[发明专利]一种稀土金属配合物催化剂及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及催化聚合领域，具体涉及一种催化外消旋丙交酯高杂同选择性聚合的稀土金属配合物催化剂及其制法和应用。

背景技术

随着石油资源的短缺以及环境污染的日益严重，开发环境友好型高分子材料越来越引起人们的关注。聚乳酸具有生物可降解性和生物相容性，并且其单体来源于可再生农作物，如玉米、马铃薯等，是环境友好型高分子材料的典型代表。目前，聚乳酸已被广泛运用于一次性餐具、容器、包装材料、薄膜等。此外，由于具有良好的生物相容和降解性，符合医药用高分子材料的要求，在骨折补丁、手术缝合线、组织工程支架和药物缓释/控释载体材料等方面具有广阔的应用前景。

传统合成聚乳酸的方法是缩聚反应，其缺点是能耗高，所得聚合物分子量低、分布较宽，并可能伴有环状副产物，可控性很差。近年来，以金属配合物为基础的丙交酯配位开环聚合越来越引起人们的重视。通过光学纯的丙交酯（L-丙交酯或D-丙交酯）开环聚合可以获得高度立构规整的聚合物，其熔点可达熔点为165～180℃。外消旋丙交酯通过不同催化剂的作用，可以获得多种立体构型的聚合物，包括全同多嵌段、梯度、杂同以及无规。其中杂同结构聚乳酸为无定型聚合物，不结晶，降解周期短，比较适合于生物医用领域，如药物缓释、手术缝合等。目前，具有高杂同选择性的催化剂主要有：β-双亚胺锌配合物、席夫碱（salan）铝配合物以及双酚型钪/钇配合物，但是这些配合物在室温下或者活性低或者选择性很难达到95%以上。

发明内容

本发明为解决现有催化丙交酯高杂同选择性聚合的催化剂在室温下或者活性低或者选择性很难达到95%以上的技术问题，提供一种具有高杂同选择性、高活性的稀土金属配合物催化剂及其制法和应用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种稀土金属配合物催化剂，该催化剂具有式（Ⅰ）结构的杂蝎型稀土金属配合物；

其中，R₁为氢、甲基、乙基、异丙基或叔丁基；

R₂为叔丁基、环己基及苯基；

Ar为苯基或含有C1～C12直链或支链烷烃取代基团的芳基；

X为卤素；

R为C1～C10直链或支链的烷基、烷氧基或烷胺基；

M为稀土金属元素钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥。

在上述技术方案中，所述的R为三甲基硅基、甲氧基或双（二甲基硅基）胺基。

在上述技术方案中，所述的Ar为2,6-二甲基苯基、2,6-二乙基苯基、2,6-二异丙基苯基、2,6-二叔丁基苯基、2,6-二苯基苯基、邻-甲巯基苯基或邻-二甲膦基苯基。

在上述技术方案中，所述的催化剂为如下的1～21的杂蝎型稀土金属配合物中的任意一个，其中：

杂蝎型稀土金属配合物1：M=Y，R₁=Me，R₂=Cy，R=CH₂SiMe₃，X=Cl；

杂蝎型稀土金属配合物2：M=Yb，R₁=Me，R₂=Cy，R=CH₂SiMe₃，X=Cl；

杂蝎型稀土金属配合物3：M=Lu，R₁=Me，R₂=Cy，R=CH₂SiMe₃，X=Cl；

杂蝎型稀土金属配合物4：M=Y，R₁=Me，R₂=Cy，R=N(SiHMe₂)₂，X=Cl；

杂蝎型稀土金属配合物5：M=Nd，R₁=Me，R₂=Cy，R=N(SiHMe₂)₂，X=Cl；

杂蝎型稀土金属配合物6：M=Yb，R₁=Me，R₂=Cy，R=N(SiHMe₂)₂，X=Cl；

杂蝎型稀土金属配合物7：M=Lu，R₁=Me，R₂=Cy，R=N(SiHMe₂)₂，X=Cl；