线形聚(ε-己内酯)和星形聚(ε-己内酯)的合成及表征

以辛酸亚锡Sn(Oct)2为催化剂,分别通过苯甲醇和季戊四醇引发ε-己内酯(CL)的开环聚合(ROP),制备了线形聚(ε-己内酯)(PCL)和四臂星形聚(ε-己内酯)(S-(PCL)4)。用核磁共振氢谱(1H NMR)表征了聚合物的结构,用凝胶渗透色谱(GPC)测定了它们的相对分子质量。线形聚(ε-己内酯)(PCL)和四臂星形聚(ε-己内酯)(S-(PCL)4)可用后续制备基于聚己内酯的两亲性嵌段共聚物,为可生物降解药物输送载体的开发和应用打下基础。

非催化分子氧氧化环己酮制ε-己内酯工艺研究

采用巴豆醛氧化与环己酮氧化耦合即共氧化法制备ε-己内酯,以巴豆醛代替苯甲醛,在非催化条件下进行氧化反应,主要考察了溶剂种类和用量、反应温度、反应时间、氧气流量及原料投料比对氧化反应的影响。结果表明:使用极性较大的乙酸乙酯作为反应溶剂,反应效果较好;较佳的反应条件为乙酸乙酯15 mL、环己酮投入量12 mmol、巴豆醛投入量24 mmol、反应温度40℃、反应时间12 h、氧气流量10 mL/min,在上述条件下进行氧气/巴豆醛氧化环己酮反应制备ε-己内酯,环己酮转化率为41.77%,ε-己内酯选择性为94.06%,巴豆醛转化率为83.07%,巴豆酸选择性为95.49%;采用共氧化法工艺制备ε-己内酯是可行的,同时能得到附加值较高的副产物巴豆酸。

微通道内连续合成ε-己内酯工艺研究

在微通道反应器内,以环己酮与自制的过氧丙酸溶液为原料,经Baeyer-Villiger氧化连续合成ε-己内酯。考察了过氧丙酸溶液单股进料工艺中反应温度、停留时间、原料过氧丙酸溶液与环己酮物质的量比及微管管径对合成ε-己内酯过程的影响。结果表明,在反应温度为80℃、停留时间为40 min、原料物质的量比为1.17、微管管径在900~2 000μm时,反应综合指标较好,反应转化率与选择性均超过99%,但过氧酸含量仍偏高。对过氧丙酸溶液进料方式进行优化,结果表明,采用过氧丙酸溶液分段进料工艺更有利于ε-己内酯的工业生产。与传统间歇釜反应工艺相比,微通道反应器提高了ε-己内酯的收率和选择性,缩短了反应时间,实现了连续化操作及安全生产。

烷氧基金属化合物引发ε-己内酯开环聚合研究

在反应温度160℃、反应时间7 h条件下,以烷氧基金属化合物(A-17)为活性种引发ε-己内酯开环聚合制备聚ε-己内酯(PCL),利用核磁共振氢谱(1 H-NMR)分析了产物的微观结构,考察了ε-己内酯单体转化率(η)和产物数均相对分子质量(M n)及多分散性指数(PDI)随反应时间的变化,探讨了该条件下的聚合反应动力学及反应机理。结果表明:1 H-NMR表明产物中的聚合物为PCL,产物中有未反应的ε-己内酯;η随着反应时间的延长而升高,反应初期η增长快,反应后期η增长速度降低,反应7 h时η为90.16%;反应时间从5 h延长到6 h,产物PCL的M n从37788增长到54953,PDI从1.55降低到1.31,反应时间延长到7 h时产物PCL的M n降低到53778,PDI上升到1.43;A-17引发ε-己内酯开环聚合反应为一级反应,反应机理为活性阴离子配位聚合。

双氧水氧化环己酮制ε-己内酯的Mg-Sn/TS-1催化剂协同效应研究

选择钛硅分子筛(TS-1)为载体,采用共沉淀法将镁-锡(Mg-Sn)双金属氧化物负载于TS-1上制得Mg-Sn/TS-1催化剂,对催化剂的晶相结构、微观形貌、比表面积和孔结构、组分结构进行了表征,并考察了其在双氧水氧化环己酮制备ε-己内酯中的催化性能。结果表明:制得的Mg-Sn/TS-1催化剂具有多孔结构,孔径分布较窄,Mg-Sn双金属氧化物均匀地负载在TS-1上;当Mg-Sn双金属氧化物摩尔比为3:1,Mg-Sn双金属氧化物与TS-1质量比为3:2,Mg-Sn/TS-1催化剂催化双氧水氧化环己酮制备ε-己内酯时的环己酮转化率为91.3%,ε-己内酯选择性为95.5%,催化性能较佳;Mg-Sn双金属氧化物之间具有良好的催化协同效应。

