聚(丁二酸丁二醇酯-共-丁二酸丁烯二醇酯)和聚(丁二酸丁烯二醇酯)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物可降解聚醋制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及聚（了二酸了二醇 醋-共-了二酸了締二醇醋）和聚（了二酸了締二醇醋）的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 面對全球性白色污染問題，生物可降解聚醋應(yīng)運(yùn)而生。該類物質(zhì)同樣可在人體內(nèi) 被分解吸收，使其在藥物緩釋、組織工程等高附加值的生物醫(yī)藥材料等領(lǐng)域同樣具有巨大 的應(yīng)用潛能。聚（了二酸了二醇醋）具有較為理想的熱穩(wěn)定性和加工性能，已成為可降解聚 醋中的侵侵者。但因主鏈骨架親水性不足、結(jié)晶度高并影響降解速度、缺乏可修飾位點(diǎn)、W 及化學(xué)合成產(chǎn)品毒性金屬催化劑殘留等不足，仍不能作為生物醫(yī)藥材料而廣泛應(yīng)用。近年 來，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界一直致力于通過綠色清潔的方法制備高純度并具有功能基團(tuán)的聚（了 二酸了二醇醋）。聚醋的主鏈中引入雙鍵，不僅嵌入了易被修飾的活性位點(diǎn)，并可通過交聯(lián) 聚合制備更高分子量的聚合物，W滿足多種應(yīng)用需求。與聚（了二酸了二醇醋-共-富馬 酸了二醇醋）等相比，在二醇單元引入雙鍵，即制備聚（了二酸了二醇醋-共-了二酸了締 二醇醋）（PBBe巧或聚（了二酸了締二醇醋）（PBe巧可降低產(chǎn)物的結(jié)晶度，增加聚醋的降解 速度，故更具應(yīng)用價值?；痷ngtai Yoo等W了二酸、1,4-了二醇和順-2-了締-1,4-二醇 為原料，W鐵酸四了醋為催化劑制備出分子量6萬左右了二酸了締二醇醋組分小于7%的 PBBeS，該是目前國內(nèi)外唯一合成PBBeS的案例，但該方法需高溫高真空操作，且存在副產(chǎn) 物多、金屬催化劑殘留、雙鍵比例低等問題。因此，迫切需要一種可低成本綠色化制備高品 質(zhì)PBBeS和PBeS的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目在于提供一種聚（了二酸了二醇醋-共-了二酸了締二醇醋）和聚 (了二酸了締二醇醋）及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明所提供的聚（了二酸了二醇醋-共-了二酸了締二醇醋）的制備方法包括 如下步驟：
[000引 1)在惰性氣氛下，將了二酸酢、了二酸、1，4- 了二醇和2- 了締-1，4-二醇混合進(jìn) 行預(yù)聚反應(yīng)，得到預(yù)聚產(chǎn)物；
[0006] 2)在催化劑存在的條件下，將所述預(yù)聚產(chǎn)物在有機(jī)溶劑中進(jìn)行聚合反應(yīng)，即可得 到所述聚（了二酸了二醇醋-共-了二酸了締二醇醋），即式V所示化合物。
[0007]
【主權(quán)項】
1. 式V所示化合物的制備方法，包括如下步驟： 1) 在惰性氣氛下，將式I所示化合物、式II所示化合物、式III所示化合物和式IV所 示化合物混合進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，得到預(yù)聚產(chǎn)物； 2) 在催化劑存在的條件下，將所述預(yù)聚產(chǎn)物在有機(jī)溶劑中進(jìn)行聚合反應(yīng)，即得到式V 所示化合物，
其中，所述式V所示化合物的重均分子量為9500~43, OOODa，所述式V所示化合物中 式V-I所示結(jié)構(gòu)單元的摩爾分?jǐn)?shù)為10 %~100 %，但不為100% ; 所述式V所示化合物為無規(guī)線性聚合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述惰性氣氛中的氣體 為氮?dú)夂?或氬氣； 所述式II所示化合物占所述式I所示化合物和式II所示化合物的總摩爾數(shù)的1%~ 10% ； 所述式IV所示化合物占所述式III所示化合物和式IV所示化合物的總摩爾數(shù)的 10%~100%，但不為 100% ; 所述式I所示化合物和所述式II所示化合物的總摩爾數(shù)與所述式IV所示化合物和所 述式III所示化合物的總摩爾數(shù)的比例為I: (0. 95~I. 25); 所述預(yù)聚反應(yīng)的反應(yīng)溫度為85~105°C ; 所述預(yù)聚反應(yīng)的反應(yīng)時間為2~16h。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述催化劑為脂肪 酶，所述脂肪酶為固定化酶和/或游離脂肪酶； 所述固定化酶選自如下至少一種：Novozym 435、Lipozyme RM IM、Lipozyme TL IM、 Amano lipase PS-C I、Lipase PS-D、Immobead 150 和 IMMCALBY-T1-350; 所述游離脂肪酶為南極假絲酵母脂肪酶B ; 所述有機(jī)溶劑選自如下至少一種：甲苯、石油醚、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、正己 烷、異辛烷、十二烷和十四烷； 所述步驟1)中混合所得混合物和所述有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為I: (1~3); 所述步驟1)中混合所得混合物和所述催化劑的質(zhì)量比為1: (0. 05~0. 25); 所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為65~105°C ; 所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)時間為20~40h ; 所述聚合反應(yīng)分為如下三個階段依次進(jìn)行：（1)65~75°C下反應(yīng)2~6h ; (2)升溫至 80~90°C，并在此溫度下反應(yīng)直至反應(yīng)體系中出現(xiàn)不溶物；（3)升溫至95~105°C，并在此 溫度下反應(yīng)至聚合反應(yīng)時間達(dá)到36h。
