JPH08176288A - ラクトン−カーボネートランダム共重合体の製造方法 - Google Patents

ラクトン−カーボネートランダム共重合体の製造方法

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JPH08176288A
JPH08176288A JP33586294A JP33586294A JPH08176288A JP H08176288 A JPH08176288 A JP H08176288A JP 33586294 A JP33586294 A JP 33586294A JP 33586294 A JP33586294 A JP 33586294A JP H08176288 A JPH08176288 A JP H08176288A
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JP
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lactone
carbonate
random copolymer
monomer
producing
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JP33586294A
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Ichiji Watanabe
一司 渡辺
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラクトン単量体と環状カーボネート単量体と
をランダムに共重合できる新規な触媒を用いるラクトン
−カーボネートランダム共重合体の製造方法を提供す
る。得られる共重合体は生分解性や透明性に優れ、環境
放置型成形物や医療用具等に使用される。 【構成】 開始剤(a)および、ラクトン単量体
(b1)と環状カーボネート単量体(b2)の混合物(b
3)を用いて開環付加重合させるにあたり、下記一般式
(1)で示される有機アルミニウム系ルイス酸(c)を
触媒として用いることを特徴とするラクトン−カーボネ
ートランダム共重合体の製造方法。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラクトン単量体と環状
カーボネート単量体とをランダムに共重合できる新規な
触媒を用いるラクトン−カーボネートランダム共重合体
の製造方法に関する。前記の共重合体は、生分解性や透
明性に優れ、環境放置型成形物や医療用具等に使用され
る。
【0002】
【従来の技術】特開平2−294326号公報には、n
−BuLi等の有機金属化合物を開始剤に用いるラクト
ン単量体と環状カーボネート単量体とのブロック共重合
体の製造方法が記載されている。また、トリエチルアル
ミニウム−水錯体、希土類金属錯体等を開始剤に用いる
方法においても、両単量体のブロック共重合体が製造で
きることは公知であった。また、一方、米国特許第3,
301,824号明細書には、塩化スズ、オクチル酸ス
ズ等を触媒に用いる環状カーボネート単量体のホモポリ
マーおよびラクトン単量体とのランダム共重合体の製法
が記載されている。特公平3−502651号公報に
は、生物学的に無害な成分に分解しうる、生物吸収性用
具ならびに血液および/または生体系との接触に適した
生物耐久性医療用具に反復カーボネート部分を含む共重
合体を用いることが記載されている。前報には環状カー
ボネート単量体とラクトン単量体のランダム共重合体も
使用され、オクチル酸スズ等のスズ触媒を用いて共重合
体が製造されている。特公平5−508627号公報に
は、トリメチレンカーボネートとカプロラクトンとのラ
ンダム共重合体からなる薬剤の接続的な輸送のための生
分解性リザーバーデバイスが記載されている。このラン
ダム共重合体を製造する際の触媒としては、オクチル酸
スズ等のスズ塩が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、生分解
性、生物吸収性、生物耐久性を前提とし、かつ機械的強
度、透明性および成形加工性を兼ね備えるためには、ラ
クトン単量体とカーボネート単量体とをランダムに共重
合することが絶対不可欠である。しかしながら、有機リ
チウム、トリエチルアルミニウム−水錯体、希土類金属
錯体を開始剤に用いる製造方法では、ブロック性の高い
ブロック共重合体しか製造できず、ランダム共重合体が
得られない。また、オクチル酸スズに代表されるスズ塩
を触媒に用いる製造方法においては、重合速度が遅
い、収率が悪い、高分子量のランダム共重合体が得
られ難い、分子量分布が広い、スズ塩の毒性、アレ
ルゲン性、突然変異透発性等が懸念される等の好ましく
ない点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ラクトン単
量体と環状カーボネートのランダム共重合方法について
鋭意検討した結果、特定の有機アルミニウム系ルイス酸
を触媒に用いることにより、ラクトン−カーボネートラ
ンダム共重合体を効率良く製造でき、前記の問題点を大
幅に改善できることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
【0005】すなわち本発明は、開始剤(a)および、
ラクトン単量体(b1)と環状カーボネート単量体
(b2)の混合物(b3)を用いて開環付加重合させるに
あたり、下記一般式(1)で示される有機アルミニウム
系ルイス酸(c)を触媒として用いることを特徴とする
ラクトン−カーボネートランダム共重合体の製造方法を