ε-己内酯均聚物及共聚物的合成与表征

分别以D,L-乳酸和L-乳酸为原料制得D,L-丙交酯(D,L-LA)和L-丙交酯(L-LA);以辛酸亚锡为内酯开环聚合引发剂,用ε-己内酯(ε-CL)开环均聚合制备聚ε-己内酯,考察了引发剂用量、聚合时间和温度等对聚合产物特性黏数的影响。由ε-CL与D,L-LA和L-LA共聚合制得聚(ε-己内酯-D,L-丙交酯)和聚(ε-己内酯-L-丙交酯),并用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、差示扫描量热法、X射线衍射等对聚合物的结构进行表征;力学性能测试结果表明,聚(ε-己内酯-L-丙交酯)具有很好的弹性和较高的断裂伸长率。

含Sn-Mg双金属催化剂的合成及其在合成ε-己内酯反应中的应用

通过简单的合成手段在常温常压下制备出一种含有镁的锡类催化剂,命名为Sn-Mg-M。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、热重分析等表征手段对催化剂结构进行了表征,并且对其在Baeyer-Villiger氧化中的催化效果进行了研究,探究了不同配比的催化剂、氧化剂种类以及反应条件对催化效果的影响。结果表明:当催化剂中n(Sn)∶n(Mg)=4∶1,过氧化氢(H2O2)与环己酮物质的量投料比为4∶1,环己酮浓度为0.33 mmol/mL,催化剂与反应物的质量比为1.57∶1,在65℃的反应条件下反应12 h时,环己酮的转换率可以为73.27%,ε-己内酯产率为24.16%。同时催化剂结构稳定,且能够被循环使用。

双核胺亚胺铝配合物的合成、结构及其在ε-己内酯开环聚合中的应用

利用四齿胺亚胺配体(1R,2R)-[(NHAr)C6H4CH==N]2C6H10(Ⅱ:Ar=苯基,Ⅲ:Ar=2,6-二甲基苯基)与三甲基铝反应得到了双核胺亚胺铝配合物(Ⅳ、Ⅴ)。利用1HNMR、13CNMR和X射线单晶衍射仪对配合物Ⅳ、Ⅴ结构进行了表征。通过Ⅳ、Ⅴ在苄醇(Bn OH)的存在下催化ε-己内酯开环聚合制备聚己内酯,并对反应条件进行了优化。结果表明,配合物Ⅳ、Ⅴ具有单配体双金属中心结构,当n(ε-己内酯)∶n(BnOH)∶n(Ⅳ或Ⅴ)=200∶4∶1时,在1.5 min内ε-己内酯转化率>97%,Ⅳ和Ⅴ的转化频率分别为7840、9700 h^(–1),远高于乙基桥联双核胺亚胺铝配合物(1152 h^(–1))和单核胺亚胺铝配合物(2550 h^(–1));得到的聚合物相对分子质量可控,聚合反应具有活性聚合的特点。

UiO-66和FUiO-66催化ε-己内酯本体开环聚合

使用ZrIV盐分别与对苯二甲酸和四氟对苯二甲酸通过溶剂热反应制备了同构的UiO-66和FUiO-66,利用X-射线粉末衍射对其进行了表征。催化实验表明UiO-66和FUiO-66均能有效催化ε-己内酯本体开环聚合,其中FUiO-66催化活性更高,这可能是基于氟化配体构筑的FUiO-66具有更高的Lewis酸性导致的。此外,动力学实验表明该开环聚合反应为一级动力学,并提出了可能的反应机理。

酯交换反应条件对聚(L-丙交酯-co-ε-己内酯)力学性能的影响

以辛酸亚锡催化L-丙交酯(L-LA)和ε-己内酯(ε-CL)通过酯交换反应完成本体开环聚合制得可降解的生物医用材料聚(L-丙交酯-co-ε-己内酯)(PLLCA),其结构和热性能经1H NMR,高效凝胶色谱和差示扫描量热分析表征。研究了酯交换反应条件对PLLCA力学性能的影响,结果表明,提高聚合温度有利于酯交换反应进行,L-LA和ε-CL的平均嵌段长度减小,PLLCA的玻璃化转变温度(Tg)和拉伸强度也随之减小,断裂伸长率则单调增大;增大ε-CL的投料摩尔分数同样有利于酯交换反应的进行,L-LA的平均嵌段长度随之减小而ε-CL的平均嵌段长度则增大,Tg和拉伸强度均随之减小。

