chlorure de chloroacétyle ou le chloropropyle . La simple ou double thionation des lactides peut être menée en présence de P4S10 et de l’hexamethyldisiloxane (HMDSO).
Brève description des dessins
Les dessins annexés illustrent l’invention :
La figure 1 illustre la dégradation chimique d’un polymère CP2 conforme à l’invention.
La figure 2 illustre la dégradation chimique d’un polymère CP6 conforme à l’invention.
La figure 3 illustre la structure cristalline du composé (1-13) utilisé dans un procédé conforme à l’invention.
La figure 4 illustre la dégradation chimique d’un polymère CP8 conforme à l’invention.
La figure 5 illustre la structure cristalline du composé (1-14) utilisé dans un procédé conforme à l’invention.
La figure 6 illustre la dégradation chimique d’un polymère CP10 conforme à l’invention. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description d’exemples présentés ci-après auxquels l’invention n’est cependant pas limitée.
Exemples
Les analyses par chromatographie d’exclusion stérique ont été effectuées avec une installation équipée de deux colonnes Shodex (KF-805 + KF-804 + KF-802.5, d’un détecteur réfractométrique et d’un détecteur de diffusion de lumière, pour une analyse dans le tetrahydrofurane (THF) à 35°C et un débit de 1 ml/min.
Exemple 1 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP1 à base de styrène et du thionolactide de formule (1-1 ) selon le procédé de l’invention
1.1 Première étape : synthèse du thionolactide de formule (1-1)
Dans un ballon bicol surmonté d’un réfrigérant, ont été introduits du P4S10 (13 mmoles, 5,8 g), du lactide racémique (34,9 mmoles, 5 g), de l’hexaméthyldisiloxane (HMDSO) (86,9 mmoles, 14,1 g) et 50 mL d’acétonitrile anhydre. Le mélange résultant a été chauffé à reflux pendant 48 heures. Ensuite, le milieu réactionnel a été refroidi à température ambiante, filtré au moyen d’une couche de gel de silice (50 g), et lavé avec du dichlorométhane (DCM). Le filtrat a été évaporé, sous pression réduite, et purifié par chromatographie sur colonne (éluant cyclohexane/acetate d’éthyle 8/2). Le thionolactide a été recrystallisé quatre fois pour obtenir des cristaux avec un rendement de 33% (1 ,8 g). Les cristaux obtenus ont été sublimés avant leur utilisation dans la polymérisation à 60°C et à une pression de 10’2 mbar.
1H RMN (CDCI3, 300 MHz) ô (ppm): 5,06 (q, 1 H), 4,98 (q, 1 H), 1 ,79 (d, 3H), 1 ,76 (d, 3H).
13C RMN (CDCI3, 126 MHz) ô (ppm): 211 ,4, 167,5, 78,4, 75,1 , 19,3, 15,5.
1.2 Deuxième étape : synthèse du copolymère poly(styrène-co-thionolactide) CP1
On a mélangé 6 mg (0,025 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,08 g (0,5 mmole) de thionolactide (1-1 ) obtenu à l’étape précédente, 0,468 g (4,5 mmoles) de styrène, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-1 )) représente 10 % (en mole) par rapport au styrène (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube de Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-1 ) après 5h de réaction.
La conversion en monomère a été déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H). Pour ce faire, le signal à 7,8 ppm du naphtalène en tant que standard interne a été intégré comme correspondant à 1 et a été comparé à un signal à 5,10-4,95 ppm qui correspond à deux atomes d’hydrogène du thionolactide (1-1 ) et comparé avec le résultat de l’intégrale à un temps de réaction égal à 0 heure. La conversion du thionolactide (1-1 ) après un temps de réaction de X heures peut ainsi être déterminée selon l’équation 1 suivante : 5 1 j49 (i - 1) (x h)
Conversion (I — 1) = 1 — l - IXO h)
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H), était de 58 % pour le thionolactide (1-1 ) et de 82 % pour le styrène. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère CP1 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : tétrahydrofurane THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 13200 g/mol ; Mw/Mn = 2,3.
Exemple 2 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP2 à base d’acrylate de tert- butyle et du thionolactide de formule (1-1 ) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 5,3 mg (0,022 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,07 g (0,44 mmole) de thionolactide (1-1 ) obtenu dans l’exemple 1 , 0,504 g (3,9 mmoles) d’acrylate de tert-butyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-1 )) représente 10 % (en mole) par rapport à l’acrylate de tert-butyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube de Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-1 ) après 5h de réaction. La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H), comme explicité dans l’exemple 1 était de 34 % pour le thionolactide (1-1 ) et de 33 % pour l’acrylate de tert-butyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(acrylate de tert-butyle-co-thionolactide) CP2 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 8000 g/mol ; Mw/Mn = 1 ,7.
