RU2758314C2

RU2758314C2 - Method for producing polymers based on lactones and mixtures thereof

Info

Publication number: RU2758314C2
Application number: RU2019135812A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Николаевна Овчинникова; Валентина Игоревна Сахарова
Original assignee: Татьяна Николаевна Овчинникова; Валентина Игоревна Сахарова
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-10-28
Also published as: RU2019135812A; RU2019135812A3

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to biodegradable polymers. A method for producing polymers based on lactones and mixtures thereof in the presence of a catalyst for opening cycles in a solution of propylene carbonate or its mixture with ethylene carbonate with a high dielectric constant at a solvent/lactone weight ratio above 1 is proposed.

EFFECT: possibility of single-stage synthesis of polylactones in liquid medium without the use of special additives and difficult-to-synthesize catalysts.

11 cl, 12 ex

Description

Изобретение относится к биодеградируемым полимерам, а именно, к полилактонам. Изобретение касается способов получения либо порошкообразного кристаллического осадка полимеров на основе лактонов и их изомеров, либо растворов лактонов и их смесей с последующим осаждением твердой фазы. После отмывки и сушки порошки указанных полимеров могут быть использованы для создания разнообразных изделий для медицины: нитей, штифтов и других изделий, применяя их индивидуально, в модифицированном виде или в композиции с органическими и неорганическими соединениями различного назначения.The invention relates to biodegradable polymers, namely, polylactones. The invention relates to methods for producing either a powdery crystalline precipitate of polymers based on lactones and their isomers, or solutions of lactones and their mixtures with subsequent precipitation of a solid phase. After washing and drying, the powders of these polymers can be used to create various products for medicine: threads, pins and other products, using them individually, in a modified form or in a composition with organic and inorganic compounds for various purposes.

Известен способ получения биодеградируемых полимеров, проходящий с раскрытием цикла, в расплаве при температурах выше температуры плавления полимера. Этот способ используют в промышленных целях, причем синтез проводят либо я реакторах с получением массы полимера, либо в экструдере с изготовлением определенного изделия, например, хирургической нити [1]. Известны способы, в которых при полимеризации гликолида применяют разнообразные катализаторы: окиси и галогениды сурьмы, производные цинка, олова [2], изопропилокись алюминия, ацетилацетонат кальция, несколько алкокси лантанидов (например, изопропокси иттрий) [3], [4] и другие [5]. В патенте [6] применяли стеарат и ацетат олова. Полимеризацию проводят часто в присутствии инициаторов полимеризации: спиртов, аминов и других протон-содержащих соединений. Наиболее перспективным катализатором в настоящее время считается октаноат олова, Sn(oct)₂ [7], который впервые был применен при сополимеризации гликолида с лактидом. Преимущество октаноата олова по сравнению с ацетатом и стеаратом в том, что он прекрасно растворяется в гликолиде, в углеводородных растворителях и может быть использован в низких концентрациях. Температура синтеза полигликолида обычно находится в интервале 145-225°С (начальная и конечная стадия процесса). При этом в результате получают твердофазный полимер.A known method of producing biodegradable polymers, passing with the opening of the cycle, in the melt at temperatures above the melting temperature of the polymer. This method is used for industrial purposes, and the synthesis is carried out either in reactors to obtain a mass of polymer, or in an extruder with the manufacture of a specific product, for example, a surgical thread [1]. There are known methods in which a variety of catalysts are used in the polymerization of glycolide: antimony oxides and halides, derivatives of zinc, tin [2], isopropyloxide of aluminum, calcium acetylacetonate, several alkoxy lanthanides (for example, isopropoxy yttrium) [3], [4] and others [ 5]. In the patent [6], tin stearate and acetate were used. Polymerization is often carried out in the presence of polymerization initiators: alcohols, amines, and other proton-containing compounds. The most promising catalyst is currently considered to be tin octanoate, Sn (oct) ₂ [7], which was first used in the copolymerization of glycolide with lactide. The advantage of stannous octanoate over acetate and stearate is that it dissolves perfectly in glycolide, in hydrocarbon solvents and can be used at low concentrations. The polyglycolide synthesis temperature is usually in the range of 145-225 ° C (the initial and final stages of the process). This results in a solid phase polymer.

При полимеризации лактида используют практически те же катализаторы, а также ZnCl₂ [8], однако полимеризацию лактида осуществляют и в растворе тетрагидрофурана, хлористом метилене при температурах 80-100°С на катализаторах алкил алюминия [9].In the polymerization of lactide, practically the same catalysts are used, as well as ZnCl ₂ [8], however, the polymerization of lactide is also carried out in a solution of tetrahydrofuran, methylene chloride at temperatures of 80-100 ° C on alkyl aluminum catalysts [9].

В патенте [10] авторы получили металлоорганические катализаторы, позволившие им при комнатной температуре в растворе тетрагидрофурана, толуола с высокими скоростями реакции и высокой степенью конверсии синтезировать полилактид.In the patent [10], the authors obtained organometallic catalysts that allowed them to synthesize polylactide at room temperature in a solution of tetrahydrofuran, toluene with high reaction rates and a high degree of conversion.

О сополимеризации этиленоксалата с лактидом на катализаторе SnCI₂⋅2H₂O сообщают в источнике [11], синтез проводят при температуре 150-170°С.Copolymerization of ethylene oxalate with lactide on the catalyst SnCI ₂ ⋅ 2H ₂ O is reported in the source [11], the synthesis is carried out at a temperature of 150-170 ° C.