提供するものである。また、有機アルミニウム系ルイス
酸(c)が下記一般式(2)で示されるものである前記
ラクトン−カーボネートランダム共重合体の製造方法を
提供するものである。また、有機アルミニウム系ルイス
酸(c)が2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフ
ェノール二置換アルミニウムである前記ラクトン−カー
ボネートランダム共重合体の製造方法を提供するもので
ある。また、開始剤(a)が脂肪酸多価アルコールであ
る前記ラクトン−カーボネートランダム共重合体の製造
方法を提供するものである。また、脂肪族多価アルコー
ルがエチレングリコールである前記ラクトン−カーボネ
ートランダム共重合体の製造方法を提供するものであ
る。さらに、環状カーボネート単量体(b2)がネオペ
ンチルグリコールカーボネートである前記ラクトン−カ
ーボネートランダム共重合体の製造方法を提供するもの
である。
【0006】
【化3】
【0007】
【化4】
【0008】本発明における開始剤(a)は、分子内に
活性水素を有す得る化合物、例えば、分子内に水酸基、
アミノ酸、カルボキシル基、チオール基、2個以上の電
子吸引基によって挟まれた活性メチレン基などを有する
化合物である。一般的には、脂肪族アルコール脂肪族多
価アルコールであり、具体的には、メタノール、エタノ
ール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチ
レングリコール、ブタンジオール、ヘキサンメチレング
リコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプ
ロパン、ペンタエリスリトール、2−ヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)
アクリレート、アリルアルコール、ポリビニルアルコー
ル、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート変性重
合体およびビスフェノールAのエチレンオキシド付加物
などが例示できる。
【0009】本発明におけるラクトン単量体(b1)と
しては、公知のものを使用しうるが、一般的に、また実
用的にはδ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンおよ
びこれらラクトンのアルキル化ラクトンが好んで使用さ
れる。同様に環状カーボネート単量体(b2)として
は、プロピルグリコールカーボネート、2−メチルプロ
ピルグリコールカーボネート、ネオペンチルグリコール
カーボネートなどが好んで使用される。本発明において
はラクトン単量体(b1)および環状カーボネート単量
体(b2)は、両者の混合物(b3)として用いる。両者
の混合割合は、特に限定されないが、ランダム共重合体
の透明性が必要である場合は、両者とも10〜90重量
部の範囲、好ましくは20〜80重量部の範囲、特に好
ましくは、どちらか一方が20〜40重量部であり、他
方が80〜60重量部である範囲である。さらにまた、
これらの各場合において、ラクトン単量体(b1)は各
2種以上の単量体を混合して用いることもできる。同様
に環状カーボネート単量体(b2)も2種以上の単量体
を混合して用いることもできる。
【00010】本発明において、開始剤(a)1モル当
量に対するラクトン単量体(b1)および環状カーボネ
ート単量体(b2)の混合物(b3)の量は、通常1〜1
0,000モル当量倍、好ましくは100〜5,000
モル当量倍、さらに好ましくは500〜2,000モル
当量倍である。上記量が10,000モル当量倍を超え
る場合は、環状単量体の開環反応速度が遅くなるため好
ましくない。
【0011】本発明における有機アルミニルム系ルイス
酸(c)は、前記一般式(1)に示される。一般式
(1)中のRは炭素数1〜4のアルキル基であり、具体
例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i
so−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、
tert−ブチル基が挙げられる。Yは水素であるか、
又は任意の置換基であり、任意の置換基の具体例として
は、メチル基、エチル基、ブチル基、tert−ブチル
基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基、フ
ッ素、塩素、ヨウ素などのハロゲン、トリメチルシリル
基、およびトリメチルゲルミル基等が挙げられる。Pは
1、2および3のいずれかであるが、1の場合は環状単
量体の開環付加反応速度が大きい反面、生成する共重合
体のランダム性が低くなる傾向があり、3の場合、触媒
の調製が困難になることから、2であることが最も好ま
しい。前記一般式(1)で示される有機アルミニウム系
ルイス酸として特に好ましくは、一般式(2)で示され
る。
【0012】
【化5】
【0013】前記一般式(2)で示される有機アルミニ
ウム系ルイス酸(c)は、一般式(1)においてPの値
が2であり、Xはtert−ブチル基、フェニル基、塩
素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれる。Xが水素、メチ
ル基等の置換基である場合、触媒同士の立体的障害が小
さくなり、会合性が出現する結果、ラクトン単量体およ
び環状カーボネートなどの触媒に対する配位効果が減少
するため、よりランダム性の高い共重合体を得るにはX
が上記の基から選ばれることが好ましい。一般式(2)
で示される有機アルミニウム系ルイス酸(c)として