Exemple 3 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP3 à base de méthacrylate de méthyle et du thionolactide de formule (1-1 ) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 6,1 mg (0,025 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,08 g (0,5 mmole) de thionolactide (1-1 ) obtenu dans l’exemple 1 , 0,45 g (4,5 mmoles) de méthacrylate de méthyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-1 )) représente 10 % (en mole) par rapport au méthacrylate de méthyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-1 ) après 5h de réaction.
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H), comme explicité dans l’exemple 1 était de 10 % pour le thionolactide (1-1 ) et de 64 % pour le méthacrylate de méthyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(méthacrylate de méthyle-co- thionolactide) CP3 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 7000 g/mol ; Mw/Mn = 1 ,9.
Exemple 4 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP4 à base de pivalate de vinyle et du thionolactide de formule (1-1 ) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 5,4 mg (0,022 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,07 g (0,44 mmole) de thionolactide (1-1 ) obtenu dans l’exemple 1 , 0,504 g (3,9 mmoles) de pivalate de vinyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-1 )) représente 10 % (en mole) par rapport au pivalate de vinyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 70°C pendant 16 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-1 ) après 16h de réaction.
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H), comme explicité dans l’exemple 1 était de 100 % pour le thionolactide (1-1 ) et de 64 % pour le pivalate de vinyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(pivalate de vinyle-co-thionolactide) CP4 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 12100 g/mol ; Mw/Mn = 2,1.
Exemple 5 : Dégradation chimique d’un copolymère déqradable CP2 à base d’acrylate de tert-butyle et du thionolactide de formule (1-1 )
10 mg du copolymère CP2 de l’exemple 2 ont été dilués dans 1 ml de THF et 1 ml d’une solution d’eau de javel (solution aqueuse de NaOCI comprenant 11 -15% de chlore actif) a été ajouté. Le mélange résultant a été maintenu sous agitation dans un tube scellé pendant 14 jours à température ambiante. Le solvant a été évaporé sous pression réduite, puis le résidu a été dissous dans le THF et analysé par chromatographie d’exclusion stérique.
La figure 1 montre le comportement de CP2 en valeur relative An (i.e. différence entre l’indice de réfraction de l’échantillon analysé et celui du solvant) en fonction du temps de rétention (en min) avant la mise en contact avec l’eau de javel (CP2 dans THF, Mn = 8000 g/mol, Mw/Mn = 1 ,7, figure 1 a), du résidu obtenu après mise en contact de CP2 avec l’eau de javel (Mn = 2100 g/mol, Mw/Mn = 1 ,5, figure 1 b), et de CP2 dilué dans du THF et laissé à température ambiante pendant 30 jours (Mn = 6400 g/mol, Mw/Mn = 2,0, figure 1 c).
11 apparaît qu’après dégradation du copolymère CP2 par l’eau de javel, la distribution de masse molaire est fortement décalée dans le domaine des faibles masses molaires comparativement au copolymère d’avant traitement, attestant de la dégradation du squelette résultant de la présence des liaisons thioester.
Exemple 6 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP5 à base d’acrylate de n-butyle et du thionolactide de formule (1-1 ) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 4,3 mg (0,022 mmole) d’azobis(isobutyronitrile) (AIBN), 0,07 g (0,44 mmole) de thionolactide (1-1 ) obtenu dans l’exemple 1 , 0,504 g (3,9 mmoles) d’acrylate de n-butyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-1 )) représente 10 % (en mole) par rapport à l’acrylate de n-butyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube de Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 70°C pendant 3 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-1 ).
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H), comme explicité dans l’exemple 1 était de 41 % pour le thionolactide (1-1 ) et de 87 % pour l’acrylate de n-butyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(acrylate de n-butyle-co-thionolactide) CP5 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA: Mn = 98000 g/mol ; Mw/Mn = 1 ,7.
Exemple 7 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP6 à base d’acrylate de tert- butyle et du dithionolactide de formule (I-2) selon le procédé de l’invention
7.1 Première étape : synthèse du dithionolactide de formule (I-2)
Dans un ballon bicol surmonté d’un réfrigérant, ont été introduits du P4S10 (13 mmoles, 5,8 g), du lactide racémique (34,9 mmoles, 5 g), de l’hexaméthyldisiloxane (HMDSO) (86,9 mmoles, 14,1 g) et 50 ml d’acétonitrile anhydre. Le mélange résultant a été chauffé à reflux pendant 48 heures. Ensuite, le milieu réactionnel a été refroidi à température ambiante, filtré au moyen d’une couche de gel de silice (50 g), et lavé avec du dichlorométhane (DCM). Le filtrat a été évaporé, sous pression réduite, et purifié par chromatographie sur colonne (éluant cyclohexane/acétate d’éthyle : 8/2). Le dithionolactide (I-2) a été recrystallisé quatre fois pour obtenir des cristaux avec un rendement de 2% (0,1 g). Les cristaux obtenus ont été sublimés avant leur utilisation dans la polymérisation à 60°C et à une pression de 10’2 mbar.
