一种利用微反应装置制备巯基封端聚酯的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用微反应装置制备巯基封端聚酯的方法，它是以内酯单体为原料，芳氧基稀土化合物为催化剂，含巯基脂肪醇为引发剂，在微反应装置中制备得到巯基封端聚酯。与现有技术相比，本发明操作简单，成本低廉，催化剂活性高可控性强，同时环境友好，并且，反应时间短，最终产物收率高，选择性好，分子量可控且分散度较低。
【专利说明】
-种利用微反应装置制备琉基封端聚醋的方法
技术领域
[0001] 本发明属于高分子合成领域，具体设及一种利用微反应装置制备琉基封端聚醋的 方法。
【背景技术】
[0002] 功能化聚醋高分子材料是聚醋材料中一个新的研究热点，与普通聚醋材料不同的 是，它具有一些特殊的功能化性能，应用前景好。琉基功能化聚醋是目前功能化聚醋材料方 面的研究热点。聚醋具有良好的生物相容性和生物降解性，在药物应用上具有良好的透过 性，药物释放行为合理，其在体内可生物降解，且降解缓慢，可作为药物载体应用。琉基具有 特殊的物理、化学性质，比如与金属表面键合、可逆形成二硫键等。琉基功能化聚醋在化学、 生物领域扮演了重要的角色，主要表现在=个方面：1)修饰贵金属纳米粒子，2)与双键、= 键或异氯酸醋基团发生点击化学反应构建新型结构的大分子，3)制备仿生表面。琉基功能 化聚醋将两者特性结合，在生物医药和纳米材料等领域扮演着不可或缺的角色。因此，对于 琉基功能化聚醋新的合成方法的研究具有重要的理论意义和应用价值。
[0003] 目前，琉基功能化聚醋的合成方法有很多。有文献报道，可通过对引发剂的保护、 脱保护的多步法和直接对聚醋进行修饰的一步法来合成琉基功能化聚醋。运些合成方法仍 存在很多不足，如:实验步骤繁琐，转化率低，琉基保真度低，反应时间长等。因此，对于琉基 功能化聚醋新的合成方法的开发仍具有很大的提升空间。
[0004] 微反应器是一种借助于特殊微加工技术W固体基质制造的可用于进行化学反应 的=维结构元件。微反应器通常含有小的通道尺寸（当量直径小于500WI1)和通道多样性，流 体在运些通道中流动，并要求在运些通道中发生所要求的反应。运样就导致了在微构造的 化学设备中具有非常大的表面积/体积比率。Gross et al.首次采用微反应器使用酶作为 催化剂进行功能化聚己内醋的开环聚合，其反应速率比蓋式反应器快27倍，效果十分明显， 充分证明微反应器在化学合成领域具有十分重要的作用。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种种利用微反应装置制备琉基封端聚醋的方 法，W解决现有技术存在的工艺路线繁琐、转化率低、琉基保真度低和反应时间长等问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -种利用微反应装置制备琉基封端聚醋的方法，其特征在于，它包括如下步骤： [000引（1)将催化剂和引发剂溶于有机溶剂中备用；
[0009] (2)将内醋单体和步骤（1)中所得混合体系同时分别累入微反应装置中的微混合 器中，充分混合后累入微反应器中反应，反应完成后经过滤、干燥，即得琉基封端聚醋。
[0010] 步骤(1)中，所述的催化剂为芳氧基稀±化合物，结构式如下：
[0011]
[0012]其中，
[OOU] Ri各自独立的取自氨、氯、哲基或甲基；
[0014] R2各自独立的取自氨、甲基或叔下基；
[0015] R3各自独立的取自氨、甲基或叔下基；
[0016] RE为铺、铜、锭、衫、筑、钦、巧或礼。
[0017] 巧骤(1)中，所述的引发剂为含琉基脂肪醇，结构式如下：
[001 引
?.