Впервые с целью получения хирургических нитей из полилактида были использованы пластифицирующие добавки, которые представляли собой неполимеризующиеся эфиры: триацетин, диэтилфталат [12]. Они не мешали процессу полимеризации, снижали температуру плавления полилактида, препятствуя его термодеструкции, и затем удалялись после изготовления нитей. О возможности получения мелкодисперсной формы полигликолида было сообщено в патенте [13], где описан способ получения кристаллических порошков из полигликолида, состоящих более чем на 80% из твердых частиц с размерами 1,5-8 микрон, менее чем на 15% с размерами 10-15 микрон и менее чем на 1% с размерами 30 микрон. Для этого авторы синтезировали полигликолид, а затем растворяли его в диметилсульфоксиде при 150°С, раствор охлаждали с помощью ледяной бани до комнатной температуры, центрифугировали, сливали растворитель, приливали бензол, вновь центрифугировали. Операцию с бензолом повторяли 5 раз, затем смесь замораживали, высушивали, и агломерат разбивали, растирая в микрораспылителе.For the first time, in order to obtain surgical sutures from polylactide, plasticizing additives were used, which were non-polymerizable ethers: triacetin, diethyl phthalate [12]. They did not interfere with the polymerization process, lowered the melting point of polylactide, preventing its thermal destruction, and then were removed after making the threads. The possibility of obtaining a finely dispersed form of polyglycolide was reported in the patent [13], which describes a method for obtaining crystalline powders from polyglycolide, consisting of more than 80% of solid particles with a size of 1.5-8 microns, less than 15% with a size of 10- 15 microns and less than 1% with 30 microns. For this, the authors synthesized a polyglycolide, and then dissolved it in dimethyl sulfoxide at 150 ° C, the solution was cooled with an ice bath to room temperature, centrifuged, the solvent was drained off, benzene was added, and centrifuged again. The operation with benzene was repeated 5 times, then the mixture was frozen, dried, and the agglomerate was broken by grinding in a microspray.

В авторском свидетельстве СССР №596600 [14] порошки полигликолида получали растворением при нагревании в сульфолане (тетраметиленсульфоне) предварительно синтезированного полигликолида, полученного методом катионной полимеризации гликолида в расплаве, с последующим переосаждением органическими растворителями, например, циклогексаноном при 100-140°С, ацетоном или тетрагидрофураном при 30-40°С, фильтрацией, тщательной отмывкой полимера от следов сульфолана и сушкой в вакууме при 40°С. Сульфолан хорошо растворяет полигликолид при 130-160°С и не вызывает сколько-нибудь заметной деструкции полимера при этих температурах. Выделенный и высушенный полимер представляет собой тонкодисперсный порошок, что позволяет также существенно упростить технологический процесс переработки полигликолида в изделие медицинского назначения, с т. пл. 224-229°С. Приведенная вязкость в сульфолане 0,28 (5 г/дл, 130°С).In the USSR author's certificate No. 596600 [14], polyglycolide powders were obtained by dissolving, upon heating in sulfolane (tetramethylene sulfone), a previously synthesized polyglycolide obtained by cationic polymerization of glycolide in a melt, followed by reprecipitation with organic solvents, for example, cyclohexanone at 100-140 ° C, acetone or tetrahydrofuran at 30-40 ° C, filtration, thorough washing of the polymer from traces of sulfolane and drying in vacuum at 40 ° C. Sulfolane dissolves polyglycolide well at 130-160 ° C and does not cause any noticeable degradation of the polymer at these temperatures. The isolated and dried polymer is a finely dispersed powder, which also makes it possible to significantly simplify the technological process of processing polyglycolide into a medical device, with so pl. 224-229 ° C. The reduced viscosity in sulfolane is 0.28 (5 g / dl, 130 ° C).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ, описанный в патенте [15], где в качестве катализатора использовали SnCl₂⋅2H₂O, а в качестве инициатора - лауриловый спирт. Полимеризацию проводили в расплаве при температуре 220-230°С в течение 60-90 минут. Однако по данному способу невозможно было получить полимеры в виде порошков.The closest in technical essence to the proposed solution is the method described in the patent [15], where SnCl ₂ ⋅ 2H ₂ O was used as a catalyst, and lauryl alcohol was used as an initiator. Polymerization was carried out in a melt at a temperature of 220-230 ° C for 60-90 minutes. However, by this method, it was impossible to obtain polymers in the form of powders.

Целью настоящего изобретения является разработка нового способа полимеризации лактонов, а именно, способа, согласно которому синтез полимеров на основе лактонов осуществляется не в расплаве, а в растворе. Такие полимеры, как полигликолид, полиэтиленоксалат и их сополимеры с лактидом, содержащие значительное количество гликолида или этиленоксалата, не растворяются в обычно используемых органических растворителях, таких, как толуол, бензол и им подобные. Кроме того, при полимеризации гликолида и подобных соединений в расплаве по мере роста степени полимеризации возрастает вязкость смеси мономера с полимером, и к концу полимеризации для равномерного нагрева и сохранения смеси в жидком состоянии необходимо повышать температуру полимеризации до температуры плавления полимера, вплоть до 235°С. Данная температура близка к температуре термодеструкции полимера, поэтому возрастает степень загрязнения полимера продуктами деструкции. Кроме того, процессы полимеризации лактонов - обратимые процессы, поэтому в синтезируемом полимере всегда присутствует некоторое количество мономера, которое тем больше, чем выше температура. В связи с этим для получения чистого полимера необходима дополнительная обработка его от примесей, например, нагревание для удаления мономера или кипячения в растворителе.The aim of the present invention is to develop a new method for the polymerization of lactones, namely, a method according to which the synthesis of polymers based on lactones is carried out not in melt, but in solution. Polymers such as polyglycolide, polyethylene oxalate and their copolymers with lactide containing a significant amount of glycolide or ethylene oxalate do not dissolve in commonly used organic solvents such as toluene, benzene and the like. In addition, during the polymerization of glycolide and similar compounds in the melt, as the degree of polymerization increases, the viscosity of the monomer-polymer mixture increases, and by the end of polymerization, to uniformly heat and maintain the mixture in a liquid state, it is necessary to increase the polymerization temperature to the melting temperature of the polymer, up to 235 ° C. ... This temperature is close to the temperature of thermal destruction of the polymer; therefore, the degree of contamination of the polymer with degradation products increases. In addition, the processes of polymerization of lactones are reversible processes, therefore, a certain amount of monomer is always present in the synthesized polymer, which is the greater, the higher the temperature. In this regard, to obtain a pure polymer, additional processing of impurities is required, for example, heating to remove the monomer or boiling in a solvent.

