一种应用于生产聚乙醇酸的铋类催化剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一类新型铋类催化剂，所述催化剂包括铋盐和含〇、S或N杂环等配体 构成的铋类配位化合物。
【背景技术】
[0002] 生物降解性聚酯可用作手术缝合线、人造皮肤等医用高分子材料。聚乙醇酸（PGA) 满足高抗拉强度和结节强度为代表的实用特性要求。PGA因其高结晶性和降解速度快等原 因主要应用于手术缝合线。早在20世纪30年代，Carother等就合成了 PGA。由于其对水 和热的敏感性而没有引起人们的重视。1962年美国Cyanamid公司以PGA为原料，制成了第 一种人工合成的可吸收缝合线，并于1970年使其商品化，商品名为Dexon。PGA可吸收缝合 线问世以来，一直在可吸收缝合线中占主要地位，在欧美日等发达国家得到广泛应用。
[0003] 当PGA应用于医药领域时，这给它增加一个新的评价标准（毒性）。目前催化环酯 开环聚合的最常用催化剂为锡类催化剂。三种因素造成了这一现象：（1)锡类催化剂拥有 优异的催化性能或引发性能；（2)大部分锡类化合物容易合成，且具有很好的热稳定性，这 使得反应可以再很宽的温度范围内寻求最佳合成工艺；（3)辛酸亚锡（SnOct 2)被美国食品 和药品管理局允许作为食品添加剂。
[0004] 杜邦公司的Charles等人最早发现了 Sb2O3催化乙交酯开环聚合制备高分子量 的聚乙醇酸的方法。聚乙醇酸的分子量达到50000。Sb类化合物具有明显的细胞毒性。 因而利用Sb类催化剂合成医用材料的生物安全性问题已引起各国科学家的严重质疑和 深切关注。因为很难保证Sb能从最终产物中彻底去除（参见：Charles E L，Buffalo N Y.Preparation of high molecular weight polyhydroxyacetic ester [P]·US277726， 1952-3-20.)；
[0005] Nieuwenhuis等报道了以Sn (Oct) 2催化乙交醋开环聚合制备高分子量的聚 乙醇酸的方法。聚乙醇酸的分子量达到220000(参见：Nieuwenhuis J. Synthesis of Polylactides, Polyglycolides and Their Copolymers[J]. Clinical Materials, 1992， 10 :59-67.)〇
[0006] 吴羽公司的Kawakami等人公布了将SnCl4 · 6. 5H20催化乙交醋开环聚合制备 高分子量的聚乙醇酸的方法。聚乙醇酸的分子量达到150000(参见：Kawakami Y，Sato N，Hoshino M，et al. Oriented polyglycolic acid film and production process thereof[P]. US5853639,1998-12-29.)；
[0007] 吴羽公司的Yoshinori等人公布了利用SnCl2催化乙交醋开环聚合制备高分子 量聚乙醇酸的方法。聚乙醇酸的分子量达到200000。Sn类催化剂具有较高的催化活性， 但是和Sb -样，它也具有很强的细胞毒性（参见：Yoshinori S，Fumio M，Takahiro W，et al. Aliphatic polyester manufacturing method[P]. US20140171615,2014-6-19.)；
[0008] Takahashi等报道了使用Zn(OAc)2 · 2H20催化乙醇酸缩聚制备高分子量的聚乙 醇酸的方法。聚乙醇酸的分子量达到91000,这达到了乙交酯开环聚合的水平。锌具有生 物相容性，它是人体必需的营养物质。但是锌类催化剂的活性较低，远远不及Sn类催化剂 (参见：Takahashi K, Taniguchi I，Miyamoto M，et al. Melt/solid polycondensation of glycolic acid to obtain high-molecular-weight poly (glycolic acid)[J]. Polymer, 2000,41 :8725-8728.)〇
[0009] 相比于Sb3+、Sn2+和Zn 2+，Bi3+不参加人体的新陈代谢。当肾小管与各 种金属盐接触时，Bi3+比Zn 2+盐更加低毒（参见：Lahcini M，Qayouh H，Yashiro T.Bismuth-Triflate-Catalyzed Polymerizations of ε -Caprolactone[J]. Macromolecular Chemistry and Physics，2011，212 :583-591.)。尽管祕类催化剂的反应 活性不及传统的锡类催化剂，但是可以通过改进合成工艺等方式弥补上述不足。
[0010] 相比于N、P、As和Sb，铋化学较少受到关注。在过去的几年中，作为最重的15族 元素，铋应用于合成聚酯的研宄吸引了越来越多的关注。
【发明内容】
[0011] 本发明的主要目的在于提供一类催化乙交酯开环聚合的低毒铋类催化剂，用于制 造高分子量的聚乙醇酸。本发明的低毒铋类催化剂，其特征在于，催化剂的主要成分为铋类 化合物。所述铋类化合物包括铋盐和含〇、S或N杂环等配体构成的铋类配位化合物。
[0012] 优选的技术方案中，铋盐包括辛酸铋（BiOct3)、乙酸铋（Bi (OAc) 3)、己酸铋 (BiHex3)和卤化铋等。上述的卤化铋包括BiF3、BiCl 3、BiI3等。
[0013] 上述己酸铋的制备方法包括以下步骤：Bi (OAc)3与己酸反应制备BiHex3(参见： Hans R Kricheldorf，Heiko Hachmann-Thiessen. Copolymerization of ε-caprolactone and glycolide-a comparison of bismuth( III )hexanoate and tin( II )octanoate as initiaors[J]. Journal of Polymer Science ：Part A ：Polymer Chemistry, 2005, 43(15) :3268-3277.) 〇
[0014] 所述Bi (OAc) 3的化学结构式如下所示：
[0015]
[0016] 上述反应的方程式如下所示：
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[0018] 上述辛酸铋的制备方法包括以下步骤：Bi (OAc) 3与辛酸反应制备BiOct 3。
[0019] 上述反应的方程式如下所示：
[0021] 优选的技术方案中，铋配合物包括二苯基乙醇铋、三苯基铋和二苯基溴化铋等含 有苯环的铋配合物。
[0022] 上述三苯基铋的制备方法包括以下步骤：
[0023] (1)向THF中加入0· Imol BiCl3,在搅拌下向溶液中加入0· 3mol PhMgCl。加入完 成后，反应液回流4h。
[0024] 所述PhMgCl的化学结构式如下所示：
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[0026] (2)向反应液中慢慢加入冰和液态的氯化铵。使用400mL体积的二乙醚萃取 产物。硫酸镁干燥和浓缩产物。乙醇慢慢重结晶剩余物（参见：Hans R Kricheldorf， Gesa-Behnken，Gert-Schwarz，et al. High molecular weight poly(ε-caprolactone) by initiation with triphenyl bismuth[J]. Macromolecular Chemistry and Physics, 2008,209 :1586-1592.)〇
[0027] 上述反应的方程式如下所示：
[0028]
[0029] 上述二苯基溴化铋的制备方法包括以下步骤：
[0030] (1)向THF中加入0· 2mol BiBr3,在搅拌下向溶液中加入0· Imol Ph3Bi。加入完 成后，反应液回流4h。
[0031] (2)向反应液中慢慢加入冰和液态的氯化铵。使用400mL体积的二乙醚 萃取产物。硫酸镁干燥和浓缩产物。乙醇慢慢重结晶剩余物（参见：Blicke F F， Oakdale U 0，Smith F D.Distibyls. I . Tetraphenyldistibyl. Attempts to obtain