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_3

文档序号:9438053阅读:来源:国知局
是1至 20,优选2至15,最优选3至10的整数,
其中每个基团B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,n'是1至20,优选2至10的整数,并且m是如上对于定义的整数。
[0044] 本发明的环状聚醋低聚物组合物没有特殊限制,并且其可W包含除了具有巧喃单 元并包含结构或Y2的聚醋聚合物之外的其它组分。例如,该环状聚醋低聚物组合物可W附加地包含少量的一种或多种未反应的和/或未去除的反应组分,例如用于制备该环状聚 醋低聚物的单体组分(未反应的二酸、二元醇或酸醇(acidol)反应物)、催化剂、模板剂、碱、 催化剂巧灭剂、溶剂。在该环状聚醋低聚物中运些杂质的量优选为小于10,更优选小于5, 甚至更优选小于3和最优选小于1重量%,基于该环状聚醋低聚物总重量计。
[0045] 此外,该环状聚醋低聚物组合物可W任选地包含低水平的杂质,其作为反应组分 之一中的污染物引入,或由于闭环低聚步骤或任选附加步骤(例如随后的脱挥发成分步骤) 的过程中的副反应而形成。此类杂质的实例是具有巧喃单元的直链低聚聚醋物类。最后,该 环状聚醋低聚物组合物可W附加地包含附加组分,例如在生产过程中或在使用前添加的常 见的单体添加剂,例如对抗氧化、热降解、光或UV福射的稳定剂。本领域技术人员将理解, 与其它单体共混W结合不同单体的有利性能也预期是在本发明的范围内。
[0046] 本发明的环状聚醋低聚物组合物的一个优点在于与现有技术的用于制备聚醋,例 如二酸和二元醇或酸醇单体的直接反应的原材料相反,本发明的组合物将几乎不含有或不 含有此类二酸、二元醇或酸醇单体的残余物。从而本发明的环状聚醋低聚物组合物具有高 反应性和有利的平衡,运可W通过在随后的聚合加工过程中仅形成极少量的低分子量挥发 性副产物来表征。
[0047] 在一个实施方案中,该环状聚醋低聚物组合物中的二酸、二元醇或酸醇单体的含 量为小于5重量%,优选小于3重量%,更优选小于1重量%。在本申请中,二酸、二元醇或酸 醇单体的含量指的是通过萃取可溶性物类后进行GC-MS分析所测得的它们的含量。
[0048] 如图1中所示,制备包含具有巧喃单元的结构为的环状聚醋低聚物的环状低聚 物组合物的本发明的方法包括步骤(I):使单体组分Cl或D1在任选的催化剂和/或任选的 有机碱的存在下在闭环低聚步骤中在足W产生结构为的具有巧喃单元的环状聚醋低聚 物的反应溫度与反应时间的条件下反应,其中该单体组分Cl包含W下结构
并且其中每个基团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, 并且其中1是1至100,优选2至50,最优选3至25的整数,并且其中 Ri= 0H、OR、面素或 0-A-0H, 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,
其中单体组分包含W下结构
并且其中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,并且其中 每个基团X是0H、面素、或任选取代的烷氧基、苯氧基或芳氧基,并且其中当A是正下基时, 该基团X不为0H。
[0049] 如图2中所示,制备包含具有巧喃单元的结构为Y2的环状聚醋低聚物的环状低聚 物组合物的本发明方法包括步骤(II):使单体组分C2或D2在任选的催化剂和/或任选的 有机碱的存在下在闭环低聚步骤中在足W产生结构为Y2的具有巧喃单元的环状聚醋低聚 物的反应溫度与反应时间的条件下反应,其中该单体组分C2包含W下结构
并且其中每个基团B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, 其中1是如上定义的整数,并且其中n'是1至20,优选2至10的整数,并且其中 尺3=OH、OR、面素或 0-度-0)n, -H, 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,
单体组分D2包含W下结构
并且其中每个基团X是0H、面素、或任选取代的烷氧基、苯氧基或芳氧基,每个基团B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n'是如前文对y2所定义 的整数。
[0050] 在(I)或(II)之后的步骤(III)中,从该环状低聚组合物中分离并除去具有巧喃 单元的直链低聚聚醋物类。
[0051] 图3显示了由闭环低聚步骤中特定单体组分打'或的反应来合成用于产生阳F 并具有巧喃单元且结构为沪的特定环状聚醋低聚物的反应方案,并且图4显示了由闭环低 聚步骤中特定单体组分打''或〇1''的反应来合成用于产生PBF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,其中l、m和n如前文对两张图的情况所定义那样。
[0052] 闭环低聚方法和环状低聚物的用途在本领域是公知的,其例如公开在2000年由 Kluwer(Springer),Dor化echt出版的J.A.Semiyen编辑的切clicPolymers(第二版) (ISBN-13: 9780412830907),或在1985年由ACS出版的J.E.McGrath的Ring-Opening Polymerization:Kinetics,Mechanisms,andSynthesis,ACSSymposiumSeries286 (ISBN-13: 978-0894645464)或2011年由Wiley,Chichester出版的F.Davis与S. Higson的Macrocycles:Construction,ChemistryandNanotechnologyApplications (ISBN: 978-0-470-71462-1)中。