При полимеризации в растворе указанные недостатки могут быть устранены и могут быть получены полимеры, не содержащие продуктов деструкции и мономеров. Это достигается использованием в качестве растворителей пропиленкарбоната, бутиленкарбоната или их смесей с этиленкарбонатом, а также снижением температуры полимеризации. Например, полимеризацию гликолида можно проводить при 170-190°С, когда термодеструкции не наблюдается, а гликолид, если даже он не до конца полимеризуется, прекрасно растворяется в растворителе.When polymerization in solution, these disadvantages can be eliminated and polymers can be obtained that do not contain degradation products and monomers. This is achieved by using propylene carbonate, butylene carbonate or their mixtures with ethylene carbonate as solvents, as well as lowering the polymerization temperature. For example, the polymerization of glycolide can be carried out at 170-190 ° C, when thermal degradation is not observed, and the glycolide, even if it does not completely polymerize, is perfectly soluble in the solvent.

Способ полимеризации гликолида в растворе был предложен только в патенте [16], где были описаны два основных способа полимеризации гликолида:The method for the polymerization of glycolide in solution was proposed only in the patent [16], where two main methods for the polymerization of glycolide were described:

1) полимеризация с использованием неметаллических, трудно синтезируемых катализаторов, а также стабилизаторов дисперсии, инициаторов полимеризации и органических растворителей (эфиры, кетоны, амины). Полимеризация протекает в основном при комнатной температуре с высокими скоростями и высокими выходами (примеры 2-3, 8-13). Авторы указывают, что наиболее подходящими для этих процессов растворителями являются ацетонитрил, диметилсульфоксид, N,N-диметилфорамид, а катализаторами - суперосновные катализаторы (амидины, гуаниданы, мультициклические полиамины, производные фосфазена) и другие;1) polymerization using non-metallic, difficult to synthesize catalysts, as well as dispersion stabilizers, polymerization initiators and organic solvents (ethers, ketones, amines). Polymerization proceeds mainly at room temperature with high rates and high yields (examples 2-3, 8-13). The authors indicate that the most suitable solvents for these processes are acetonitrile, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylforamide, and the catalysts are superbasic catalysts (amidines, guanidanes, multicyclic polyamines, phosphazene derivatives) and others;

2) полимеризация с использованием катионных катализаторов, а также инициаторов полимеризации и тех же органических растворителей. Полимеризация при комнатной температуре происходит с низким выходом (14%) (примеры 4-5). При полимеризации при 140°С в течение 10 мин с последующим охлаждением смеси и ее выдерживанием в течение 2-4 часов выход повышается до 91-95% (примеры 6-7). Однако, процесс полимеризации при 140°С можно осуществлять только под давлением - в запаянных ампулах или в автоклаве - (о чем авторы не сообщают), так как температура кипения ацетонитрила, который авторы используют в качестве растворителя, составляет 81,6°С.2) polymerization using cationic catalysts, as well as polymerization initiators and the same organic solvents. Polymerization at room temperature occurs in low yield (14%) (examples 4-5). When polymerizing at 140 ° C for 10 minutes, followed by cooling the mixture and keeping it for 2-4 hours, the yield increases to 91-95% (examples 6-7). However, the polymerization process at 140 ° C can be carried out only under pressure - in sealed ampoules or in an autoclave - (which the authors did not report), since the boiling point of acetonitrile, which the authors use as a solvent, is 81.6 ° C.

В отличие от патента [16], предлагаемый способ полимеризации не требует использования стабилизаторов дисперсии и трудно синтезируемых катализаторов и может быть реализован как в присутствии инициаторов, так и в их отсутствие. Это может значительно снизить стоимость процесса получения полимеров.Unlike the patent [16], the proposed polymerization method does not require the use of dispersion stabilizers and catalysts that are difficult to synthesize and can be implemented both in the presence of initiators and in their absence. This can significantly reduce the cost of the polymer production process.

По способу, предлагаемому в настоящем изобретении, полимеризацию лактонов с использованием катионных катализаторов, традиционно используемых для полимеризации этих мономеров, проводят не в расплаве, а в растворе пропиленкарбоната, или бутиленкарбоната и/или их смеси с этиленкарбонатом. Эти растворители имеют температуру кипения выше 240°С, что позволяет проводить полимеризацию при атмосферном давлении, в оптимальном температурном интервале для достижения максимальной скорости полимеризации и при отсутствии термодеструкции образующегося полимера. Высокая диэлектрическая проницаемость - второе преимущество использования предлагаемых растворителей. В работах Людвиг с сотрудниками [8, 17, 18] было установлено, что полимеризация гликолида и лактида в расплаве осуществляется на ионах, однако в связи с низкой диэлектрической проницаемостью мономеров (10 для гликолида) наблюдается сильная ассоциация их с мономером с образованием ионных пар у гликолида и тройников у лактида. Известно, что повышение диэлектрической проницаемости растворителя сдвигает равновесие в сторону образования ионов, что повышает скорость роста цепи полимеров. Все эти растворители имеют диэлектрическую проницаемость выше 57.According to the method proposed in the present invention, the polymerization of lactones using cationic catalysts traditionally used for the polymerization of these monomers is carried out not in the melt, but in a solution of propylene carbonate or butylene carbonate and / or their mixture with ethylene carbonate. These solvents have a boiling point above 240 ° C, which allows polymerization to be carried out at atmospheric pressure, in the optimal temperature range to achieve the maximum polymerization rate and in the absence of thermal degradation of the resulting polymer. High dielectric constant is the second advantage of using the proposed solvents. In the works of Ludwig and coworkers [8, 17, 18], it was found that the polymerization of glycolide and lactide in the melt occurs on ions; glycolide and tees in lactide. It is known that an increase in the dielectric constant of a solvent shifts the equilibrium towards the formation of ions, which increases the growth rate of the polymer chain. All of these solvents have a dielectric constant above 57.

