生产热塑性聚噁唑烷酮的方法技术

一种生产热塑性聚噁唑烷酮的方法，其包括使二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在特定的季铵、季鏻和/或季锑基催化剂(C)、化合物(D)、化合物(F)存在下任选在溶剂(E)中共聚，其中化合物(D)和化合物(F)独立地包括单官能异氰酸酯、单官能环氧化物、环状碳酸酯、单官能醇、单官能胺中的至少一种，并且其中催化剂(C)以至少两个部分(C

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产热塑性聚噁唑烷酮的方法
[0001]一种生产热塑性聚噁唑烷酮的方法，其包括使二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在特定的季铵、季鏻和/或季锑(stibonium)基催化剂(C)、化合物(D)、化合物(F)存在下任选在溶剂(E)中共聚，其中化合物(D)和化合物(F)独立地包含单官能异氰酸酯、单官能环氧化物、环状碳酸酯、单官能醇、单官能胺中的至少一种，并且其中催化剂(C)以至少两个部分(C
‑
1)和(C
‑
2)进行添加。本专利技术还涉及所得热塑性聚噁唑烷酮。
[0002]噁唑烷酮是制药应用中广泛使用的结构基元(motif)并且环氧化物和异氰酸酯的环加成看起来是其方便的一锅法合成路线。昂贵的催化剂、反应性极性溶剂、长反应时间和低化学选择性在关于噁唑烷酮合成的早期报告中是常见的(M.E.Dyen和D.Swern，Chem.Rev.，67，197，1967)。由于这些缺点，需要用于生产噁唑烷酮的替代性方法，尤其是对于噁唑烷酮作为聚合物应用中的结构基元的应用。
[0003]科学出版物J.Polym.Sci.8(1970)2759
‑
2773公开了由各种双环氧化物和各种二异氰酸酯在碱金属卤化物催化剂存在下制备的聚噁唑烷酮。将等摩尔量的双环氧化物和二异氰酸酯的溶液在回流条件下在1小时内逐滴添加到含有溶解在DMF中的LiCl催化剂的反应器中，并随后在回流条件下进行12至23小时的后反应以完成该反应。没有公开单官能链
‑
基团调节剂的加入。
[0004]WO 2015/173110 A1和WO 2016/128380 A1公开了一种通过二异氰酸酯、双环氧化物和单官能异氰酸酯在鏻基催化剂和作为高沸点溶剂的N
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甲基吡咯烷酮存在下的反应来生产聚噁唑烷酮的方法。
[0005]WO 2019/052991 A1和WO 2019/052994 A1公开了生产热塑性聚噁唑烷酮的方法，其包括二异氰酸酯化合物与双环氧化合物和单官能环氧化物在氯化锂和溴化锂作为催化剂存在下在作为高沸点助溶剂的N
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甲基吡咯烷酮和环丁砜中的共聚。
[0006]WO 2018/149844 A1公开了一种通过在作为高沸点助溶剂的环丁砜中使用离子液体作为催化剂的二异氰酸酯和双环氧化物的反应生产聚噁唑烷酮的方法。没有公开除双环氧化物之外还使用单官能环氧化物。所得噁唑烷酮产物含有显著量的通过二异氰酸酯的三聚产生的异氰脲酸酯作为第二产物，其中通过红外光谱学测定的噁唑烷酮/异氰脲酸酯比率为0.62至0.71。
[0007]WO 2020/016276 A1公开了一种通过在不存在溶剂的情况下使用离子液体作为催化剂的二异氰酸酯和双环氧化物的本体聚合来生产聚噁唑烷酮的方法，其中在二异氰酸酯的添加过程中提高反应温度。没有公开除双环氧化物之外还使用单官能环氧化物。
[0008]本专利技术的目的因此是找出用于制备热塑性聚噁唑烷酮的优化和简单的方法，其与已知的通过加聚路线制成的热塑性聚噁唑烷酮相比具有改进的或至少相当的热稳定性和较低的多分散性。尤其应该开发合适的工艺条件，例如通过引入合适的催化剂体系以获得具有高化学选择性的聚噁唑烷酮产物并减少造成反应产物的不合意交联和不利地影响热塑性性质的不合意副产物如异氰脲酸酯的量。因此，高噁唑烷酮/异氰脲酸酯比率是理想的以获得对后续成型工艺而言良好的热塑性性质。
[0009]除了高噁唑烷酮/异氰脲酸酯比率外，还应该通过加聚路线可获得异氰酸酯环氧
化合物的高转化率以得到具有指定分子量和窄分子量分布(窄PDI值)的热塑性聚噁唑烷酮，并且也降低下游工艺的技术复杂性。窄PDI可得到聚合物熔体的更实用的粘度，因此使得能够改进热塑性材料的加工。
[0010]令人惊讶地，已经发现，可以通过一种生产热塑性聚噁唑烷酮的方法解决该问题，其包括使二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在催化剂(C)、化合物(D)和化合物(F)存在下任选在溶剂(E)中共聚；
[0011]其中催化剂(C)由式(I)表示
[0012][A]+n
[Y]n
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)
[0013]其中n是值为1、2或3的整数；
[0014]其中[A]+n
是季铵、季鏻和/或季锑；优选鏻
[0015]其中[Y]n
‑
是一价、二价、三价或四价阴离子，优选一价阴离子；
[0016]其中化合物(D)包含单官能异氰酸酯、单官能环氧化物、环状碳酸酯、单官能醇、单官能胺中的至少一种，优选单官能环氧化物；
