有机小分子催化ε-己内酯开环聚合反应

聚己内酯(PCL)是一种生物可降解高分子材料,具有良好的环境、生物相容性,广泛应用于生物医学、包装等领域。有机小分子催化ε-己内酯单体开环聚合反应是制备聚己内酯的主要方式之一。与传统的金属催化相比,有机催化不仅反应条件温和、聚合可控,而且还可解决聚合物中金属残留问题,是目前高分子合成化学的研究热点。本文按照催化体系的不同活化方式,讨论了近年来有机催化在ε-己内酯开环聚合反应中的研究进展,归纳总结了不同催化体系的优缺点,并在此基础上展望了有机小分子催化剂在ε-己内酯开环聚合反应中的发展趋势和应用前景。     

基于氢键作用的内酯开环聚合非金属有机催化剂

脂肪族聚酯具有生物可降解、生物相容及环境友好等优良性能,其已广泛应用于包装、农用地膜、生物医用材料等领域。与缩聚反应相比,内酯开环聚合反应条件温和,无小分子产生,容易制得高分子量、窄分子量分布的聚合物。目前,脂肪族聚酯主要通过配位聚合反应制备,通常使用金属配合物作为催化剂,所得聚合物中含有少量无法除去的金属离子,这限制了其在医用材料等领域的应用。与金属催化剂相比,非金属有机催化剂具有价廉、易制备、低毒等特点,因此非金属有机催化剂催化的内酯开环聚合反应受到了研究者的广泛关注。本文根据非金属有机催化剂作用机理的不同,从氢键作用机理出发,综述近年来基于氢键作用的非金属有机催化剂在内酯开环聚合领域的研究进展。     

稀土乙酰丙酮盐催化聚合ε－己内酯和丙交酯

稀土乙酰丙酮盐催化聚合ε－己内酯和丙交酯刘建飞，沈之茎，孙俊全（浙江大学高分子科学与工程系杭州３１００２７）关键词ε－己内酯，丙交酯，稀土乙酰丙酮盐，开环聚合聚己内酯和聚丙交酯具有良好的生物相容性，在生物医药领域有广泛用途，因而丙交酯和己内酯的催化开...     

稀土化合物催化内酯开环聚合（Ⅲ）──氯化钕－环氧化合物体系催化ε

稀土化合物催化内酯开环聚合（Ⅲ）──氯化钕－环氧化合物体系催化ε－己内酯本体聚合申有青，沈之荃，沈建良，张富尧，张一烽（浙江大学高分子科学与工程学系，杭州，３１００２７）关键词氯化钕，环氧化合物，ε－己内酯，本体聚合聚己内酯（ＰＣＬ）和聚丙交酯（ＰＬ...     

侧链末端含荧光基团芘的EC-g-PCL梳形共聚物的合成与性能研究

首先以乙基纤维素(EC)为大分子引发剂引发ε-己内酯(CL)的开环聚合反应(ROP),合成乙基纤维素接枝聚ε-己内酯的梳形共聚物(EC-g-PCL).之后利用N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)做脱水剂将荧光基团芘(Pyr)引入侧链聚ε-己内酯(PcL)末端,经控制投料比,合成不同含量芘端基的乙基纤维素接枝聚ε-己内酯...     

由高效双键易位闭环反应合成环状聚ε-己内酯

研究了合成环状大分子的一种新方法,即借助活性开环聚合反应和高效双键易位闭环反应(RCMR)合成环状聚ε-己内酯.首先,ε-己内酯在环状引发剂2,2-二丁基-2-锡-1,3-二氧环庚烷(DSDOP)的作用下,进行活性开环聚合反应,获得双羟基封端的聚ε-己内酯(PCLOH);然后,在对甲苯磺酸、1,3-二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)的作用下,将PCLOH与3-丁烯酸反应转化为双烯丙基封端的聚ε-己内酯(allylPCL);在Grubbs催化剂(Cl2(Cy3)2Ru CHPh)的作用下,将allylPCL经RCMR环化成环状聚ε-己内酯,并采用SEC,NMR,TGA以及DSC等技术对聚合物的结构和热力学性能进行了表征,SEC和黏度表征结果显示环状聚ε-己内酯具有较小的动态力学体积,TGA和DSC表征结果显示环状聚ε-己内酯的热分解温度较其线型前体高13℃,环化的结果使其熔点和结晶度下降.结果表明allylPCL在较稀(2.5×10-5mol/L)体系中,借助Grubbs催化剂进行的RCMR分子内环化反应效率高,环化产物无需进一步分离提纯.     