1H RMN (CDC , 300 MHz) ô (ppm): 5,05 (q, 6.3 Hz, 2H), 1 ,8 (d, 6,3 Hz, 6H).
13C RMN (CDCI3, 126 MHz) ô (ppm): 211 ,2, 78,6, 19,5.
7.2 Deuxième étape : synthèse du copolymère dégradable CP6 à base d’acrylate de tert-butyle et du dithionolactide de formule (I-2) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 5,3 mg (0,022 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,04 g (0,22 mmole) de dithionolactide (I-2) obtenu dans l’exemple 7.1 , 0,552 g (4,3 mmoles) d’acrylate de tert-butyle, et 10 mg de naphtalène comme étalon interne, pour former une solution. Le dithionolactide (monomère de formule (I-2)) représente 5 % (en mole) par rapport à l’acrylate de tert-butyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube de Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du dithionolactide (I-2) après 5h de réaction.
La conversion en monomère a été déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H). Pour ce faire, le signal à 7,8 ppm du naphtalène en tant que standard interne a été intégré comme correspondant à 1 et a été comparé à un signal à 5,0 - 5,1 ppm qui correspond à deux atomes d’hydrogène du dithionolactide (I-2) et comparé avec le résultat de l’intégrale à un temps de réaction égal à 0 heure. La conversion du dithionolactide (I-2) après un temps de réaction de X heures peut ainsi être déterminée selon l’équation 2 suivante :
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H) était de 100 % pour le dithionolactide (I-2) et de 98 % pour l’acrylate de tert-butyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(acrylate de tert-butyle-co-thionolactide) CP6 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 28300 g/mol ; Mw/Mn = 2,5.
Exemple 8 : Dégradation chimique d’un copolymère déqradable CP6 à base d’acrylate de tert-butyle et du dithionolactide de formule (1-2)
10 mg du copolymère CP6 de l’exemple 7 ont été dilués dans 1 ml de THF et 1 ml d’une solution d’eau de javel (solution aqueuse de NaOCI comprenant 11 -15% de chlore actif) a été ajouté. Le mélange résultant a été maintenu sous agitation dans un tube scellé pendant 14 jours à température ambiante. Le solvant a été évaporé sous pression réduite, puis le résidu a été dissous dans le THF et analysé par chromatographie d’exclusion stérique.
10 mg du copolymère CP6 de l’exemple 7 ont été dilués dans 1 ml de THF et 1 ml d’une solution d’isopropylamine a été ajouté. Le mélange résultant a été maintenu sous agitation dans un tube scellé pendant 30 jours à température ambiante. Le solvant et l’isopropylamine ont été évaporés sous pression réduite, puis le résidu a été dissous dans le THF et analysé par chromatographie d’exclusion stérique.
La figure 2 montre le comportement de CP6 en valeur relative An (i.e. différence entre l’indice de réfraction de l’échantillon analysé et celui du solvant) en fonction du temps de rétention (en min) avant la mise en contact avec l’eau de javel et l’isopropyle amine (Mn = 28300 g/mol ; Mw/Mn = 2,5. figure 2a), du résidu obtenu après mise en contact de CP6 avec l’eau de javel (Mn = 7700 g/mol, Mw/Mn = 3,5, figure 2b), et du résidu obtenu après mise en contact de CP6 avec l’isopropylamine (Mn = 8200 g/mol, Mw/Mn = 2,8, figure 2c).
Il apparaît qu’après dégradation du copolymère CP6 soit par l’eau de javel soit par l’isopropylamine, la distribution de masse molaire est fortement décalée vers le domaine des faibles masses molaires comparativement au copolymère d’avant traitement, attestant de la dégradation du squelette résultant de la présence des liaisons thioester.
Exemple 9 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP7 à base de méthacrylate de méthyle et du dithionolactide de formule (I-2) selon le procédé de l’invention.
On a mélangé 5,5 mg (0,023 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,04 g (0,23 mmole) de dithionolactide (I-2) obtenu dans l’exemple 7.1 , 0,43 g (4,3 mmoles) de méthacrylate de méthyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le dithionolactide (monomère de formule (I-2)) représente 5 % (en mole) par rapport au méthacrylate de méthyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un refroidissement rapide. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du dithionolactide (I-2) après 5h de réaction.
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H), comme explicité dans l’exemple 7.2, était de 20 % pour le dithionolactide (I-2) et de 80 % pour le méthacrylate de méthyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(méthacrylate de méthyle-co- dithionolactide) CP7 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 15000 g/mol ; Mw/Mn = 2,7.