[0017]其中化合物(F)包含单官能异氰酸酯、单官能环氧化物、环状碳酸酯、单官能醇、单官能胺中的至少一种，优选单官能环氧化物；
[0018]其中催化剂(C)以包含第一部分(C
‑
1)和第二部分(C
‑
2)的至少两个部分进行添加，并且其中所述方法包括：
[0019](α)二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在催化剂(C)和化合物(D)存在下任选在溶剂(E)中反应，以形成中间化合物；和
[0020](β)使化合物(F)与步骤(α)中形成的中间化合物反应。
[0021]本文所用的术语“热塑性聚噁唑烷酮”意在表示在分子中含有至少两个噁唑烷酮基团的化合物。热塑性聚噁唑烷酮可通过二异氰酸酯化合物与双环氧化合物的反应获得。
[0022]在本专利技术的一个实施方案中，方法步骤(α)包括：
[0023](α
‑
1)将溶剂(E)和催化剂(C)置于反应器中以提供混合物(α
‑
1)，
[0024](α
‑
2)将化合物(A)、双环氧化合物(B)和化合物(D)置于第二容器中以提供混合物(α
‑
2)，和
[0025](α
‑
3)将混合物(α
‑
2)添加到混合物(α
‑
1)中并形成共聚反应产物。
[0026]共聚反应产物是二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)和化合物(D)的反应产物。
[0027]在本专利技术的一个优选实施方案中，混合物(α
‑
2)在步骤(α
‑
3)中以连续方式添加到混合物(α
‑
1)中。在本专利技术的相比连续添加步骤较不优选的一个替代性的实施方案中，混合物(α
‑
2)以具有两个或更多个独立添加步骤的逐步方式添加到混合物(α
‑
1)中。
[0028]在本专利技术的一个优选实施方案中，步骤(α)进一步包括
[0029](α
‑
4)将催化剂(C)的第二部分(C
‑
2)添加到步骤(α
‑
3)中形成的共聚反应产物中。
[0030]在根据本专利技术的方法的一个实施方案中，步骤(α)在≥130℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生产热塑性聚噁唑烷酮的方法，其包括使二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在催化剂(C)、化合物(D)、化合物(F)存在下任选在溶剂(E)中共聚；其中催化剂(C)由式(I)表示[A]
+n
[Y]
n
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)其中n是值为1、2或3的整数；其中[A]
+n
是季铵、季鏻和/或季锑；优选鏻其中[Y]
n
‑
是一价、二价、三价或四价阴离子，优选一价阴离子；其中化合物(D)包括单官能异氰酸酯、单官能环氧化物、环状碳酸酯、单官能醇、单官能胺中的至少一种，优选单官能环氧化物；其中化合物(F)包括单官能异氰酸酯、单官能环氧化物、环状碳酸酯、单官能醇、单官能胺中的至少一种，优选单官能环氧化物；其中催化剂(C)以包含第一部分(C
‑
1)和第二部分(C
‑
2)的至少两个部分进行添加，并且其中所述方法包括：(α)二异氰酸酯化合物(A)与双环氧化合物(B)在催化剂(C)和化合物(D)存在下任选在溶剂(E)中反应，以形成中间化合物；和(β)使化合物(F)与步骤(α)中形成的中间化合物反应。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在不存在沸点在1巴(绝对)下高于200℃，优选高于190℃，且更优选高于180℃的溶剂(G)的情况下进行。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中催化剂(C)包括四烷基卤化鏻、四环烷基卤化鏻、四芳基卤化鏻、四烷基卤化铵、四环烷基卤化铵和/或四芳基卤化铵中的至少一种，优选四烷基卤化鏻、四环烷基卤化鏻和四芳基卤化鏻。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中催化剂(C)是选自四苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻、四苯基碘化鏻、双(三苯基膦)氯化亚胺、四苯基硝酸鏻、四苯基碳酸鏻中的至少一种化合物，优选四苯基氯化鏻、四苯基溴化鏻和四苯基碘化鏻。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(α)包括：(α
‑
1)将溶剂(E)和催化剂(C)置于反应器中以提供混合物(α
‑
1)，(α
‑
2)将化合物(A)、双环氧化合物(B)和化合物(D)置于第二容器中以提供混合物(α
‑
2)，和(α
‑
3)将混合物(α
‑
2)添加到混合物(α
‑
1)中并形成共聚反应产物。6.根据权利要求5所述的方法，其中将催化剂(C)的第一部分(C
‑
1)添加在步骤(α
‑
1)中。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中步骤(α)进一步包括：(α
‑
4)将催化剂(C)的第二部分(C
‑
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：