聚ε-己内酯的反应挤出制备及其结构与性能研究

以小型双螺杆挤出机为反应容器,采用反应挤出工艺,研究了ε-己内酯在引发剂、催化剂等作用下开环聚合制得聚ε-己内酯,考察了反应时间对ε-己内酯单体转化率(η)、产物聚ε-己内酯数均相对分子质量(M_n)的影响,并研究了聚ε-己内酯的结构与性能。结果表明:由核磁共振氢谱和核磁共振碳谱分析确定ε-己内酯开环聚合所制得的产物为目标产物聚ε-己内酯;在反应温度160℃的条件下,反应时间从35 min延长到120 min时,η从1.62%迅速增长至98.30%,在150 min时,η达到99.32%;产物M_n随着反应时间的延长呈先增加后降低的趋势,100 min时产物的M_n最高,为15 796,产物与空气中的水分发生高温解聚反应是引起产物M_n下降的主要因素;M_n为11 290的聚ε-己内酯的热降解温度为350～550℃,热降解速率最快的温度为360～515℃。

新型环状聚(ε-己内酯-co-γ-三乙基硅氧基-ε-己内酯)的合成

设计合成了具有精确分子结构的聚合物对深入了解其结构与性能之间的关系起着至关重要的作用。研究了一种合成带有三乙基硅氧侧基的环状无规共聚酯的新方法。功能性单体γ-三乙基硅氧基-ε-己内酯(γ-Et3SiOεCL)和ε-己内酯(ε-CL)在环状引发剂2,2-二丁基-2-锡-1,3-二氧环庚烷(DSDOP)的作用下,进行活性开环聚合反应以制备活性环状无规共聚酯(LCP(εCLcoγEt3SiOεCL))前体,当单体完全转化后,以该活性环状前体作为大分子引发剂,引发反应性单体α-(1-丙烯酰氧乙基)-ε-己内酯(αAEεCL)进行嵌段聚合反应,合成了在活性中心附近带有不饱和双键的功能性环状嵌段共聚酯,即活性环状聚(ε-己内酯-co-γ-三乙基硅氧基-ε-己内酯)-b-(α-(1-丙烯酰氧乙基)-ε-己内酯)。最后该活性环状嵌段共聚酯在紫外光照射下,反应性单体结构单元中的双键发生分子内交联反应,从而制得稳定的不含有机锡的新型环状无规共聚酯cP(εCLcoγEt3SiOεCL)(Mn,NMR=28500)。采用SEC、1H NMR以及DSC等技术手段对聚合物的结构和性能进行表征。该方法的突出特点是能够高效地合成带有功能性侧基的高相对分子质量的环状无规共聚酯。

聚ε-己内酯的合成、性能及应用进展

就近年来聚己内酯的合成、性能进行了综述,同时介绍了一些关于聚己内酯的最新应用研究。

ε-己内酯聚合反应的研究

研究了己内酯开环聚合中聚合时间、聚合温度、及以乙二醇 -钛酸丁酯作为引发剂的用量对聚合物的影响 ,得出了己内酯开环的较佳反应条件 (反应温度为 140℃ ,反应时间为 7h)并拟合出在该反应条件下聚合产物的分子量与乙二醇的关系式 M=15 0 .4 6( Vρ/m) -0 .5315。聚己内酯结构用红外、核磁共振和

辛酸镁催化L-丙交酯与ε-己内酯共聚及其共聚物结构与性能研究

以无毒性的辛酸镁为催化剂催化L-丙交酯和ε-己内酯本体开环共聚合,制备了一系列不同单体配比的共聚物.首先用1H-NMR跟踪了共聚合单体转化率,显示L-LA聚合速率显著快于ε-CL.用13C-NMR分析共聚物微观结构和计算单体单元平均序列长度(LLLe和LCe),表明聚合过程中酯交换反应导致单元序列结构重新分布.随着反应进行,LLLe急剧下降而LCe逐渐增加后稍有降低,游程数逐渐增大,共聚物无规度提高.反应初期主要是一级酯交换反应,二级酯交换反应导致的CLC序列结构在反应后期才观察到.由Fineman-Ross法计算出L-丙交酯和ε-己内酯的竞聚率分别为rLA=23和rCL=0.22,表明在聚合反应初期L-LA单体优先插入聚合物增长链端,形成LL单元长嵌段结构.共聚物组成显著影响单元序列长度,各序列长度随相应单体加入量增加而增长.二级酯交换系数(TII[CLC])随ε-CL含量增加而增大.对于整个组成范围内,根据竞聚率计算的LLLr值始终要大于聚合产物的LLLe,而LCr计算值小于或接近LCe实验值.因此,共聚物单元序列分布随共聚物投料比和反应时间而改变,趋向于无规分布.以DSC和XRD分析了共聚物热性能和结晶性,表明共聚物结晶性与单元序列长度密切相关.所有共聚物只有一个玻璃化转变温度Tg,符合无规共聚物的Fox方程,说明所得共聚物为无规共聚物,或者说包含有相容性嵌段成分的共聚物.