Exemple 10 : Synthèse du thionolactide de formule (I-3)
Dans un ballon bicol surmonté d’un réfrigérant, ont été introduits du P4S10 (10,7 mmoles, 4,8 g), du glycolide (34,9 mmoles, 5 g), de l’hexaméthyldisiloxane (HMDSO) (72 mmoles, 11 ,7 g) et 50 ml d’acétonitrile anhydre. Le mélange résultant a été chauffé à reflux pendant 5 heures. Ensuite, le milieu réactionnel a été refroidi à température ambiante, puis le solvant a été évaporé. Le produit a été purifié une première fois par chromatographie sur colonne (éluant dichlorométhane), puis les fractions collectées ont été à nouveau purifiées par chromatographie sur colonne (50 g de gel de silice, éluant : éther ethylique 30% / éther de pétrole 70%) pour obtenir un rendement de 20% (1 ,1 g).
1H RMN (CDCI3, 300 MHz) ô (ppm): 5,2 (s, 4H).
13C RMN (CDCI3, 126 MHz) ô (ppm): 206, 165, 78, 73.
Exemple 11 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP8 à base d’acrylate de tert- butyle et du thionolactide de formule (1-13) selon le procédé de l’invention
11.1 Première étape : Synthèse du 3,3-dimethylglycolide Dans un ballon bicol surmonté d’un réfrigérant, ont été introduits 9.2 g (88,5 mmoles) d’acide alpha- hydroxyisobutyrique, 10 g de chlorure de chloroacétyle (88,5 mmoles) dans 20 ml d’acétonitrile anhydre. Le mélange est chauffé à 80°C sous agitation pendant une nuit. Après refroidissement à température ambiante, le mélange réactionnel est dilué dans 200 ml d’acétonitrile, puis 17,9 g de triethylamine (177 mmoles) sont ajoutés goutte à goutte. La solution obtenue est ensuite chauffée à 80°C pendant 6 heures. Après filtration, le produit est obtenu par évaporation du solvant avec un rendement de 40% (5,1 g).
1H RMN (CDCh, 300 MHz) : ô (ppm): 1.67 (s, 6H); 5.01 (s, 2H).
13C RMN (CDCh, 126 MHz) ô (ppm): 167, 164, 75, 73, 24.
11.2 Deuxième étape : synthèse du thionolactide 3,3-dimethylthioglycolide de formule (1-13)
Dans un ballon bicol surmonté d’un réfrigérant, ont été introduits P4S10 (8,7 mmoles, 3,9 g), le 2,2-dimethylglycolide de l’exemple 11.1 (34,7 mmoles, 5 g), de l’hexaméthyldisiloxane (HMDSO) (58,0 mmoles, 9,4 g) et 50 ml de toluène anhydre, le tout étant inerté par un bullage d’argon. Le mélange résultant a été chauffé à reflux pendant 24 heures. Ensuite, le milieu réactionnel a été refroidi à température ambiante, puis le solvant a été évaporé. Le produit a été purifié une première fois par chromatographie sur colonne (éluant dichlorométhane), puis les fractions collectées ont été à nouveau purifiées par chromatographie sur colonne (50 g de gel de silice, éluant : éther ethylique 30% / éther de pétrole 70%) pour obtenir un rendement de 20% (1 ,8 g).
1H RMN (CDCh, 300 MHz) : 5,2 ppm (s, 2H), 1 ,76 ppm (s, 6H).
13C RMN (CDCh, 126 MHz) : 206,2, 167,7, 82,5, 73,8, 25,2.
La figure 3 illustre la structure cristalline du thionolactide (1-13).
11.3 Troisième étape : synthèse du copolymère dégradable CP8 à base d’acrylate de tert-butyle et du thionolactide de formule (1-13) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 5,3 mg (0,022 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,07 g (0,44 mmole) de thionolactide (1-13) obtenu dans l’exemple 11 .2, 0,504 g (3,9 mmoles) d’acrylate de tert-butyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-13)) représente 10 % (en mole) par rapport à l’acrylate de tert-butyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube de Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-13) après 5h de réaction.
La conversion en monomère a été déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H). Pour ce faire, le signal à 7,8 ppm du naphtalène en tant que standard interne a été intégré comme correspondant à 1 et a été comparé à un signal à 5,3-5, 1 ppm qui correspond à deux atomes d’hydrogène du thionolactide (1-13) et comparé avec le résultat de l’intégrale à un temps de réaction égal à 0 heure. La conversion du thionolactide (1-13) après un temps de réaction de X heures peut ainsi être déterminée selon l’équation 3 suivante :
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H) était de 44 % pour le thionolactide (1-13) et de 82 % pour l’acrylate de tert-butyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(acrylate de tert-butyle-co-thionolactide) CP8 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 13800 g/mol ; Mw/Mn = 2,4.
