制备环状低聚物的方法和可以由此获得的环状低聚物的制作方法_2

文档序号:9438053阅读:来源:国知局
任选 取代的烷氧基或苯氧基,并且m是如上定义的整数, -单体组分是C2并且其中B是任选取代的直链、支化或环状的C1至Ce烷基,1和m是 如上定义的整数且n'是2至10的整数,或者 -单体组分是〇2,X是面素或任选取代的烷氧基、苯氧基或芳氧基,B是任选取代的直 链、支化或环状的。至Ce烷基,或苯基,并且n'和m是如上定义的整数。该实施方案不设 及酸性物类的反应,因此反应动力学和平衡非常有利,并且不产生副产物水。此外,酸性单 体物类W及它们的酷基面衍生物可能是腐蚀性的,并因此对于随后的聚合设备需要特殊的 昂贵的结构材料。
[0020] 在所述方法的另一个优选实施方案中,单体组分是cl或C2,并且反应溫度为100至 350,优选150至300,最优选180至280°C,并且其中反应时间为30至600,优选40至400, 最优选50至300分钟,或者,其中单体组分是或D2,并且反应溫度为-10至150,优选-5 至100,最优选0至80°C,并且其中反应时间为5至240,优选10至180,最优选15至120 分钟。已经发现对于运些单体组分,运样的反应时间和溫度足高产率产生所需的环状 聚醋低聚物组合物,但避免发生显著的直链物类形成或该低聚物组合物的热降解。
[0021] 在该方法的还另一个优选实施方案中,单体组分打包含W下特定结构
或者单体组分包含W下特定结构
并且具有W下特定结构
其中 Rs= 0H、OR、面素或0-邸2邸2-地, R=任选取代的直链、支化或环状的烷基、苯基、芳基或烷基芳基, Re=H或 并且X、1和m如前所述那样定义。
[0022] 该实施方案具有产生用于制备聚化5-巧喃二甲酸乙二醇醋)(阳F)的原材料 的优点,聚化5-巧喃二甲酸乙二醇醋)是最重要的商业聚醋聚(对苯二甲酸乙二醇醋) (PET)的杂环同系物。PEF目前处于试验性规模研发,并表现出用作包装和瓶子应用的PET 的生物基替代品的潜能。
[0023] 在所述方法的替代的其它优选实施方案中,单体组分Cl包含W下特定结构
或者单体组分包含W下特定结构
并且具有W下特定结构
其中 R尸地、OR、面素或0-邸2邸2邸2邸2-0扎 R=任选取代的直链、支化或环状的烷基、苯基、芳基或烷基芳基,
并且X、1和m如前所述那样定义。该实施方案具有产生用于制备聚(2, 5-巧喃二甲酸 下二醇醋)(PBF)的原材料的优点,聚(2, 5-巧喃二甲酸下二醇醋)是另一重要的商业聚 醋聚(对苯二甲酸下二醇醋)(PBT)的杂环同系物。PBT具有优异的机械和电性质,W及强 烈的耐化学品性,并且PBF可用作生物基替代品。
[0024] 在本发明中,"催化剂"指的是无机或含金属的化合物,例如有机金属物类或金属 盐;而"有机碱"指的是非金属的和碱性有机物类。
[00巧]在该方法的再另一个优选实施方案中,存在任选的有机碱E,并且其是具有W下结 构的化合物
其中基团Re至R12的每个是氨、任选取代的烷基、苯基、芳基或烧芳基,并且其中基团R9 至Ri2的每个可W任选地通过单键或双键基团键合在一起作为任选的环状有机碱E中的环 状取代基的部分。该实施方案提供了有利的益处,即发明人意想不到地发现,此类非位阻的 胺提供了所需环状低聚物物类的高产率。在其它实施方案中,任选的有机碱可W是仅含有 一个氮的直链、支化或环状的脂族单碱(monobasic)物类。
[0026] 在该方法的一个更特别优选的实施方案中,存在任选的有机碱E,并且其是具有W 下结构的DABC0 :
或者具有W下结构的DBU:
并且DABCO或DBU任选地与烷基胺,更优选与S乙胺一起使用。在其它特定实施方案 中,DABCO与DBUW混合物形式,任选地与烷基胺一起使用。此类实施方案的优点在于运些 是可W大规模获得的商业碱,并且发明人已经发现,它们的处理在本发明的方法中是方便 的。此外,任选包含烷基胺物类有益地中和了该方法中形成的任何酸性副产物。
[0027] 在该方法的还另一个优选实施方案中,该任选的催化剂不存在,或者其W金属醇 盐或金属簇酸盐形式存在,优选为锡、锋、铁或侣的醇盐或簇酸盐。缺少催化剂降低了原材 料的成本,并简化了环状聚醋低聚物的提纯和进一步使用。但是本发明人已经发现,某些金 属基催化剂在本发明的方法中是非常有效的,运因此使得在相对溫和的溫度和时间条件下 制备该环状聚醋低聚物组合物。从而改善了生产率并使该方法中的降解和变色最少化。
[0028] 在该方法的一个特定的优选实施方案中,该任选的有机碱EW相对于1摩尔在该 方法中用作反应物的所有单体组分物类计的0. 5至6,优选1至4、更优选2至3摩尔的化 学计量比存在。使用此类任选的有机碱负载已经发现使闭环低聚反应在相对溫和的溫度和 时间条件下发生,同时避免催化该工艺过程中不希望的副反应。此外,避免了大量未巧灭的 残余催化剂污染该聚醋低聚物组合物产品,该污染可W在随后的热加工例如聚合反应或所 得聚合物的挤出或模塑中造成降解和/或变色。还获得催化剂成本与生产率之间的有效平 衡。
[0029] 在该方法的另一个优选实施方案中,从该环状低聚组合物中分离和去除具有巧喃 单元的直链低聚聚醋物类的步骤(III)包括一个或多个分离子步骤,其为使环状低聚组合 物的流动相穿过固定相、选择性沉淀、蒸馈、萃取、结晶或其组合。本发明人已经发现,运些 分离方法高效和有效地去除直链聚醋低聚物并由此提纯该环状低聚组合物。此外,运些分 离方法容易地在工业上适用于W商业规模提纯,并且它们是成本有效的。
[0030] 本发明的另一方面设及可W通过本发明的方法获得的环状聚醋低聚物组合物,其 中该组合物含有小于5重量%,优选3重量%,最优选1重量%的直链低聚聚醋物类,相对于 该环状聚醋低聚物组合物的总重量计。含有运样低水平的直链物类的组合物的有利之处在 于可W有效和可重复地进行后续的聚合反应。该环状低聚物组合物中的高水平和/或可 变水平的直链物类可W改变后续聚合反应的化学计量,并由此影响聚合时可W获得的分子 量。此外,直链物类的酸类、醇类或醋端基可能在聚合过程中反应而不利地释放挥发性物 类。此外,反应性酸性物类可W起作用W致巧灭碱性催化剂和/或腐蚀加工设备。
[0031] 在该组合物的一个优选实施方案中,在该环状聚醋低聚物组合物中的残余单体组 分例如C\Di、C2或D2的含量为小于5,优选3和最优选1重量%,基于该组合物的总重量计。
[0032] 在该环状聚醋低聚物组合物的一个优选实施方案中,环状聚醋低聚物组合物含有 面化杂质,优选含有酷基氯和/或其残余物。残余物在本文中定义为反应产物或副产物,例 如,氨面酸(halogenacid)例如HC1或面素盐例如氯化物盐。此类杂质是使用酷基面反应 物,例如酷基氯的副产物,所述酷基面反应物在低聚物组合物生产中相比于簇酸与醇的反 应而言具有更有利的动力学和平衡。但是,面化物类可能是腐蚀性的,并由此需要用于后续 聚合设备的特殊的昂贵的结构材料。因此,它们在本发明环状聚醋低聚物组合物中的含量 例如通过在随后的分离和去除步骤过程中的去除而优选地保持得低。
[0033] 在该环状聚醋低聚物组合物的另一优选实施方案中,该组合物包含具有巧喃单元 且结构为护的特定环状聚醋低聚物
其中m是1至20,优选2至15,最优选3至10的整数。该实施方案是用于产生聚 (2, 5-巧喃二甲酸乙二醇醋)(PEF)的合适的原材料,并由此具有先前关于产生该低聚物组 合物的方法时讨论的优点。