Преимуществом применения в качестве растворителей пропиленкарбоната, или бутиленкарбоната, или их смеси с этиленкарбонатом является и то, что эти растворители прекрасно растворяют мономеры, катализаторы, возможные инициаторы и образующиеся в процессе синтеза полимеры. Они инертны по отношению к мономерам, не вызывают реакции обрыва цепи. Применение предлагаемых в настоящем изобретение растворителей приводит к снижению вязкости растворов, что может значительно упростить используемое для полимеризации оборудование. При понижении температуры синтезированные полимеры выпадают в виде порошков в осадок, который после отделения, промывания растворителями и сушки, представляет собой чистый полимер для изготовления различных изделий для медицины, фармацевтики и других целей.The advantage of using propylene carbonate, or butylene carbonate, or their mixtures with ethylene carbonate as solvents, is that these solvents perfectly dissolve monomers, catalysts, possible initiators and polymers formed during the synthesis. They are inert with respect to monomers and do not cause chain termination reactions. The use of solvents according to the present invention leads to a decrease in the viscosity of solutions, which can significantly simplify the equipment used for polymerization. When the temperature decreases, the synthesized polymers precipitate in the form of powders, which, after separation, washing with solvents and drying, is a pure polymer for the manufacture of various products for medicine, pharmaceuticals and other purposes.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка оригинального способа одностадийного синтеза полимеров класса полилактонов, но не в расплавленной массе, а в жидкой среде без использования специальных добавок и сложно синтезируемых катализаторов. Результат достигается тем, что гомо- или сополимеризацию лактонов на основе гликолидов, этиленоксалата и лактидов проводят при нагревании в присутствии традиционно используемых для полимеризации в массе катализаторов раскрытия циклов в растворе пропиленкарбоната или его смеси с этиленкарбонатом с последующим охлаждением раствора и выделением осадка. Процесс реализуется в среде с высокой диэлектрической проницаемостью и при весовом соотношении растворитель/лактон выше 1.The technical objective of the present invention is to develop an original method for one-stage synthesis of polymers of the class of polylactones, but not in a molten mass, but in a liquid medium without the use of special additives and difficult to synthesize catalysts. The result is achieved by the fact that the homo- or copolymerization of lactones based on glycolides, ethylene oxalate and lactides is carried out with heating in the presence of ring-opening catalysts traditionally used for bulk polymerization in a propylene carbonate solution or its mixture with ethylene carbonate, followed by solution cooling and precipitation. The process is carried out in a medium with a high dielectric constant and with a solvent / lactone weight ratio above 1.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение мелкодисперсных порошков или растворов, широко применяемых в медицинской практике биодеградируемых полимеров на основе лактонов. Высокодисперсные порошки полимеров и сополимеров получают при полимеризации гликолида, этиленоксалата или их смесей с лактидом при весовом соотношении к лактиду более 1, а растворы - при полимеризации лактида или сополимеризации его с гликолидом или с этиленоксалатом при их весовом соотношении к лактиду равном и менее 1. Растворы используют для извлечения из них синтезируемого сополимера путем осаждения подобранным осадителем или для проведения дальнейших химических превращений, в том числе с целью получения разнообразных сополимеров с различными свойствами. Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The technical result of the present invention is to obtain fine powders or solutions, widely used in medical practice, biodegradable polymers based on lactones. Finely dispersed powders of polymers and copolymers are obtained by polymerization of glycolide, ethylene oxalate or their mixtures with lactide at a weight ratio to lactide of more than 1, and solutions are obtained by polymerizing lactide or copolymerizing it with glycolide or ethylene oxalate at their weight ratio to lactide equal to or less than 1. Solutions are used to extract the synthesized copolymer from them by precipitation with a selected precipitant or to carry out further chemical transformations, including with the aim of obtaining a variety of copolymers with different properties. The essence of the invention is illustrated by the following examples.

Пример 1Example 1

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 80 мл (96 г) пропиленкарбоната, добавляют 80 г гликолида и смесь нагревают до 150°С, прибавляют 0.001 г хлорида олова. В течение 3 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают порошок полигликолида, который собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Весовое соотношение пропиленкарбонат/гликолид 1,2. Температура плавления порошка 200°С. Практически полимеризация проходит со 100% конверсией, так как в пропиленкарбонате после удаления порошка полигликолида, и в диэтиловом эфире, используемом для промывания полигликолида, на ЯМР-спектре не обнаружено присутствие гликолида.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 80 ml (96 g) of propylene carbonate, add 80 g of glycolide, and the mixture is heated to 150 ° C, add 0.001 g of stannous chloride. The mixture is stirred for 3 hours, then cooled. After cooling, a polyglycolide powder is obtained, which is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The weight ratio of propylene carbonate / glycolide is 1.2. The melting point of the powder is 200 ° C. In practice, polymerization proceeds with 100% conversion, since no glycolide was detected in the NMR spectrum after removal of the polyglycolide powder and in the diethyl ether used for washing the polyglycolide.