[0019] 其中，k2为1、2、3、5、7或8。
[0020] 步骤(1)中，所述的有机溶剂为二氯甲烧、四氨巧喃、甲苯或乙腊。
[0021 ] 步骤(2)中，所述的内醋单体的结构式如下： 123456789101112 ； 2 其中，ki为1或2。 3 步骤(2)中，反应溫度为25~80°C，反应时间为10~90分钟。 4 步骤(2)中，微混合器中充分混合后的混合体系中，内醋单体的浓度为1~5mol/L。 5 步骤(2)中，过滤、干燥的方法为:将反应液加入冷的甲醇溶液中，析出聚合物，过 滤分离得到白色固体，转移至真空干燥箱中干燥。 6 其中，内醋单体、引发剂和催化剂的摩尔比为10~100:1:0.1~0.3。 7 其中，内醋单体和步骤（1)中所得混合体系在微反应装置内的流速比为0.0996~ 1.2425：Io 8 步骤(2)中，制备得到的琉基封端聚醋的结构式如下： 9
[0030]
10 其中，ki为1、2、3、5、7或8，1?为1或2。 11 其中，所述的微反应装置包括通过连接管依次连接的微混合器和微反应器;其中， 微混合器的进料口连接有两个料液进口，两个料液进口的另一端分别与一个气密注射累相 连。 12 其中，
[0034]所述的微混合器优选T型混合阀；
[00对所述的微混合器优选聚四氣乙締管道，直径0.1~2mm，保留体积为4~IOmL
[0036] 有益效果：
[0037] 与现有技术相比，本发明具有如下优势：
[0038] 本发明操作简单，成本低廉，催化剂活性高可控性强，同时环境友好，并且，反应时 间短，最终产物收率高，选择性好，分子量可控且分散度较低。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明微反应装置的结构示意图；
[0040] 其中，1为气密注射累，2为料液进口管道，3为T型混合阀，4为微反应器，5为料液出 口管道，6为接样瓶；
[0041] 图2为实施例1中产物的Ih NMR图。
【具体实施方式】
[0042] 根据下述实施例，可W更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实 施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本 发明。
[0043] 实施例1
[0044] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入己内醋（3.3797克，29.6毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入甲苯20毫升、S(2,6-二叔下基-4-甲基苯氧基)锭(5.9ml ,0.296毫摩 尔，0.05摩尔/升）、6-琉基-1-己醇(0.3975克，2.96毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、 B，用气密注射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射 器相对应，设置注射累A、B流速分别为14.78微升/分、118.59微升/分，在25 °C反应30分钟。 反应结束后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至 真空干燥箱中干燥。聚合物3.0417克，产率90%。聚合物结构通过Ih NMR与1化NMR鉴定，聚 合物的分子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到96%。
[0045] 实施例2
[0046] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入己内醋(3.3797克，29毫摩尔）、 在安倍瓶B中加入二氯甲烧20毫升、S苯氧基铜(5.9ml ,0.296毫摩尔，0.05摩尔/升）、2-琉 基乙醇(0.2313克，2.96毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用气密注射器A、B分别抽 取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相对应，设置注射累A、B 流速分别为22.16微升/分、177.84微升/分，在50°C反应20分钟。反应结束后，反应液加入冷 的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空干燥箱中干燥。聚合物 3.2107克，产率95%。聚合物结构通过Ih NMR与I3C NMR鉴定，聚合物的分子量及分散度通过 GPC测定。核磁验证，选择性达到91 %。
[0047] 实施例3
[004引取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入己内醋(3.3797克，29毫摩尔）、 在安倍瓶B中加入四氨巧喃20毫升、= (4-甲基苯氧基)铺(5.9ml ,0.296毫摩尔，0.05摩尔/ 升）、3-琉基-丙醇(0.2728克，2.96毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用气密注射器 A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相对应，设置 注射累A、B流速分别为44.32微升/分、355.67微升/分，在80°C反应10分钟。反应结束后，反 应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空干燥箱中干 燥。聚合物3.2107克，产率95%。聚合物结构通过Ih醒R与1化NMR鉴定，聚合物的分子量及 分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到98 %。
[0049] 实施例4
[0050] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入己内醋(3.3797克，29毫摩尔）、 在安倍瓶B中加入乙腊20毫升、=(4-径基苯氧基)衫(5.9ml ,0.296毫摩尔，0.05摩尔/升）、 4-琉基-1-下醇(0.3143克，2.96毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用气密注射器A、 B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相对应，设置注 射累A、B流速分别为9.85微升/分、79.06微升/分，在50°C反应20分钟。反应结束后，反应液 加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空干燥箱中干燥。 聚合物3.0417克，产率90%。聚合物结构通过Ih NMR与1化NMR鉴定，聚合物的分子量及分散 度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到93%。
[0化1] 实施例5
[0052]取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入戊内醋（27.1342克，270.9毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入甲苯10毫升、S(4-氯苯氧基)钦（18.06ml ,0.903毫摩尔，0.05摩尔/ 升）、8-琉基-1-辛醇（1.4655克，9.03毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用气密注射 器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相对应，设 置注射累A、B流速分别为60.40微升/分、72.93微升/分，在50°C反应20分钟。反应结束后，反 应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空干燥箱中干 燥。聚合物25.5061克，产率94%。聚合物结构通过Ih NMR与1化NMR鉴定，聚合物的分子量及 分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到93 %。