Exemple 12: Dégradation chimique d’un copolymère déqradable CP8 à base d’acrylate de tert-butyle et du thionolactide de formule (1-13)
10 mg du copolymère CP8 de l’exemple 11 .3 ont été dilués dans 1 ml de THF et 1 ml d’une solution d’eau de javel (solution aqueuse de NaOCI comprenant 11 -15% de chlore actif) a été ajouté. Le mélange résultant a été maintenu sous agitation dans un tube scellé pendant 14 jours à température ambiante. Le solvant a été évaporé sous pression réduite, puis le résidu a été dissous dans le THF et analysé par chromatographie d’exclusion stérique. La figure 4 montre le comportement de CP8 avant dégradation en valeur relative An (i.e. différence entre l’indice de réfraction de l’échantillon analysé et celui du solvant) en fonction du temps de rétention (en min) (CP8 dans THF, Mn = 13800 g/mol ; Mw/Mn = 2,4, figure 4a), et du résidu obtenu après mise en contact de CP2 avec l’eau de javel (Mn = 3300 g/mol, Mw/Mn = 1 ,6, figure 4b).
Il apparaît qu’après dégradation du copolymère CP8 par l’eau de javel, la distribution de masse molaire est fortement décalée vers le domaine des faibles masses molaires comparativement au copolymère d’avant traitement, attestant de la dégradation du squelette résultant de la présence des liaisons thioester.
Exemple 13 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP9 à base de méthacrylate de méthyle et du thionolactide de formule (1-13) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 6,1 mg (0,025 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,08 g (0,5 mmole) de thionolactide (1-13) obtenu dans l’exemple 11.2, 0,45 g (4,5 mmoles) de méthacrylate de méthyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-13)) représente 10 % (en mole) par rapport au méthacrylate de méthyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-13) après 5h de réaction.
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H), comme explicité dans l’exemple 11.2 était de 25 % pour le thionolactide (1-13) et de 90 % pour le méthacrylate de méthyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(méthacrylate de méthyle-co- thionolactide) CP9 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 13900 g/mol ; Mw/Mn = 2,0.
Exemple 14 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP10 à base d’acrylate de tert- butyle et du thionolactide de formule (1-14) selon le procédé de l’invention
14.1 Première étape : synthèse du 3,3,6-trimethylglycolide Dans un ballon bicol surmonté d’un réfrigérant, ont été introduits 8.2 g (78,7 mmoles) d’acide alpha-hydroxyisobutyrique, 10 g de chlorure de chloropropyle (78,7 mmoles) dans 20 ml d’acétonitrile anhydre. Le mélange est chauffé à 80°C sous agitation pendant une nuit. Après refroidissement à température ambiante, le mélange réactionnel est dilué dans 200 ml d’acétonitrile, puis 15,9 g de triethylamine (157,5 mmoles) sont ajoutés goutte à goutte. La solution obtenue est ensuite chauffée à 80°C pendant 6 heures. Après filtration, le produit est obtenu par évaporation du solvant avec un rendement de 40% (4,4 g).
1H RMN (CDCh, 300 MHz) ô (ppm): 1.68 (m, 9H); 5.09 (q, 7,2 Hz, 1 H).
13C RMN (CDCh, 126 MHz) ô (ppm): 168,8, 166,8, 80,7, 73,1 , 26,4, 25,4, 17,6.
14.2 Deuxième étape : synthèse du thionolactide 3,3,6-trimethylthioglycolide de formule (1-14)
Dans un ballon bicol surmonté d’un réfrigérant, ont été introduits P4S10 (4,7 mmoles, 2,1 g), le 2,2-dimethylglycolide de l’exemple 14.1 (19 mmoles, 3 g), de l’hexaméthyldisiloxane (HMDSO) (31 ,7 mmoles, 5, 1 g) et 50 ml de toluène anhydre, le tout étant inerté par un bullage d’argon. Le mélange résultant a été chauffé à reflux pendant 24 heures. Ensuite, le milieu réactionnel a été refroidi à température ambiante, puis le solvant a été évaporé. Le produit a été purifié une première fois par chromatographie sur colonne (éluant dichlorométhane), puis les fractions collectées ont été à nouveau purifiées par chromatographie sur colonne (50 g de gel de silice, éluant : éther ethylique 20% / éther de pétrole 80%) pour obtenir un rendement de 25% (0,8 g).
1H RMN (CDCh, 300 MHz) ô (ppm): 5,2 (q, 6,6 Hz, 1 H), 1 ,87 (d, 6,6 Hz, 3H), 1 ,79 (s, 6H).
13C RMN (CDCh, 126 MHz) ô (ppm): 211 ,4, 169,0, 83,2, 79,6, 24,7, 21 ,5.
La figure 5 illustre la structure cristalline du thiolactide (1-14).
14.3 Troisième étape : synthèse du copolymère dégradable CP10 à base d’acrylate de tert-butyle et du thionolactide de formule (1-14) selon le procédé de l’invention On a mélangé 5 mg (0,02 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,07 g (0,40 mmole) de thionolactide (1-14) obtenu dans l’exemple 14.2, 0,464 g (3,6 mmoles) d’acrylate de tert-butyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-14)) représente 10 % (en mole) par rapport à l’acrylate de tert-butyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube de Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-14) après 5h de réaction.