咪唑烷基桥联双芳氧基稀土胺化物高效催化ε-己内酯开环聚合

研究了一系列咪唑烷基桥联双芳氧基稀土金属胺化物催化ε-己内酯开环聚合反应性能。通过对聚合物的分子量和分子量分布进行分析,结果显示,这些稀土胺化物能在相对较温和的条件下高活性引发ε-己内酯开环聚合,其催化活性随着稀土金属离子半径变大而增强,但所得聚合物的分子量分布较宽(PDI=1.21~1.89),显示它们不是可控聚合体系。加入异丙醇原位转化成稀土金属烷氧基配合物后,聚合的可控性得到了明显的改善,显示了可控聚合的特点。通过分析齐聚物的末端基,研究了这类稀土胺化物加醇体系催化ε-己内酯聚合的机制。     

含侧羧基官能团的聚(ε-己内酯)降解性能的研究

在异辛酸亚锡催化下, ε-己内酯与官能团化ε-己内酯单体6-(乙酸苄基酯基)-ε-己内酯(BCL)开环共聚合成含有侧乙酸苄基酯基的ε-己内酯/6-(乙酸苄基酯基)-ε-己内酯共聚物(PCL-co-PBCL). 然后通过钯/碳催化加氢脱除PCL-co-PBCL的苄基保护基, 得到含侧乙羧基官能团的ε-己内酯/6-乙酸基-ε-己内酯共聚物(PCL-co-PCCL). 研究了两种聚合物的力学性能、表面亲水性及其在37 ℃温度下在不同pH值的缓冲溶液中的降解行为. 实验结果表明: 侧基官能团, 尤其是侧乙羧基官能团的引入可明显改善聚己内酯的亲水性和降解性, 且降解速度可通过控制聚合物中官能团的含量来进行调节.     

芳氧基稀土化合物催化ε-己内酯开环聚合的链转移反应及Monte Carlo模拟

设计了三(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)稀土配合物[Ln(OAr)3]催化ε-己内酯(CL)开环聚合反应体系中的链转移反应.证明存在分子内/分子间酯交换反应,并验证聚合物在链转移反应过程中发生明显的分子量下降和分子量分布变宽.用Monte Carlo方法对聚ε-己内酯(PCL)链转移过程进行了计算机模拟,定量解释了链转移过程中环链分子数量比值的增加、环和链分子的数均分子量下降以及分子量分布变宽等现象,并发现随着链转移反应的进行,体系的各项参数先后趋于定值,最终体系将进入"环链平衡"状态.     

ε-己内酯开环聚合金属配合物催化剂研究进展

聚己内酯(PCL)具有良好的环境相容性和生物医学领域中潜在应用价值,成为近年来研究的热点课题.聚己内酯(PCL)制备方式就是催化ε-己内酯(ε-caprolactone)开环聚合,其所用催化剂对控制聚合过程和调控所得聚己内酯结构起着关键作用,并影响所得聚合物的性能和应用前景.一个重要的环节就是筛选出高活性和能够良好调控...     

两亲性嵌段共聚物PCL-b-PNVP的合成及其自组装行为的研究

以4-羟基-2,2,4,4-四甲基哌啶氮氧自由基为引发剂,通过ε-己内酯（ε-CL）的开环聚合反应,合成氮氧稳定自由基为末端基的聚己内酯（PCL-T）;在其＂介调＂下,进行乙烯基吡咯烷酮（NVP）的氮氧稳定自由基聚合（NMP）,得到结构规整聚己内酯和聚乙烯吡咯烷酮两亲性的嵌段共聚物（PCL-b-PNVP）.通过核磁共振...     

酶促开环聚合与自缩合乙烯基共聚合相结合制取超支化聚合物

在Novozyme 435脂肪酶催化下, 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)引发己内酯(ε-CL)开环聚合反应, 得到一端为双键, 另一端为羟基的直链聚己内酯(PCL)产物; 将其端羟基官能化得到大分子AB*型单体, 与苯乙烯以原子转移自由基聚合(ATRP)反应形式进行自缩合乙烯基共聚合, 得到超支化结构聚苯乙烯-b-聚己内酯产物.     

丙交酯开环聚合反应的新型有机催化剂

作为生物高分子降解材料,聚乳酸具有良好的生物相容性和生物降解性,已经广泛应用于包装材料、农用薄膜等环境领域和药物控制释放体系、医用缝合线、组织工程支架等医学领域。丙交酯开环聚合是制备聚乳酸的理想之选,其催化体系目前以金属催化剂为主,但金属离子在聚合物中的痕量残留和细胞毒性限制了聚乳酸在生物医学及微电子领域的应用,而有机催化剂能够克服这些缺点,是目前聚乳酸合成领域的研究热点。本文从不同的活化机理角度,阐述了近年来有机催化剂在合成聚乳酸中的研究进展,总结了各种催化体系在活性、结构可控性及选择性方面的特点,同时展望有机催化剂在开环聚合反应中所面临的机遇与挑战。     