は、例えば2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフ
ェノール二置換アルミニウム、2,4,6−トリter
t−ブチルフェノール二置換アルミニウム、2,4,6
−トリクロロフェノール二置換アルミニウム、2,6−
ジフェニルフェノール二置換アルミニウム等が挙げられ
る。
【0014】開始剤(a)1モル当量に対する有機アル
ミニウム系ルイス酸(c)の量は通常0.0001〜1
モル当量倍、好ましくは0.001〜0.5モル当量
倍、さらに好ましくは0.05〜0.2モル当量倍であ
る。上記量が0.0001モル当量倍未満の場合は、環
状単量体の開環反応速度が遅く、1モル当量倍を超える
場合は、実際上、無意味に過剰であるだけである。
【0015】本発明のランダム共重合体を製造するため
には、開始剤(a)、ラクトン単量体(b1)、環状カ
ーボネート単量体(b2)、有機アルミニウム系ルイス
酸(c)などの純度をなるべく高くすることが副反応の
抑制などの点で好ましい。同様の理由から製造装置は、
水分をはじめ、溶媒を除く上記の反応原料以外の化合物
の混入を避け得る装置の使用が望ましい。上記水分をは
じめとする不純物総量は5,000ppm以下、好まし
くは500ppm以下、さらに好ましくは50ppm以
下である。
【0016】本発明において、使用可能な溶媒として
は、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭
化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化
水素、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン系溶
媒が例示できる。また、使用量としては特に制限を受け
なく、攪拌に有利となる適当量使用することが好まし
い。
【0017】本発明において、反応原料(a)、
(b1)、(b2)および(c)、さらに場合によっては
溶媒を使用するが、それらの添加順序、添加方法は特に
制限を受けない。また反応温度は、通常、0〜200℃
において実施可能であるが、室温〜180℃の範囲が好
ましい。反応温度が180℃以上でも反応は実施可能で
あるが、有機アルミニウム系ルイス酸(c)の分解開始
温度以上では、反応速度が低下するため好ましくない。
逆に温度を室温以下としても特に問題は発生しないが、
反応速度が低下するので利点はない。その他には反応を
制約する条件は殆どない。
【0018】
【実施例】以下に参考例および実施例を挙げて本発明を
更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
【0019】(参考例1:有機アルミニウム系ルイス酸
の調製 その1)2,6−ジtert−ブチル−4−メ
チルフェノール(2.76g,12.5mmol)を乾
燥したヘキサン10mlに溶解し、0℃でトリメチルア
ルミニウム(0.6ml,6.25mmol)を滴下し
た。得られた懸濁液を60℃に加温し、全てが溶解した
後、室温で10時間放置し、白色結晶として2,6−ジ
tert−ブチル−4−メチルフェノール二置換アルミ
ニウム系ルイス酸(以下、「MeAlBMP」と略
す。)を得た。乾燥したヘキサンで二度結晶を洗浄し、
残査を真空乾燥した。
【0020】[実施例1]乾燥した1リットルガラス製
フラスコに乾燥窒素を吹き込みながら、開始剤(a)と
してエチレングリコール0.186g(3mmol)、
ラクトン単量体(b1)としてε−カプロラクトン42
8.0g(3.75mol)、環状カーボネート単量体
(b2)として、ネオペンチルグリコールカーボネート
162.5g(1.25mol)および有機アルミニウ
ム系ルイス酸(c)として、参考例1で得られたMeA
lBMP0.295g(500ppm)を加え、そのま
ま140℃で3時間攪拌した。このものを冷却し、無色
透明のラクトン−カーボネートランダム共重合体を得
た。このものの、GPC測定を行った結果、標準ポリス
チレン換算数平均分子量は187,000、分子量分布
(Mw/Mn)は1.28であった。また、未反応のネ
オペンチルグリコールカーボネートが0.56%残存し
ていた。図1に1H−NMR測定チャートを示す。これ
からε−カプロラクトンとネオペンチルグリコールの共
重合モル比は76/24であった。また特にδ3.8〜
4.0の範囲でカーボネートに帰属されるピークが複数
本存在していることからランダム共重合体であることが
明白である。
【0021】[実施例2]乾燥した1リットルガラス製
フラスコに乾燥窒素を吹き込みながら、開始剤(a)と
してエチレングリコール0.62g(10mmol)、
ラクトン単量体(b1)としてε−カプロラクトン34
2.4g(3mol)および4−メチル−ε−カプロラ
クトン128.2g(1mol)、環状カーボネート単
量体としてネオペンチルグリコールカーボネート13
0.1g(1mol)および有機アルミニウム系ルイス
酸(c)として、MeAlBMP0.12g(200p
pm)を加え、そのまま100℃で12時間攪拌した。
このものも無色透明の共重合体であった。GPC測定の
結果、標準ポリスチレン換算数平均分子量は59,00
0、分子量分布は1.22であった。また、このものに
未反応の単量体は検出されなかった。
【0022】[比較例1]比較のために、特公平3−5
02651号公報、特公平5−508627号公報等で
用いられているオクチル酸第1スズを触媒として、ラン
ダム共重合体を製造した。すなわち実施例1における触
媒MeAlBMPの代わりに、オクチル酸第1スズ0.