La conversion en monomère a été déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H). Pour ce faire, le signal à 7,8 ppm du naphtalène en tant que standard interne a été intégré comme correspondant à 1 et a été comparé à un signal à 5, 1-4,9 ppm qui correspond à deux atomes d’hydrogène du thionolactide (1-14) et comparé avec le résultat de l’intégrale à un temps de réaction égal à 0 heure. La conversion du thionolactide (1-14) après un temps de réaction de X heures peut ainsi être déterminée selon l’équation 4 suivante : 5 1
4 9 (I - 14) (X h)
Conversion (I — 14) = 1 — 01 - 14) (O h)
La conversion en monomère, déterminée par résonnance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H) était de 26 % pour le thionolactide (1-14) et de 52 % pour l’acrylate de tert-butyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(acrylate de tert-butyle-co-thionolactide) CP10 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 13500 g/mol ; Mw/Mn = 4,2.
Exemple 15: Dégradation chimique d’un copolymère déqradable CP10 à base d’acrylate de tert-butyle et du thionolactide de formule (1-14)
10 mg du copolymère CP10 de l’exemple 14.3 ont été dilués dans 1 ml de THF et 1 ml d’une solution d’eau de javel (solution aqueuse de NaOCI comprenant 11 -15% de chlore actif) a été ajouté. Le mélange résultant a été maintenue sous agitation dans un tube scellé pendant 14 jours à température ambiante. Le solvant a été évaporé sous pression réduite, puis le résidu a été dissous dans le THF et analysé par chromatographie d’exclusion stérique.
La figure 6 montre le comportement de CP10 en valeur relative An (i.e. différence entre l’indice de réfraction de l’échantillon analysé et celui du solvant) en fonction du temps de rétention (en min) avant la mise en contact avec l’eau de javel (CP10 dans THF, Mn = 13500 g/mol ; Mw/Mn = 3,8, figure 6a), et du résidu obtenu après mise en contact de CP10 avec l’eau de javel (Mn = 5700 g/mol, Mw/Mn = 1 ,9, figure 6b).
Il apparaît qu’après dégradation du copolymère CP10 par l’eau de javel, la distribution de masse molaire est fortement décalée dans le domaine des faibles masses molaires comparativement au copolymère d’avant traitement, attestant de la dégradation du squelette résultant de la présence des liaisons thioester.
Exemple 16 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP11 à base de méthacrylate de méthyle et du thionolactide de formule (1-14) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 5,6 mg (0,023 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,08 g (0,46 mmole) de thionolactide (1-14) obtenu dans l’exemple 14.2, 0,414 g (4,6 mmoles) de méthacrylate de méthyle, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-14)) représente 10 % (en mole) par rapport au méthacrylate de méthyle (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-14) après 5h de réaction.
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1 H), comme explicité dans l’exemple 14.3 était de 15 % pour le thionolactide (1-14) et de 28 % pour le méthacrylate de méthyle. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère poly(méthacrylate de méthyle-co- thionolactide) CP11 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 2400 g/mol ; Mw/Mn = 1 ,4. Exemple 17 : Synthèse d’un copolymère déqradable CP12 à base de styrène et du thionolactide de formule (1-14) selon le procédé de l’invention
On a mélangé 5 mg (0,020 mmole) d’azobis(cyanocyclohexane) (VAZO-88), 0,07 g (0,4 mmole) de thionolactide (1-14) obtenu dans l’exemple 14.2, 0,377 g (3,6 mmoles) de styrène, et 10 mg de naphtalène comme standard interne, pour former une solution. Le thionolactide (monomère de formule (1-14)) représente 10 % (en mole) par rapport au styrène (monomère de formule (II)). La solution a été transférée dans un tube de Carius qui a été scellé sous vide après trois cycles de dégazage. Le tube a ensuite été placé dans un bain d’huile à 100°C pendant 5 heures. La polymérisation a été stoppée par un rapide refroidissement. Après avec ouvert le tube, une partie de la solution a été transférée dans un tube RMN pour déterminer la conversion du thionolactide (1-14) après 5h de réaction.
La conversion en monomère, déterminée par résonance magnétique nucléaire de l’hydrogène (RMN 1H), comme explicité dans l’exemple 14.3, était de 26 % pour le thionolactide (1-14) et de 46 % pour le styrène. Les monomères résiduels ont été évaporés et la masse molaire moyenne en nombre (Mn), ainsi que l’indice de polymolécularité (Mw/Mn) du copolymère CP12 ont été mesurés par chromatographie d’exclusion stérique (éluant : tétrahydrofurane THF) avec une courbe d’étalonnage à base de PMMA : Mn = 3700 g/mol ; Mw/Mn = 3,2.