[0034] 在该环状聚醋低聚物组合物的替代优选实施方案中,该组合物包含具有巧喃单元 且结构为yi''的特定环状聚醋低聚物
其中m是1至20,优选2至15,最优选3至10的整数。该实施方案是用于产生聚 (2, 5-巧喃二甲酸乙二醇醋)(PBF)的合适的原材料,并由此具有先前关于产生该低聚物组 合物的方法时讨论的优点。
[0035] 本发明的另一方面是产生聚醋聚合物的方法,其包括(i)本发明的用于制备包含 具有巧喃单元的环状聚醋低聚物的环状低聚物组合物的方法,W及(ii)随后的用于产生聚 醋聚合物的聚合步骤。本发明的相关方面是本发明的环状聚醋低聚物组合物在产生聚醋聚 合物中的用途。该聚合方法和用途有利地利用了该低聚物组合物作为原材料在聚合过程中 的所希望的性能,例如有利的动力学、缺少腐蚀性酸性物类和在聚合过程中不形成显著量 的挥发性物类。
[0036] 本领域技术人员将理解,本发明的各项权利要求和实施方案的主题可W在此类组 合在技术上可行的程度上进行组合,而不限于本发明。在该组合物中,任一权利要求的主题 可W与其它权利要求中的一项或多项的主题组合。在主题的运种组合中,任一方法权利要 求的主题可W与一项或多项方法权利要求的主题或一项或多项组合物权利要求的主题或 一项或多项方法权利要求与组合物权利要求的混合的主题组合。通过类推,任一项组合物 权利要求的主题可W与一项或多项其它组合物权利要求的主题或一项或多项方法权利要 求的主题或一项或多项方法权利要求与系统权利要求的混合的主题组合。
[0037] 本领域技术人员将理解,本发明的各个实施方案的主题可W在此类组合在技术上 可行的程度上进行组合而不限于本发明。
[0038] 附图简述 下面将参照本发明的各个实施方案W及附图更详细地解释本发明。该示意图显示: 图1显示了由闭环低聚步骤中单体组分Cl或D1的反应来合成结构为Y1的具有巧喃单 元的环状聚醋低聚物的反应方案。
[0039] 图2显示了由闭环低聚步骤中单体组分C2或D2的反应来合成结构为Y2的具有巧 喃单元的环状聚醋低聚物的反应方案。
[0040] 图3显示了由闭环低聚步骤中单体组分护或的反应来合成用于产生阳F并具 有巧喃单元且结构为护的特定环状聚醋低聚物的反应方案。
[00川图4显示了由闭环低聚步骤中特定单体组分护'或01''的反应来合成用于产生PBF并具有巧喃单元且结构为yi''的特定环状聚醋低聚物的反应方案。
[0042]图5--实施例1用于产生阳F的环状聚醋低聚物组合物(yi'的实施方案):曰)古 醒尺波谱(300 1化,〔0(:13,25。(:),6)1化醒尺波谱(75 1化,〔0(:13,25。(:) 图6--实施例1yi'的实施方案的FT-IR光谱 图7--实施例1yi'的实施方案(m= 2、3)的GPC迹线;为清楚起见,减去溶剂(THF) 信号 图8--实施例1yi'的实施方案(m= 2、3)的HPLC迹线 图9--实施例2用于产生PBF的环状聚醋低聚物组合物(yi"的实施方案):aVHNMR波谱(300 1化,〔0(:13,25。(:),6)1化醒尺波谱(75 1化,〔0(:13,25。(:) 图10--实施例2yi"的实施方案的FT-IR光谱 图11--实施例2yi"的实施方案(m= 2、3)的GPC迹线;为清楚起见,减去溶剂(THF) 信号 图12--实施例2yi''的实施方案(m= 2、3)的HPLC迹线。
[004引发明详述 所要求保护的本发明化学反应设及制备包含具有巧喃单元的环状聚醋低聚物的环状 聚醋低聚物组合物的方法,该环状聚醋低聚物具有结构或Y2:
其中A是任选取代的直链、支化或环状的烷基、苯基、芳基或烷基芳基,并且m
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