4. 式VII所示化合物的制備方法，包括如下步驟： I) 在惰性氣氛下，將式I所示化合物、式II所示化合物和式IV所示化合物混合進(jìn)行預(yù) 聚反應(yīng)，得到預(yù)聚產(chǎn)物； II) 在催化劑存在的條件下，將所述預(yù)聚產(chǎn)物在有機(jī)溶劑中進(jìn)行聚合反應(yīng)，即得到所述 式VII所示化合物，
其中，所述式VII所示化合物的重均分子量為28, 000~35, OOODa ; 所述式VII所示化合物為線性均聚物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟I)中，所述惰性氣氛中的氣體 為氮?dú)夂?或氬氣； 所述式II所示化合物占所述式I所示化合物和所述式II所示化合物的總摩爾數(shù)的 1%~10% ; 所述式I所示化合物和所述式II所示化合物的總摩爾數(shù)與所述式IV所示化合物的摩 爾數(shù)的比例為1: (0. 95~1. 25); 所述預(yù)聚反應(yīng)的反應(yīng)溫度為85~105°C ; 所述預(yù)聚反應(yīng)的反應(yīng)時間為2~16h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于：步驟II)中，所述催化劑為脂肪 酶，所述脂肪酶為固定化酶和/或游離脂肪酶； 所述固定化酶選自如下至少一種：Novozym 435、Lipozyme RM IM、Lipozyme TL IM、 Amano lipase PS-C I、Lipase PS-D、Immobead 150 和 IMMCALBY-T1-350; 所述游離脂肪酶為南極假絲酵母脂肪酶B ; 所述有機(jī)溶劑選自如下至少一種：甲苯、石油醚、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、正己 烷、異辛烷、十二烷和十四烷； 所述步驟I)中混合所得混合物和所述有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為I: (1~3); 所述步驟I)中混合所得混合物和所述催化劑的質(zhì)量比為1: (0. 05~0. 25); 所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為65~105°C ; 所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)時間為20~40h ; 所述聚合反應(yīng)優(yōu)選分為如下三個階段依次進(jìn)行：（1) 65~75°C下反應(yīng)2~6h ; (2)升溫 至80~90 °C，并在此溫度下反應(yīng)直至反應(yīng)體系中出現(xiàn)不溶物；（3)升溫至95~105 °C，并 在此溫度下反應(yīng)至聚合反應(yīng)時間達(dá)到36h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的制備方法和權(quán)利要求4-6中任一項所述的制備方 法，其特征在于：步驟2)和步驟II)中，還包括對所述聚合反應(yīng)所得產(chǎn)物進(jìn)行如下操作的步 驟：將所述聚合反應(yīng)所得產(chǎn)物用氯仿溶解，過濾回收所述催化劑，再將過濾所得濾液與甲醇 混合，最后過濾得到白色固體，真空干燥即可得到所述式V和式VII所示化合物，其中，所述 真空干燥為在50°C下真空干燥20h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的制備方法和權(quán)利要求4-6中任一項所述的制備方 法，其特征在于：步驟1)、2)、1)和II)中，還包括除去反應(yīng)所得副產(chǎn)物的步驟，所述副產(chǎn)物 為水、甲醇和乙醇中的至少一種，所述除去反應(yīng)所得副產(chǎn)物的步驟用無水氯化鈣和/或分 子篩吸收所述副產(chǎn)物。
9. 式V所示化合物：
其中，所述式V所示化合物的重均分子量為9500~43, OOODa，所述式V所示化合物中 式V-I所示結(jié)構(gòu)單元的摩爾分?jǐn)?shù)為10 %~100 %，但不為100% ; 所述式V所示化合物為無規(guī)線性聚合物。
10. 式VII所示化合物：
其中，所述式VII所示化合物的重均分子量為28, OOO~35, OOODa ; 所述式VII所示化合物為無規(guī)線性聚合物。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種式V和式VII所示化合物的制備方法，在常壓下通過無溶劑自催化預(yù)聚合和脂肪酶催化溶液聚合兩步連續(xù)過程，最終得到無規(guī)線性聚合物，所得產(chǎn)品純度高，無任何毒性物質(zhì)殘留，采用的原料價格低廉，通過兩步連續(xù)過程，解決了原料之間互不相溶的問題，將溫和的化學(xué)自催化與專一性強(qiáng)的酶催化相結(jié)合，通過避免抗氧化劑的添加和去除，減少中間產(chǎn)物的分離和提取過程、采用低溫常壓制備等方式極大的降低了生產(chǎn)成本，并有效的保護(hù)了易被破壞的雙鍵，使二醇組分的雙鍵比例在10-100％之間可調(diào)節(jié)，是一種低成本綠色化的制備方法。
【IPC分類】C08G63-78, C08G63-52, C08G63-82
【公開號】CN104672435
【申請?zhí)枴緾N201510094521
【發(fā)明人】任立偉, 盧滇楠, 王昱燊, 劉錚
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月3日