[0化3] 实施例6
[0化4] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入己内醋（3.0390克，26.63毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入四氨巧喃20毫升、S(4-甲基苯氧基)筑(3.55ml ,0.178毫摩尔，0.05 摩尔/升）、6-琉基-1-己醇(0.1191克，0.8875毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用 气密注射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相 对应，设置注射累A、B流速分别为14.78微升/分、133.33微升/分，在50°C反应30分钟。反应 结束后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空 干燥箱中干燥。聚合物2.9174克，产率96%。聚合物结构通过Ih NMR与I3C醒R鉴定，聚合物 的分子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到96 %。
[0化5] 实施例7
[0化6] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入己内醋（3.0390克，26.63毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入二氯甲烧20毫升、S苯氧基礼(3.55ml ,0.178毫摩尔，0.05摩尔/升）、 6-琉基-1-己醇(0.1191克，0.8875毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用气密注射器 A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相对应，设置 注射累A、B流速分别为14.78微升/分、133.33微升/分，在50°C反应30分钟。反应结束后，反 应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空干燥箱中干 燥。聚合物2.8871克，产率95%。聚合物结构通过Ih醒R与1化NMR鉴定，聚合物的分子量及 分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到99 %。
[0化7] 实施例8
[005引取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入戊内醋（4.9760克，49.7毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入乙腊10毫升、S(4-甲基苯氧基)巧（2ml ,0.0994毫摩尔，0.05摩尔/ 升）、2-琉基-1-乙醇(0.0777克，0.9941毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用气密注 射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相对应， 设置注射累A、B流速分别为18.12微升/分、48.5微升/分，在80°C反应60分钟。反应结束后， 反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空干燥箱中 干燥。聚合物4.8765克，产率98%。聚合物结构通过Ih醒R与1化醒R鉴定，聚合物的分子量 及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到97 %。
[0化9] 实施例9
[0060]取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入戊内醋（2.7962克，27.92毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入甲苯10毫升、S(2,6-二叔下基-4-甲基苯氧基)铜（1.396ml ,0.0698 毫摩尔，0.05摩尔/升）、3-琉基-1-丙醇(0.0322克，0.349毫摩尔），取两个气密注射器分别 标号A、B，用气密注射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气 密注射器相对应，设置注射累A、B流速分别为8.05微升/分、36.40微升/分，在25 °C反应90分 钟。反应结束后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移 至真空干燥箱中干燥。聚合物2.6564克，产率95%。聚合物结构通过Ih醒R与1化NMR鉴定， 聚合物的分子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到98%。
[OOW] 实施例10
[0062] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入戊内醋（2.7962克，27.92毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入四氨巧喃10毫升、S(4-甲基苯氧基）衫（1.396ml ,0.0698毫摩尔， 0.05摩尔/升）、3-琉基-1-丙醇(0.0322克，0.349毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B， 用气密注射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器 相对应，设置注射累A、B流速分别为8.05微升/分、36.40微升/分，在50°C反应90分钟。反应 结束后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空 干燥箱中干燥。聚合物2.4886克，产率89%。聚合物结构通过Ih NMR与I3C醒R鉴定，聚合物 的分子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到90 %。
[0063] 实施例11
[0064] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入己内醋（3.0390克，26.63毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入乙腊20毫升、S(4-氯苯氧基)铺（3.55ml ,0.178毫摩尔，0.05摩尔/ 升）、6-琉基-1-己醇(0.1191克，0.8875毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用气密注 射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相对应， 设置注射累A、B流速分别为14.78微升/分、133.33微升/分，在80°C反应30分钟。反应结束 后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空干燥 箱中干燥。聚合物2.7959克，产率92%。聚合物结构通过Ih NMR与1化NMR鉴定，聚合物的分 子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到88 %。