295g(500ppm)を用いる以外は、実施例1と
同様の装置に同様の原料を同様の割合で仕込んだ。その
まま140℃で3時間攪拌したが、大量の単量体が残存
していたため、攪拌を続けた。48時間後、共重合体中
に残存するε−カプロラクトンが1%を下回ったため反
応を終了した。このものは、透明ではあったが淡黄色に
着色した。GPC測定の結果、標準ポリスチレン換算数
平均分子量は126,000分子量分布は1.71であ
った。また、未反応のネオペンチルグリコールカーボネ
ートが4.83%およびε−カプロラクトンが0.67
%残存していた。
【0023】
【発明の効果】本発明により有機アルミニウム系ルイス
酸を用いるラクトン単量体と環状カーボネート単量体を
用いるランダム共重合体の製造方法によれば、重合速度
が早く、高収率で分子量分布の狭い、透明で着色性の低
い、共重合体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られたランダム共重合体の1H−
NMR測定チャートである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 開始剤(a)および、ラクトン単量体
    (b1)と環状カーボネート単量体(b2)の混合物(b
    3)を用いて開環付加重合させるにあたり、下記一般式
    (1)で示される有機アルミニウム系ルイス酸(c)を
    触媒として用いることを特徴とするラクトン−カーボネ
    ートランダム共重合体の製造方法。 【化1】
  2. 【請求項2】 有機アルミニウム系ルイス酸(c)が下
    記一般式(2)で示されるものである請求項1記載のラ
    クトン−カーボネートランダム共重合体の製造方法。 【化2】
  3. 【請求項3】 有機アルミニウム系ルイス酸(c)が
    2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノール二
    置換アルミニウムである請求項2記載のラクトン−カー
    ボネートランダム共重合体の製造方法。
  4. 【請求項4】 開始剤(a)が脂肪酸多価アルコールで
    ある請求項1〜3のいずれかに記載のラクトン−カーボ
    ネートランダム共重合体の製造方法。
  5. 【請求項5】 脂肪族多価アルコールがエチレングリコ
    ールである請求項4記載のラクトン−カーボネートラン
    ダム共重合体の製造方法。
  6. 【請求項6】 環状カーボネート単量体(b2)がネオ
    ペンチルグリコールカーボネートである請求項5記載の
    ラクトン−カーボネートランダム共重合体の製造方法。
JP33586294A 1994-05-09 1994-12-21 ラクトン−カーボネートランダム共重合体の製造方法 Pending JPH08176288A (ja)

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DE69522038T DE69522038T2 (de) 1994-05-09 1995-05-09 Biologisch abbaubares Kopolymer, biologisch abbaubare polymere Zusammensetzung, biologisch abbaubares Produkt und deren Herstellung
EP95401073A EP0682054B1 (en) 1994-05-09 1995-05-09 A biodegradable copolymer, a biodegradable polymer composition, a biodegradable article, and a preparation process thereof
US08/801,786 US5834567A (en) 1994-05-09 1997-02-18 Biodegradable copolymer, a biodegradable polymer composition, a biodegradable article, and a preparation process thereof

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5669573A (en) * 1994-07-07 1997-09-23 Trw Occupant Restraint Systems Gmbh Belt retractor

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