微通道中环己酮氧化合成ε-己内酯的连续流工艺

在微通道反应器中,由H2O2、乙酸酐反应连续合成过氧乙酸氧化剂,再与环己酮经Baeyer-Villiger氧化连续合成ε-己内酯。先后考察了过氧乙酸氧化剂合成中乙酸酐与H2O2摩尔比、反应温度、停留时间等因素的影响,环己酮氧化反应中原料摩尔配比、反应温度、停留时间等因素对ε-己内酯合成的影响,优化了工艺条件。结果表明,当n(乙酸酐)∶n(H2O2)=1.2∶1、反应温度为70℃、停留时间为115s时,H2O2转化率达88.9%,过氧乙酸收率达86.7%;当n(过氧乙酸)∶n(环己酮)=1.1∶1、反应温度为90℃、停留时间为90s时,环己酮转化率达96.2%,ε-己内酯的收率达80.9%。与传统间歇釜式反应工艺相比,微通道反应工艺提高了ε-己内酯的收率和选择性,缩短了反应时间,减少了原料消耗,实现了连续化操作,提高了生产安全性。

聚ε-己内酯的合成、改性和应用进展

综述了近年来聚 ε-己内酯均聚物、共聚物的合成方法及其在生物医用上的应用 ,同时也叙述了聚ε-己内酯共混物体系的制备和相容性研究。

聚β-羟基丁酸酯和聚ε-己内酯的酯交换反应

以辛酸亚锡为催化剂 ,研究了聚 β 羟基丁酸酯 (PHB)与聚ε 己内酯 (PCL)在液相条件下的酯交换反应 .讨论了反应时间 ,反应温度和催化剂浓度对酯交换反应的影响 .采用1 3C NMR ,FTIR ,DSC ,WAXD和TGA等方法对PHB和PCL共聚酯 (PHB co PCL)的结构进行了表征 ,并对其结晶行为、晶体结构和热稳定性进行了研究 .结果表明 ,通过酯交换反应 ,所得到的共聚酯为嵌段共聚物 .提高反应温度和延长反应时间有利于酯交换反应的发生 .随着酯交换量的增加 ,PHB co PCL的结晶行为发生很大的变化 .但是 ,PHB co PCL晶体结构并没有因为PCL链段的引入而发生变化 。

负载锑的水滑石催化环己酮Baeyer-Villiger氧化制ε-己内酯

通过浸渍法制备了负载Sb的镁铝水滑石类化合物Sb/HT ,用X射线衍射 (XRD)和热重 (TG)等技术对催化剂的结构进行了表征 ,研究了其对环己酮Baeyer Villiger(BV)氧化制ε 己内酯的催化性能 ,考察了催化剂制备条件和反应条件对催化活性的影响以及催化剂的再生性能 .结果表明 ,在乙腈作为溶剂的体系中 ,负载Sb的镁铝水滑石对环己酮氧化制ε 己内酯具有较高的催化活性 .在水滑石前驱体中镁 /铝摩尔比为 3,Sb含量为 1 5 %和焙烧温度为 4 5 0℃时制备的Sb/HT催化剂的催化活性最高 ,在 10ml乙腈和 14 0mmol30 %H2 O2 中于 70℃反应 4h后 ,环己酮的转化率达 4 2 % ,ε 己内酯选择性达 94 % .催化剂可多次再生重复使用 ,催化活性稳定 .

固体酸催化合成ε-己内酯的研究 Ⅰ.催化剂的表征及其催化性能

采用浸渍法和混烧法,以γ-Al2O3或Al-MCM-41为载体分别负载B2O3和WO3活性组分,制备了可用于环己酮催化氧化合成ε-己内酯的固体酸催化剂,通过XRD、N2吸附-脱附、SEM和TEM等技术对催化剂进行了表征,并利用ε-己内酯合成实验评价了催化剂的性能。实验结果表明,混烧法制备的B2O3/γ-Al2O3催化剂对环己酮氧化合成ε-己内酯具有较高的活性。在B2O3/γ-Al2O3催化剂用量为0.8 g,第一步反应中丙酸65.19 g、双氧水25.00 g、48.13 kPa、3 h,第二步反应中环己酮5.40 g、50℃、常压、2 h的条件下,ε-己内酯的选择性和收率分别达95.80%和85.97%。在该催化反应中,催化剂的比表面积、孔径及孔体积等结构参数对催化活性影响不大,而高温焙烧过程中B2O3进入γ-Al2O3晶相后产生的晶格缺陷是该催化剂高活性的关键。