[0065] 实施例12
[0066] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入戊内醋（4.9760克，49.7毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入二氯甲烧10毫升、=(4-径基苯氧基)筑(2ml ,0.0994毫摩尔，0.05摩 尔/升）、2-琉基-1-乙醇(0.0777克，0.9941毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B，用气 密注射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器相对 应，设置注射累A、B流速分别为18.12微升/分、48.5微升/分，在80°C反应60分钟。反应结束 后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空干燥 箱中干燥。聚合物4.5282克，产率91%。聚合物结构通过Ih NMR与1化NMR鉴定，聚合物的分 子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到89 %。
[0067] 实施例13
[0068] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入戊内醋（2.7962克，27.92毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入甲苯10毫升、S(2，6-二叔下基-4-甲基苯氧基)礼（1.396ml，0.0698 毫摩尔，0.05摩尔/升）、3-琉基-1-丙醇(0.0322克，0.349毫摩尔），取两个气密注射器分别 标号A、B，用气密注射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气 密注射器相对应，设置注射累A、B流速分别为8.05微升/分、36.40微升/分，在50°C反应90分 钟。反应结束后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移 至真空干燥箱中干燥。聚合物2.7123克，产率97%。聚合物结构通过Ih醒R与1化NMR鉴定， 聚合物的分子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到96%。
[0069] 实施例14
[0070] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入戊内醋（2.7962克，27.92毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入二氯甲烧10毫升、S(4-甲基苯氧基）钦（1.396ml ,0.0698毫摩尔， 0.05摩尔/升）、3-琉基-1-丙醇(0.0322克，0.349毫摩尔），取两个气密注射器分别标号A、B， 用气密注射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、B，与气密注射器 相对应，设置注射累A、B流速分别为8.05微升/分、36.40微升/分，在25 °C反应90分钟。反应 结束后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固体，转移至真空 干燥箱中干燥。聚合物2.5166克，产率90%。聚合物结构通过Ih NMR与I3C醒R鉴定，聚合物 的分子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到94 %。
[0071] 实施例15
[0072] 取2个100mL安倍瓶分别标号A、B，在安倍瓶A中加入戊内醋（2.7962克，27.92毫摩 尔）、在安倍瓶B中加入四氨巧喃10毫升、S(2,6-二叔下基-4-甲基苯氧基)巧（1.396ml， 0.0698毫摩尔，0.05摩尔/升）、3-琉基-1-丙醇(0.0322克，0.349毫摩尔），取两个气密注射 器分别标号A、B，用气密注射器A、B分别抽取安倍瓶A、B中的液体，取两个注射累分别标号A、 B，与气密注射器相对应，设置注射累A、B流速分别为8.05微升/分、36.40微升/分，在80°C反 应90分钟。反应结束后，反应液加入冷的甲醇溶液中，有聚合物析出。过滤分离得到白色固 体，转移至真空干燥箱中干燥。聚合物2.5166克，产率90%。聚合物结构通过Ih匪R与I3C NMR鉴定，聚合物的分子量及分散度通过GPC测定。核磁验证，选择性达到93%。
【主权项】
1. 一种利用微反应装置制备巯基封端聚酯的方法，其特征在于，它包括如下步骤： (1) 将催化剂和引发剂溶于有机溶剂中备用； (2) 将内酯单体和步骤(1)中所得混合体系同时分别栗入微反应装置中的微混合器中， 充分混合后栗入微反应器中反应，反应完成后经过滤、干燥，即得巯基封端聚酯。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的催化剂为芳氧基稀 土化合物，结构式如下： 其中， R!各自独立的取自氢、氯、羟基或甲基； R2各自独立的取自氢、甲基或叔丁基； R3各自独立的取自氢、甲基或叔丁基； RE为镝、镧、、钐、钪、钕、铒或,L。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的引发剂为含巯基脂 肪醇，结构式如下： 其中，k2为1、2、3、5、7或8。4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的有机溶剂为二氯甲 烷、四氢呋喃、甲苯或乙腈。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的内酯单体的结构式 如下：其中，ki为1或2。6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，反应温度为25~80°C，反 应时间为10~90分钟。7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，微混合器中充分混合后的 混合体系中，内酯单体的浓度为1~5mol/L。8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，内酯单体、引发剂和催化剂的摩尔比 为10~100:1:0.1~0.3〇9. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，内酯单体和步骤（1)中所得混合体系 在微反应装置内的流速比为0.0996~1.2425:1。10. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的微反应装置包括通过连接管 依次连接的微混合器和微反应器;其中，微混合器的进料口连接有两个料液进口。
【文档编号】C08G63/78GK105924632SQ201610355393
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】郭凯, 刘寰, 刘一寰, 朱宁, 胡昕, 方正, 冯卫杨, 黄卫军
【申请人】南京工业大学