甲氧基桥联的铝-锂杂金属配合物的合成、表征及在催化ε-己内酯开环聚合中的应用

以四氢呋喃为溶剂,将2,6-二(3,5-二叔丁基-2-羟苯甲基)-4-叔丁基苯酚(H3-L)与正丁基锂和三甲基铝以摩尔比1∶1∶1进行络合反应,合成了甲基铝锂杂金属配合物[(L)Al(CH3)Li],利用空气中的氧气氧化甲基铝锂杂金属配合物,得到甲氧基桥联的铝-锂杂金属配合物[(L)Al(μ2-OMe)Li(THF)3]2(1),并表征了其结构.将配合物1应用于ε-己内酯的开环聚合,考察其催化性能.结果表明,在敞开体系下,配合物1催化ε-己内酯开环聚合仍然能够得到较高的单体转化率和较窄的聚酯分子量分布.     

官能团化聚己内酯的合成与表征

通过分子结构设计合成了新型含有侧基官能团的聚己内酯材料.首先,通过亲核加成反应,由溴乙酸乙酯与烯胺合成2-乙氧甲酰甲基环己酮;然后以间氯过氧化苯甲酸为氧化剂,通过Baeyer-Villiger氧化反应,得到带有官能团的己内酯单体,6-乙氧甲酰甲基-ε-己内酯;该单体在异辛酸亚锡(Sn(Oct)2)的催化下,本体开环聚合得到相应的均聚物及其与ε-己内酯的共聚物.采用1H-NMR、13C-NMR、GPC和DSC表征了聚合物的结构和热力学性能.随着6-乙氧甲酰甲基-ε-己内酯在共聚物中的含量增加,共聚物的分子量降低,同时熔点和熔融焓也随之降低.     

聚(苯乙烯-ε-己内酯)嵌段共聚物的研究

本文采用活性阴离子聚合方法合成聚(苯乙烯-ε-己内酯)嵌段共聚物。研究了聚合反应条件,并用GPC、柱上溶解分级及红外光谱进行表征。对产物进行结构分析,产物为聚(苯乙烯-ε-己内酯)嵌段共聚物,具有多相结构,是由无定形聚苯乙烯链段、无定形聚-ε-己内酯链段和结晶型聚-ε-己内酯链段组成的嵌段共聚物。对该嵌段共聚物的性能进行了测试。     

三氟甲磺酸稀土催化ε-己内酯开环聚合

采用三氟甲磺酸稀土(镧、钕、铒)作为单组分催化剂催化了ε-己内酯的本体开环聚合反应. 考察了稀土元素种类、催化剂浓度、聚合时间及温度对单体转化率和聚合产物分子量的影响. 该类催化剂在催化聚合过程中具有单一活性中心, 且催化活性较高. 此聚合反应可能是通过阳离子活性末端链聚合机理进行的.     

ε-己内酯在咪唑型离子液体中开环聚合

报道ε-己内酯在咪唑型离子液体([bmim][Cl])和氧化苯乙烯中的开环聚合.离子液体同时起到了溶剂和催化剂的作用,并且能够回收和循环使用.氧化苯乙烯(SO)是开环聚合起始剂,氢核磁谱分析表明聚己内酯(PCL)端基含有一个SO单元.所得PCL的数均分子量为4.22～6.86kDa,分子量分布小于1.3.该体系无需金属催化剂,减少了有机溶剂的使用.     

由活性大分子环状前体合成环状聚ε-己内酯接枝聚L-乳酸

由2,2-二丁基-2-锡-1,3-二氧环庚烷引发ε-己内酯开环聚合制得环状聚ε-己内酯(3);3与活性单体α-(1-丙烯酰氧乙基)-ε己内酯反应,合成了活性环状聚ε-己内酯(5);5在UV辐照下发生分子内交联反应制得活性大分子引发剂6;6引发L-丙交酯接枝共聚合制得环状聚ε-己内酯接枝聚L-乳酸,其结构经NMR,SEC和DSC表征。     

PCL-PEG-PCL嵌段共聚物的合成与性能

研究了氮气保护下，以辛酸亚锡和聚乙二醇为共引发剂，引发ε－己内酯的开环聚合反应。在聚乙二醇（PEG）链段分子量保持不变的情况下，全盛了不同分子量聚己丙酯链段的PCL－PEG－PCL三嵌段共聚物，以及不同分子量PEG链段而聚己内酯链段相同的嵌段共聚物。采用GPC、DSC、FTIR、^1H-NMR及吸水性测试等分析手段表征了共聚物的结构和性能。结果表明聚合反应为可控反应，可通过调整聚乙二醇与ε－己内酯的比例来控制聚合物的分子量；聚乙二醇组分的引入有效地改善了聚合物的亲水性，并破坏了其结晶性。