Пример 2Example 2

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 200 мл (240 г) пропиленкарбоната, добавляют 20 г этиленкарбоната и 20 г гликолида и 0,001 мл этилового спирта. Смесь нагревают до 170°С, прибавляют 0.003 г октаноата олова. В течение 1 часа смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают порощок полигликолида, который собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Температура плавления порошка 195°С. Размеры частиц в порошке порядка 5 микрон. Весовое соотношение смесь карбонатов/гликолид 13.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 200 ml (240 g) of propylene carbonate, add 20 g of ethylene carbonate and 20 g of glycolide and 0.001 ml of ethyl alcohol. The mixture is heated to 170 ° С, 0.003 g of stannous octanoate is added. The mixture is stirred for 1 hour, then cooled. After cooling, a polyglycolide pellet is obtained, which is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The melting point of the powder is 195 ° C. The particle size in the powder is of the order of 5 microns. Weight ratio mixture of carbonates / glycolide 13.

Те же порошки получают при более высоких температурах синтеза и разном весовом соотношении смесь карбонатов/гликолид.The same powders are obtained at higher synthesis temperatures and a different weight ratio of a mixture of carbonates / glycolide.

Пример 3Example 3

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 200 мл (240 г) пропиленкарбоната, добавляют 10 г этиленоксалата. Смесь нагревают до 160°С, прибавляют 0.002 г хлорида олова. В течение 3 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают порошок полиэтиленоксалата, который собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Соотношение пропиленкарбонат/этиленоксалат равно 24. Температура плавления порошка 170°С.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 200 ml (240 g) of propylene carbonate, add 10 g of ethylene oxalate. The mixture is heated to 160 ° С, 0.002 g of stannous chloride is added. The mixture is stirred for 3 hours, then cooled. After cooling, a polyethylene oxalate powder is obtained, which is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The propylene carbonate / ethylene oxalate ratio is 24. The melting point of the powder is 170 ° C.

Пример 4Example 4

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 48 мл (57,6 г) пропиленкарбоната, добавляют 14.4 г этиленкарбоната и 60 г этиленоксалата и 0,001 мл. лаурилового спирта. Смесь нагревают до 140°С, прибавляют 0.001 г ZnCI₂. В течение 3 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают порошок полиэтиленоксалата, который собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Температура плавления порошка 175°С. Соотношение смесь карбонатов/этиленоксалат 1,2.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 48 ml (57.6 g) of propylene carbonate, add 14.4 g of ethylene carbonate and 60 g of ethylene oxalate and 0.001 ml. lauryl alcohol. The mixture is heated to 140 ° С, 0.001 g of ZnCl _{2 is} added. The mixture is stirred for 3 hours, then cooled. After cooling, a polyethylene oxalate powder is obtained, which is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The melting point of the powder is 175 ° C. The ratio of the mixture of carbonates / ethylene oxalate is 1.2.

Те же порошки получают при более высоких температурах синтеза и разном весовом соотношении смесь карбонаты/этиленоксалат.The same powders are obtained at higher synthesis temperatures and different weight ratios of the carbonate / ethylene oxalate mixture.

Пример 5Example 5

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 80 мл (96 г) пропиленкарбоната, добавляют 80 г d,l лактида. Смесь нагревают до 80°С, прибавляют 0.001 г октаноата олова и 0,001 мл лаурилового спирта В течение 7 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения анализируют полученный раствор методом ЯМР-спектроскопии. Данные спектра показывают получение полилактида с 70% конверсией. К раствору прибавляют для высаживания полимера изопропиловый спирт. Полимер собирают на фильтре и промывают эфиром. Весовое соотношение пропиленкарбонат/dl лактид 1,2. Температура плавления полимера 150°С.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 80 ml (96 g) of propylene carbonate, add 80 g of d, l lactide. The mixture is heated to 80 ° C, 0.001 g of stannous octanoate and 0.001 ml of lauryl alcohol are added. The mixture is stirred for 7 hours and then cooled. After cooling, the resulting solution is analyzed by NMR spectroscopy. The spectrum data show the preparation of polylactide with 70% conversion. Isopropyl alcohol is added to the solution to precipitate the polymer. The polymer is collected on a filter and washed with ether. The weight ratio of propylene carbonate / dl lactide is 1.2. The melting point of the polymer is 150 ° C.

Пример 6Example 6

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 100 мл (120 г) пропиленкарбоната, добавляют 20 г этиленкарбоната и 20 г d,l лактида, 0,001 мл этилового спирта. Смесь нагревают до 120°С, прибавляют 0.001 г ZnCl₂. В течение 5 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения анализируют полученный раствор методом ЯМР-спектроскопии. Данные спектра показывают получение полилактида с 80% конверсией. К части горячего раствора добавляют 10 г гликолида. Сразу наблюдается образование тонкой вуалеобразной пленки. Анализ на ДСК высушенной в вакууме пленки регистрирует температуру плавления 165°С. Весовое соотношение смесь карбонатов/dl лактид равно 7.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 100 ml (120 g) of propylene carbonate, add 20 g of ethylene carbonate and 20 g of d, l lactide, 0.001 ml of ethyl alcohol. The mixture is heated to 120 ° С, 0.001 g of ZnCl _{2 is} added. The mixture is stirred for 5 hours, then cooled. After cooling, the resulting solution is analyzed by NMR spectroscopy. The spectrum data show the preparation of polylactide with 80% conversion. 10 g of glycolide are added to a portion of the hot solution. The formation of a thin hazy film is immediately observed. DSC analysis of the vacuum-dried film recorded a melting point of 165 ° C. The weight ratio of the mixture of carbonates / dl lactide is 7.

Аналогичные синтезы проводят при более высокой температуре и разном соотношении смесь карбонатов/d,l лактид, получая аналогичные результаты.Similar syntheses are carried out at a higher temperature and a different ratio of a mixture of carbonates / d, l lactide, obtaining similar results.