Claims

Revendications
1 . Procédé de préparation d’au moins un copolymère, de préférence dégradable, ledit procédé comprenant au moins une étape de polymérisation radicalaire par ouverture de cycle d’au moins un monomère cyclique avec au moins un monomère comportant une insaturation éthylénique, en présence d’un amorceur de polymérisation par voie radicalaire, ledit procédé étant caractérisé en ce que :
(i) le monomère cyclique est choisi parmi les thionolactides de formule (I) suivante :
( dans laquelle :
- X est un atome d’oxygène ou un atome de soufre ;
- R1, R2, R3, et R4, indépendamment les uns des autres, représentent un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe choisi parmi un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical phényle éventuellement substitué, un groupe cyano, un radical alkyle-phényle éventuellement substitué, un radical halogénoalkyle-phényle éventuellement substitué, un radical acide carboxylique, un radical ester CO2R5 avec R5 représentant un radical alkyle, un radical acide phosphonique, un radical ester de l’acide phosphonique P(O)(OR6a)(OR6b) avec R6a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R6b représentant un radical alkyle, un radical acide sulfonique, un radical ester de l’acide sulfonique SO3R7 avec R7 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et un radical amide C(O)NR8aR8b, avec R8a et R8b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle ; et en ce que :
(ii) le monomère comportant une insaturation éthylénique est choisi parmi les monomères de formule (II) suivante :
(I dans laquelle :
- R9 représente un atome d’hydrogène, ou un atome de fluor ;
- R10 représente un atome d’hydrogène, ou un atome de fluor ;
- R11 représente un atome d’hydrogène, un radical alkyle, un atome de fluor, ou un atome de chlore ;
- R12 représente un atome d’hydrogène, ou un groupe choisi parmi les groupes suivants :
* un radical alkyle,
* un radical halogénoalkyle,
* un radical aryle éventuellement substitué,
* un radical alkyle-aryle éventuellement substitué,
* un groupe imidazolyle,
* un groupe alkylimidazolium,
* un groupe carbazoyle,
* un groupe de formule (III) suivante : dans laquelle l’astérisque (*) représente le point d’ancrage du groupe de formule (III) à l’atome de carbone du composé de formule (II), et R13 et R14, identiques ou différents, représentent un atome d’hydrogène, un radical alkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué, un groupe glycidyle, ou bien R13 et R14 conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, forment un cycle hétérocarboné comprenant de 4 à 7 atomes de carbone, * un groupe -OC(O)R15, avec R15 représentant un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué,
* un groupe -C(O)OR16, avec R16 représentant un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué,
* un groupe acide phosphonique,
* un groupe ester de l’acide phosphonique P(O)(OR17a)(OR17b), avec R17a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R17b représentant un radical alkyle,
* un groupe acide sulfonique,
* un groupe ester de l’acide sulfonique SO3R18, avec R18 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et
* un groupe amide C(O)NR19aR19b, avec R19a et R19b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que R1, R2, R3, et R4, indépendamment les uns des autres, représentent un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe choisi parmi un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical phényle éventuellement substitué, un radical alkyle-phényle éventuellement substitué, et un radical halogénoalkyle-phényle éventuellement substitué.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que :
* R1 = H ou CH3,
* R2 = H, CH3, C6H5, CF3I C6F5, C6H4-CF3, F, CH2F, CH2CI, ou C2H4-CI,
* R3 = H ou CH3,
* R4 = H, CH3, C6H5, CF3I C6F5, C6H4-CF3, F, CH2F, CH2CI, ou C2H4-CI.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le thionolactide de formule (I) est choisi parmi les thionolactides suivants : (i) les thionolactides dans lesquels R2 et R4 sont tels que définis dans la revendication 1 à l’exclusion d’atomes d’hydrogène,
(ii) les thionolactides dans lesquels R3 et R4 sont tels que définis dans la revendication 1 à l’exclusion d’atomes d’hydrogène, et (iii) les thionolactides dans lesquels R1, R2, R3, ou R4 sont des atomes d’hydrogène.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les thionolactides de formule (I) sont choisis parmi les thionolactides de formules (1-1 ) à (1-13) présentées dans le tableau 1 suivant :
TABLEAU 1 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que R9 représente un atome d’hydrogène, R10 représente un atome d’hydrogène, et R11 représente un atome d’hydrogène ou un radical alkyle.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le monomère de formule (II) est choisi parmi : * les monomères de type ester vinylique représentés par la formule (11-1 ) suivante :
* les monomères de type a-oléfine représentés par la formule (II-2) suivante : dans laquelle R11 représente un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R12 représente un radical alkyle ou un radical aryle éventuellement substitué,
* les monomères de type N-vinylique représentés par la formule (111-1 ) suivante :
* les monomères de type acrylate et alkacrylate représentés par la formule (II-3) suivante : dans laquelle R11 représente un atome d’hydrogène ou un radical alkyle et R16 représente un radical alkyle.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la proportion de monomères de formule (I) est choisie de telle sorte que le ou les monomères de formule (I) représentent au plus 50 % en nombre par rapport au nombre total de monomères de formules (I) et (II).
