[发明专利]一种氮杂环卡宾金属铝化合物的制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类有机铝化合物的制备方法与应用，特别涉及双亚甲基苯酚-氮杂环卡宾络合金属铝化合物的制备方法及其在内酯和交酯开环聚合方面的应用。

背景技术

高分子材料具有许多独特而优异的性能，在工业、农业、国防军工以及人们日常生活的各个方面都有十分广泛的应用。这其中，脂肪族聚酯由于具有可降解性、生物相容性、环境友好性等特点，受到人们越来越广泛地关注，已经成为世界范围内材料领域研究的热点。

脂肪族聚酯，如聚ε-己内酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)等，是一类含有重复内酯单体单元结构的聚合物，能够在自然环境或者生理环境条件下完全降解，最终分解成小分子CO₂和H₂O，对环境不产生任何污染。同时，脂肪族聚酯具有优良的生物相容性、渗透性、低毒性，使其在生物医学领域有很高的应用价值，广泛地用作手术缝合线、药物载体、药物缓释、组织工程等。

脂肪族聚酯可以通过缩合聚合和环状单体的开环聚合制备。缩合聚合方法的单体来源广泛，但反应温度高，反应时间长。更重要的是，缩合聚合过程中会产生小分子副产物，不容易得到高分子量产物，且分子量分布宽，因此很难得到高品质聚合物。相反地，内酯或交酯单体的开环聚合更容易得到高分子量的聚合物，也更易实现可控聚合，制备高性能、高附加值的高端脂肪族聚酯高分子材料，受到广泛的关注，是一个十分活跃的研究领域。许多金属的羧酸盐、醇盐、酚盐以及金属氧化物是开环聚合的有效催化剂，如异丙醇锌、辛酸亚锡，但存在活性低，反应时间长以及聚合反应不易控制等问题。近年来，金属有机化合物作为高效的开环聚合催化剂，发展迅速，如铝、锌、钴、稀土金属有机化合物，不但具有高活性，还能够实现可控/活性聚合、立体选择性聚合(J.Am.Chem.Soc.2013,135,18901-18911；J.Am.Chem.Soc.2011,133,10724-10727；Organometallics,2008,27,5889-5893；Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2006,103,15343-15348；Coord.Chem.Rev.,2006,250,602-626；Chem.Rev.,2004,104,6147-6176；Macromolecules,2000,33,1530-1535；J.Am.Chem.Soc.,1999,121,4072-4073)。

随着国家“十三五”计划的全面实施，大力发展可持续发展的、环境友好的、可降解的新材料势在必行。在可生物降解高分子材料这一领域，我们迫切地需要加大内酯开环聚合催化剂的原始创新和聚合工艺的技术革新的研究力度，以增强企业参与国际技术市场的竞争能力，提高我国生产可降解高分子材料的种类和产能。

本发明报道了一种双亚甲基苯酚-氮杂环卡宾络合烷基铝化合物的制备方法及其在开环聚合中的应用。该催化剂具有制备简单、成本低、活性高、可控性好的特点，所制备脂肪族聚酯具有微观结构可控、可降解、生物相容性好的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种双亚甲基苯酚-氮杂环卡宾络合金属铝化合物的制备方法及其在开环聚合中的应用。

本发明提供一种式(I)所示双亚甲基苯酚-氮杂环卡宾络合金属铝化合物：

其中，R¹选自氢，叔丁基，苯基；R²选自氢，叔丁基；R³选自甲基，乙基，异丙基，甲氧基。

优选的，本发明金属铝化合物选自如下任意一种：

C1:(L1AlMeCl)₂L1＝1,3-(2-^tBu-4-^tBu-6-亚甲基)苯酚-氮杂环卡宾盐酸盐；

C2:(L2AlMeCl)₂L2＝1,3-(2-^tBu-6-亚甲基)苯酚-氮杂环卡宾盐酸盐；

C3:(L3AlMeCl)₂L3＝1,3-(6-亚甲基)苯酚-氮杂环卡宾盐酸盐；

C4:(L4AlMeCl)₂L4＝1,3-(2-Ph-6-亚甲基)苯酚-氮杂环卡宾盐酸盐。

本发明提供了上述双亚甲基苯酚-氮杂环卡宾络合金属铝化合物的制备方法，其包括以下步骤：