Пример 7Example 7

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 100 г пропиленкарбоната, добавляют 60 г гликолида, 20 г d,l лактида (соотношение 3:1) и 0,001 мл лаурилового спирта. Смесь нагревают до 140°С, прибавляют 0.001 г хлорида олова. В течение 3 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают порошок сополимера гликолида с лактидом, который собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Температура плавления порошка 170°С. Весовое соотношение пропиленкарбонат/гликолид + d,l лактид равно 1,25.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 100 g of propylene carbonate, add 60 g of glycolide, 20 g of d, l lactide (ratio 3: 1) and 0.001 ml of lauryl alcohol. The mixture is heated to 140 ° С, 0.001 g of stannous chloride is added. The mixture is stirred for 3 hours, then cooled. After cooling, a powder of a copolymer of glycolide with lactide is obtained, which is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The melting point of the powder is 170 ° C. The weight ratio of propylene carbonate / glycolide + d, l lactide is 1.25.

Пример 8Example 8

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 180 мл (216 г) пропиленкарбоната, добавляют 20 г этиленкарбоната и 20 г гликолида, 5 г d,l лактида (соотношение 4:1) и 0,001 мл. лаурилового спирта. Смесь нагревают до 170°С, прибавляют 0.003 г октаноата олова. В течение 2 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают порошок сополимера гликолида с лактидом, который собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Температура плавления порошка 165°С. Размеры частиц в порошке порядка 5 микрон. Весовое соотношение смесь карбонат/гликолид + d,l лактид равно 9,44.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 180 ml (216 g) of propylene carbonate, add 20 g of ethylene carbonate and 20 g of glycolide, 5 g of d, l lactide (ratio 4: 1) and 0.001 ml. lauryl alcohol. The mixture is heated to 170 ° С, 0.003 g of stannous octanoate is added. The mixture is stirred for 2 hours, then cooled. After cooling, a powder of a copolymer of glycolide with lactide is obtained, which is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The melting point of the powder is 165 ° C. The particle size in the powder is of the order of 5 microns. The weight ratio of the mixture of carbonate / glycolide + d, l lactide is 9.44.

Пример 9Example 9

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 100 мл (120 г) пропиленкарбоната, добавляют 20 г гликолида и 40 г d,l лактида (соотношение 1:2) и 0,001 мл лаурилового спирта. Смесь нагревают до 80°С, прибавляют 0.001 г хлорида олова. В течение 3 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают раствор сополимера гликолида с лактидом, который выделяют добавлением изопропилового спирта, полученный осадок собирают на фильтре промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Весовое соотношение пропиленкарбонат/гликолид + dl лактид равно 2.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 100 ml (120 g) of propylene carbonate, add 20 g of glycolide and 40 g of d, l lactide (1: 2 ratio) and 0.001 ml of lauryl alcohol. The mixture is heated to 80 ° С, 0.001 g of stannous chloride is added. The mixture is stirred for 3 hours, then cooled. After cooling, a solution of a copolymer of glycolide with lactide is obtained, which is isolated by adding isopropyl alcohol, the resulting precipitate is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The weight ratio of propylene carbonate / glycolide + dl lactide is 2.

Пример 10Example 10

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 180 мл (216 г) пропиленкарбоната, добавляют 20 г этиленкарбоната, 15 г гликолида и 15 г d,l лактида (соотношение 1:1). Смесь нагревают до 170°С, прибавляют 0.003 г ZnCl₂ В течение 2 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают раствор сополимера гликолида с d,l лактидом. В раствор добавляют 5 г гликолида, который осаждает сополимер. Осадок собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Весовое соотношение смесь карбонатов/гликолид + dl лактид равно 7,87.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 180 ml (216 g) of propylene carbonate, add 20 g of ethylene carbonate, 15 g of glycolide and 15 g of d, l lactide (ratio 1: 1). The mixture is heated to 170 ° С, 0.003 g of ZnCl _{2 is} added. The mixture is stirred for 2 hours and then cooled. After cooling, a solution of a copolymer of glycolide with d, l lactide is obtained. 5 g of glycolide is added to the solution, which precipitates the copolymer. The precipitate is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The weight ratio of the mixture of carbonates / glycolide + dl lactide is 7.87.

Пример 11Example 11

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 100 мл (120 г) пропиленкарбоната, добавляют 20 г этиленоксалата и 40 г d,l лактида (соотношение 1:2). Смесь нагревают до 80°С, прибавляют 0.001 г хлорида олова и 0,002 мл лаурилового спирта. В течение 5 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают раствор сополимера этиленоксалата с лактидом, который осаждают добавлением изопропилового спирта. К части раствора добавляют этиленоксалат и также наблюдают образование осадка. Полученные осадки собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Весовое соотношение пропиленкарбонат/этиленоксалат + dl лактид равно 2.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 100 ml (120 g) of propylene carbonate, add 20 g of ethylene oxalate and 40 g of d, l lactide (ratio 1: 2). The mixture is heated to 80 ° C, 0.001 g of stannous chloride and 0.002 ml of lauryl alcohol are added. The mixture is stirred for 5 hours, then cooled. After cooling, a solution of a copolymer of ethylene oxalate with lactide is obtained, which is precipitated by the addition of isopropyl alcohol. Ethylene oxalate is added to a portion of the solution and precipitation is also observed. The resulting precipitates are collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The weight ratio of propylene carbonate / ethylene oxalate + dl lactide is 2.