[0053] 除非另行具体指明,常规闭环低聚方案和它们的各种反应物、运行参数和条件可 用于本发明的方法中来制备具有结构Y\y2、沪或yi"的环状聚醋低聚物。
[0054] 在该闭环低聚步骤中足W产生具有巧喃单元的环状聚醋低聚物的反应溫度与反 应时间的条件没有特殊限制。足W在运里意味着该反应溫度和时间足W使闭环反应发生, W便由单体组分产生具有所要求保护的m值的低聚物。本领域技术人员将理解,由于反应 溫度与时间之间的相互作用,适当的具体反应溫度和反应时间可W有所变化。
[0055] 例如,提高反应溫度可W允许该反应在更短时间内发生,或者提高反应时间可W 允许采用更低的反应溫度。如果要产生较低分子量的环状聚醋低聚物和/或可W容许单体 组分至低聚物的较低转化率的话,较低的反应溫度和/或较短的反应时间可W是合适的。 或者,如果要产生较高分子量的环状聚醋低聚物和/或需要更高的单体组分转化率的话, 较高的反应溫度和/或较长的反应时间可W是合适的。
[0056] 此外,使用更有效的催化剂或碱或更高浓度的催化剂或有机碱可W允许使用更溫 和的反应条件(例如更低的反应溫度和更短的反应时间)。相反,存在杂质,特别是催化剂巧 灭性或链终止性杂质可能需要更强烈的反应条件。
[0057] 在一个实施方案中,反应溫度为100至350,优选150至300,最优选180至280°C, 并且反应时间为30至600,优选40至400,最优选50至300分钟。在某些特定实施方案 中,可W采用通过组合任意运些公开范围所获得的各种特定的溫度与时间范围的组合。在 一个更优选的实施方案中,运些溫度和/或时间范围用于使用单体组分Cl或C2的闭环低聚 步骤。
[0058]在另一个实施方案中,反应溫度为-10至150,优选-5至100,最优选0至80°C,并 且反应时间为5至240,优选10至180,最优选15至120分钟。在某些特定实施方案中,可 W采用通过组合任意运些公开范围所获得的各种特定的溫度与时间范围的组合。在一个更 优选的实施方案中,运些溫度和/或时间范围用于使用单体组分或D2的闭环低聚步骤。
[0059] 在本发明的执行中,可W使用任何能够催化闭环低聚反应W形成环状聚醋低聚物 的催化剂。适用于本发明的催化剂是在环状醋聚合领域中已知的那些,例如无机碱,优选金 属醇盐、金属簇酸盐或路易斯酸催化剂。该路易斯酸催化剂可W是包含具有多于一种稳定 氧化态的金属离子的金属配位化合物。在运类催化剂中,含锡或含锋的化合物是优选的,其 中它们的醇盐和簇酸盐是更优选的,并且辛酸锡是最优选的催化剂。
[0060] 该闭环低聚步骤优选在任选的有机碱的存在下发生。该有机碱没有特殊限制,并 且,其可W是无机或有机碱。在一个实施方案中,其具有通用结构E,并且在其它实施方案 中,其是烷基胺例如=乙胺,或其为化晚。在再其它实施方案中,其是E和烷基胺的组合。在 本申请中,"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"指的是非金属和碱性的有机物类。
[0061] 催化剂和碱的特定组合可W是特别有效的,并且可W优选地使用它们。在一个优 选实施方案中,该催化剂是锡、锋、铁或侣的醇盐或簇酸盐,并且该有机碱是DABC0 (CAS号 280-57-9)或DBU(CAS号83329-50-4),其优选与S乙胺一起。当其与所述催化剂和/或 有机碱混合时,单体组分可W处于固相。但是,使该单体组分成为烙融相或使用溶剂使其成 为液相并随后添加催化剂和/或有机碱是优选的。
[0062] 本发明方法中催化剂和/或有机碱的量没有特殊限制。通常,催化剂和/或有机 碱的量足W对所选的反应溫度和时间导致闭环低聚步骤发生,W使得由该单体组分产生具 有所要求保护的1值的低聚物。在一个实施方案中,存在催化剂和/或有机碱,并且该催化 剂W相对于单体组分总重量计为1ppm至1重量%,优选10至1000ppm,更优选50至500 ppm的量存在,并且该有机碱W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。该催化剂和有机碱的浓 度可W通过运些反应物相对于单体组分的质量或质量流速来容易地测定。
[0063] 本发明的用于制备环状聚醋低聚物组合物的方法没有特殊限制,并且其可WW间 歇式、半连续或连续的方式进行。适于制备本发明的环状聚醋低聚物组合物的低聚方法可 W分为两组,在溶剂存在下的溶液低聚反应,或在基本不存在溶剂的情况下的低聚反应,例 如烙融低聚反应,其在高于单体组分与低聚物类的烙融溫度的溫度下进行。
[0064] 适于进行本发明的低聚法的设备没有特殊限制。例如,间歇式反应器、揽拌蓋反应 器、活塞流反应器、静态混合器、揽拌蓋反应器级联和连续流揽拌蓋反应器均可采用。
[0065] 由于在该环状聚醋低聚物组合物中存在显著量的未反应的单体组分、直链低聚物 或其它低分子量物类,可能不利地影响该低聚物组合物的储存稳定性和/或聚合加工行 为,对该环状聚醋低聚物组合物施W在其中去除直链低聚聚醋物类W及任选的其它杂质的 步骤。
[0066] 其中从本发明的环状聚醋低聚物组合物中分离和去除具有巧喃单元的直链低 聚聚醋物类W及任选的其它杂质的步骤没有特殊限制。其它杂质的实例可W是未反应 的起始材料,例如二酸或二元醇或剩余反应物,例如碱或其残余物(例如胺残余物)。分离 和提纯方法在本领域是公知的,其例如公开在2009年由Elsevier,化化rd出版的W.E. Armarego和C.L.L.Chai的PurificationofLaboratoryChemicals,第六片反(ISBN-13: 978-1856175678)和 2002 年由Ro
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