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de polymérisation radicalaire par ouverture de cycle des monomères de formules (I) et (II) est menée en masse ou en solution dans un solvant.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la polymérisation est réalisée dans un solvant et en ce que la quantité totale de monomères de formule (I) et de formule (II) varie de 30 à 60 % en masse par rapport à la masse totale du milieu réactionnel.
11 . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de polymérisation est réalisée à une température allant de 5 à 150°C.
12. Copolymère, de préférence dégradable, ledit copolymère étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins des liaisons thioesters, et qu’il résulte de la polymérisation radicalaire par ouverture de cycle :
(i) d’au moins un monomère cyclique choisi parmi les thionolactides de formule (I) suivante : dans laquelle :
- X est un atome d’oxygène ou un atome de soufre ;
- R1, R2, R3, et R4, indépendamment les uns des autres, représentent un atome d’hydrogène, un atome d’halogène, un groupe choisi parmi un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical phényle éventuellement substitué, un groupe cyano, un radical alkyle-phényle éventuellement substitué, un radical halogénoalkyle-phényle éventuellement substitué, un radical acide carboxylique, un radical ester CO2R5 avec R5 représentant un radical alkyle, un radical acide phosphonique, un radical ester de l’acide phosphonique P(O)(OR6a)(OR6b) avec R6a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R6b représentant un radical alkyle, un radical acide sulfonique, un radical ester de l’acide sulfonique SO3R7 avec R7 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et un radical amide C(O)NR8aR8b, avec R8a et R8b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle ; et
(ii) d’au moins un monomère comportant une insaturation éthylénique choisi parmi les monomères de formule (II) suivante : dans laquelle :
- R9 représente un atome d’hydrogène, ou un atome de fluor ;
- R10 représente un atome d’hydrogène, ou un atome de fluor ;
- R11 représente un atome d’hydrogène, un radical alkyle, un atome de fluor, ou un atome de chlore ;
- R12 représente un atome d’hydrogène, ou un groupe choisi parmi les groupes suivants :
* un radical alkyle,
* un radical halogénoalkyle,
* un radical aryle éventuellement substitué,
* un radical alkyle-aryle éventuellement substitué,
* un groupe imidazolyle,
* un groupe alkylimidazolium,
* un groupe carbazoyle,
* un groupe de formule (III) suivante : \ O N_ // R« R14
(III) dans laquelle l’astérisque (*) représente le point d’ancrage du groupe de formule (III) à l’atome de carbone du composé de formule (II), et R13 et R14, identiques ou différents, représentent un atome d’hydrogène, un radical alkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué, un groupe glycidyle, ou bien R13 et R14 conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, forment un cycle hétérocarboné comprenant de 4 à 7 atomes de carbone (en incluant l’atome de carbone portant l’atome d’oxygène),
* un groupe -OC(O)R15, avec R15 représentant un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué,
* un groupe -C(O)OR16, avec R16 représentant un radical alkyle, un radical halogénoalkyle, un radical alkyle-aryle éventuellement substitué, un radical aryle éventuellement substitué,
* un groupe acide phosphonique,
* un groupe ester de l’acide phosphonique P(O)(OR17a)(OR17b), avec R17a représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, et R17b représentant un radical alkyle,
* un groupe acide sulfonique,
* un groupe ester de l’acide sulfonique SO3R18, avec R18 représentant un radical alkyle ou un radical halogénoalkyle, et
* un groupe amide C(O)NR19aR19b, avec R19a et R19b, indépendamment l’un de l’autre, représentant un atome d’hydrogène ou un radical alkyle, ou formant ensemble un radical alkyle, en présence d’un amorceur de polymérisation par voie radicalaire.
13. Copolymère selon la revendication 12, caractérisé en ce qu’il résulte de la polymérisation du thionolactide (1-1 ) tel que défini dans la revendication 5 et de l’acétate de vinyle, du styrène, de l’acrylate de tert-butyle, du méthacrylate de méthyle, ou du pivalate de vinyle.
14. Copolymère selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu’il a un taux de liaisons thioesters dans la chaîne principale d’au moins 2% en nombre, par rapport au nombre total de liaisons de la chaîne principale.
15. Utilisation d’au moins un thionolactide répondant à la formule (I) telle que définie à l’une quelconque des revendications 1 à 5, comme monomère précurseur dans une polymérisation radicalaire.
16. Thionolactide pour la mise en œuvre d’un procédé tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 11 , répondant à la formule (I’) suivante : dans laquelle :
- X, R1, R2, R3, et R4 sont tels que définis à l’une quelconque des revendications 1 à 5,
- à l’exclusion des thionolactides (1-1 ) et (I-2) tels que définis dans la revendication 5.
17. Thionolactide selon la revendication 16 choisi parmi les thionolactides de formules (I-3) à (1-13) telles que définies dans la revendication 5.
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