Пример 12Example 12

В четырехгорлую колбу с мешалкой, продуваемую аргоном, заливают 180 мл (216 г) пропиленкарбоната, добавляют 20 г этиленкарбоната, 0,001 мл лаурилового спирта, 35 г этиленоксалата и 20 г d,l лактида (соотношение 7:4). Смесь нагревают до 170°С, прибавляют 0.003 г октаноата олова. В течение 2 часов смесь перемешивают, затем охлаждают. После охлаждения получают порошок сополимера этиленоксалата с d,l лактидом, который собирают на фильтре, промывают диэтиловым эфиром и высушивают. Температура плавления порошка 165°С. Весовое соотношение смесь карбонатов/этиленоксалат + dl лактид равно 4,1.In a four-necked flask with a stirrer, purged with argon, pour 180 ml (216 g) of propylene carbonate, add 20 g of ethylene carbonate, 0.001 ml of lauryl alcohol, 35 g of ethylene oxalate and 20 g of d, l lactide (ratio 7: 4). The mixture is heated to 170 ° С, 0.003 g of stannous octanoate is added. The mixture is stirred for 2 hours, then cooled. After cooling, a powder of a copolymer of ethylene oxalate with d, l lactide is obtained, which is collected on a filter, washed with diethyl ether and dried. The melting point of the powder is 165 ° C. The weight ratio of the mixture of carbonates / ethylene oxalate + dl lactide is 4.1.

В приведенных примерах размеры частиц порошков полимеров после сушки составляют порядка 5 микрон и ниже. Для растворов сополимеров измеренные молекулярные массы составляют 35000-40000 (г/моль) и выше.In the examples given, the particle sizes of the polymer powders after drying are of the order of 5 microns and below. For copolymer solutions, the measured molecular weights are 35,000-40,000 (g / mol) and higher.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о новизне заявленного способа получения полимеров или сополимеров на основе лактонов, существенных отличиях от аналогов из известного уровня техники и промышленной применимости, состоящего в том, что синтез осуществляют в растворе пропиленкарбоната или бутиленкарбоната или их смеси с этиленкарбонатом, имеющих высокую диэлектрическую проницаемость, при весовом соотношении растворитель/лактон более 1. При этом в качестве лактонов используют гликолид и/или этиленоксалат и/или лактид, а полимеризацию проводят при температурах растворения получающегося со-/полимера или выше с последующим охлаждением раствора (для сополимеров в ряде случаев с добавкой осадителя) и отделением осадка.Thus, the data presented indicate the novelty of the claimed method for producing polymers or copolymers based on lactones, significant differences from analogs from the prior art and industrial applicability, which consists in the fact that the synthesis is carried out in a solution of propylene carbonate or butylene carbonate or their mixture with ethylene carbonate having a high dielectric constant, with a solvent / lactone weight ratio of more than 1. In this case, glycolide and / or ethylene oxalate and / or lactide are used as lactones, and polymerization is carried out at dissolution temperatures of the resulting co- / polymer or higher, followed by cooling the solution (for copolymers in a number cases with the addition of a precipitant) and separation of the sediment.

Используемые источники информации:Sources of information used:

1) Pat. U.S. 3,792,010, David Wasserman и др. DOI: 10.1016/0032-3861(79)90009-0.1) Pat. U.S. 3,792,010, David Wasserman et al. DOI: 10.1016 / 0032-3861 (79) 90009-0.

2) Pat. U.S. 2668162, 1954, Lowe, С.E.: «Preparation of high molecular weight polyhydroxyacetic ester»2) Pat. U.S. 2668162, 1954, Lowe, C.E .: "Preparation of high molecular weight polyhydroxyacetic ester"

3) Bero Maciej; Piotr Dobrzynski, Janusz Kasperczyk "Application of Calcium Acetylacetonate to the Polymerization of Glycolide and Copolymerization of Glycolide with ε-Caprolactone and L-Lactide". (18 June 1999). Macromolecules (ACS) 32 (14): 4735-4737. DOI: 10.1021/ma981969z.3) Bero Maciej; Piotr Dobrzynski, Janusz Kasperczyk "Application of Calcium Acetylacetonate to the Polymerization of Glycolide and Copolymerization of Glycolide with ε-Caprolactone and L-Lactide". (June 18, 1999). Macromolecules (ACS) 32 (14): 4735-4737. DOI: 10.1021 / ma981969z.

4) Stridsberg Kajsa M; Maria Ryner, Ann-Christine Albertsson (2002). "Controlled Ring-Opening Polymerization: Polymers with designed Macromolecular Architecture". Advances in Polymer Science (Springer) 157: 41-65. DOI: 10.1007/3-540-45734-8_2. ISBN 978-3-540-422494) Stridsberg Kajsa M; Maria Ryner, Ann-Christine Albertsson (2002). "Controlled Ring-Opening Polymerization: Polymers with designed Macromolecular Architecture". Advances in Polymer Science (Springer) 157: 41-65. DOI: 10.1007 / 3-540-45734-8_2. ISBN 978-3-540-42249

5) Special issue: Review Polymers advanced technologies Received: 11 February 2014, Accepted: 17 February 2014, Published online in Wiley Online Library: 31 March 2014 Polylactides-an overview Stanislaw Slomkowski, Stanislaw Penczek and Andrzej Duda5) Special issue: Review Polymers advanced technologies Received: 11 February 2014, Accepted: 17 February 2014, Published online in Wiley Online Library: 31 March 2014 Polylactides-an overview Stanislaw Slomkowski, Stanislaw Penczek and Andrzej Duda

6). East German Pat. No. 69,2126). East German Pat. No. 69,212

7) Pat. U.S. 3,839,297 David Wasserman, USE OF STANNOUS OCTOATE CATALYST IN THE MANUFACTURE OF L(-)LACTIDE-GLYCOLIDE COPOLYMER SUTURES Oct. 1, 19747) Pat. U.S. 3,839,297 David Wasserman, USE OF STANNOUS OCTOATE CATALYST IN THE MANUFACTURE OF L (-) LACTIDE-GLYCOLIDE COPOLYMER SUTURES Oct. 1, 1974

8) И.Г. Барская [и др.] Катионная полимеризация dl-лактида // Высокомолекул. соедин. - 1983. - Т. 25, N 6. - С. 1283-1288. - ISSN 0507-54758) I.G. Barskaya [et al.] Cationic polymerization of dl-lactide // Vysokomolekul. connect. - 1983. - T. 25, N 6. - S. 1283-1288. - ISSN 0507-5475

9) Adam Kowalski, Andrzej Duda, Stanislaw Penczek. Polymerization of L,L-Lactide Initiated by Aluminum Isopropoxide Trimer or Tetramer Macromolecules 1998, 31, c. 2114-21229) Adam Kowalski, Andrzej Duda, Stanislaw Penczek. Polymerization of L, L-Lactide Initiated by Aluminum Isopropoxide Trimer or Tetramer Macromolecules 1998, 31, p. 2114-2122

10) Патент РФ №2355694 Чудакова В.А., Черкасов В.К., Федюшкин И.Л. Катализатор получения полилактидов и способ его синтеза.10) RF patent №2355694 Chudakova V.A., Cherkasov V.K., Fedyushkin I.L. A catalyst for the production of polylactides and a method for its synthesis.

11) Т.Н. Овчинникова, П.В. Петровский, Ю.С. Богачев, Е.Б. Людвиг. "Применение метода ЯМР-спектроскопии для изучения сополимеров этиленоксалата с L-лактидом // Высокомолек. Соедин. Сер. А, XXXI, N 5. с. 933-942, 198911) T.N. Ovchinnikova, P.V. Petrovsky, Yu.S. Bogachev, E.B. Ludwig. "Application of the method of NMR spectroscopy for the study of copolymers of ethylene oxalate with L-lactide // Vysokomolek. Compound. Ser. A, XXXI, No. 5. p. 933-942, 1989

12) Pat. U.S. 3,498,957 POLYMERIZATION OF CYCLIC CARBOXYLC ESTERS IN THE PRESENSE OF A nonpolymerizable ester plasticizer, 1970 г. Henning W. Jacobson и др. фирма Ethicon12) Pat. U.S. 3,498,957 POLYMERIZATION OF CYCLIC CARBOXYLC ESTERS IN THE PRESENSE OF A nonpolymerizable ester plasticizer, 1970 Henning W. Jacobson et al. Ethicon

13) Pat. U.S. 3,781,349 Wallace Burton Ramsey и др. 1971 г13) Pat. U.S. 3,781,349 Wallace Burton Ramsey et al. 1971

14) A.c. СССР №596600 О.Г. Фортунатов и др. Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинских полимеров. СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОЛИГЛИКОЛИДА. 1976 г.14) A.c. USSR No. 596600 O.G. Fortunatov and others. All-Union Scientific Research Institute of Medical Polymers. METHOD FOR POLYGLYCOLIDE PURIFICATION. 1976 year

15) Pat. US 3442871 A PROCESS FOR POLYMERIZING A GLYCOLIDE C08G 63/823 Edward Emil Schmitt, Norwalk, and Martin Epstein, Stamford, Conn., and Rocco Albert Polistina Filed May 4, 196615) Pat. US 3442871 A PROCESS FOR POLYMERIZING A GLYCOLIDE C08G 63/823 Edward Emil Schmitt, Norwalk, and Martin Epstein, Stamford, Conn., And Rocco Albert Polistina Filed May 4, 1966

16) 965714782 B2 (TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY). 23.05.2017 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ, Примеры 1-1216) 965714782 B2 (TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY). 05/23/2017 FORMULA OF THE INVENTION Examples 1-12

17) ДАНСССР 1976, т. 229, №6. стр. 1400-1403. Г.С. Санина, Е.Б. Людвиг, «Ионы и ионные пары в катионной полимеризации гликолида17) DANSSSR 1976, v. 229, No. 6. pp. 1400-1403. G.S. Sanina, E.B. Ludwig, “Ions and ion pairs in the cationic polymerization of glycolide

18) ВМС А, 1983, т. 25, №7 И.Г. Барская, Е.Б. Людвиг18) Navy A, 1983, vol. 25, No. 7 I.G. Barskaya, E.B. Ludwig

Claims

1. A method of obtaining polymers based on lactones and their mixtures, which consists in the fact that the synthesis is carried out in the presence of catalysts for opening rings, as well as in the presence or without polymerization initiators, characterized in that the synthesis is carried out in a solution of propylene carbonate or its mixture with ethylene carbonate having high dielectric constant, with a solvent / lactone weight ratio of more than 1.

2. A method according to claim 1, characterized in that glycolide and / or ethylene oxalate are used as lactones.

3. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of glycolide or ethylene oxalate with lactide is used as a mixture of lactones with a molar ratio of more than 1.

4. The method according to PP. 1-3, characterized in that the polymerization is carried out at a dissolution temperature of the resulting polymer or higher, followed by cooling the solution and separating the precipitate.

5. The method according to PP. 1-4, characterized in that a fine crystalline precipitate with a particle size of 5 microns or less is obtained.

6. The method according to claim 1, characterized in that lactide is used as the lactone.

7. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of glycolide or ethylene oxalate with lactide at a molar ratio of 1 or less is used as mixtures of lactones.

8. The method according to PP. 6, 7, characterized in that the polymerization is carried out at temperatures not lower than 80 ° C, followed by cooling the solution.

9. The method according to PP. 6-8, characterized in that after cooling the solution, a precipitant is added to it.

10. The method according to claim 9, characterized in that isopropyl alcohol is used as the precipitant.

11. The method according to claim 9, characterized in that glycolide or ethylene oxalate is used as the precipitant.