摘 要

在过去的几年里，脂肪族聚酯因为通过金属催化剂来开环聚合，在合成的过程中产生一定的金属残留物，使得人们不得不限制它在医学上的应用。本文采用的是稀土催化剂来催化开环聚合制备得到脂肪族聚酯，使用稀土催化剂催化单体得到的产物具有无金属残留、反应过程温和可控等优点，因此，它在生物医疗领域应用更为广阔。

稀土催化剂相较于其他金属化合物，稀土化合物的毒性较小，在制备过程中不会出现金属残留，导致合成的聚合物降解以及制备的聚合物材料颜色太深等问题。基于以上优点，本文选用三(2,6-二叔丁基-4甲基苯氧基)镧为催化剂，考量它在实验过程中对己内脂开环聚合的研究。

在此种方法下，可以避免巯基保护、脱保护的繁杂步骤和金属催化剂导致的金属残留问题。在反应温度为30摄氏度，ε-己内酯/巯基己醇投料比为40:1，甲苯为溶液的条件下反应适当时间，ε-己内酯的转化率达到99 %，巯基选择性为76 %。所得到的产物巯基功能化聚己内酯聚的结构表征可通过核磁共振氢谱、体积排阻色谱SEC分析，可以检测产物的分子结构清晰，分子量分布PDI小于1.3。

关键词：巯基 开环聚合 己内脂 稀土催化剂

Abstract

Over the past few years, aliphatic polyesters were catalyzed via organometallic compounds catalyzed ring-opening polymerization, resulting in metal residue which would restrict the use of medical field. In this paper, the rare earth catalyst is used to catalyze the ring-opening polymerization to obtain aliphatic polyester. The product obtained by using the rare earth catalyst to catalyze the monomer has the advantage of no metal residue and the reaction process is gentle and controllable, so it broadens the field of the biomedical application.

Compared to other metal compounds, less toxic rare earth compounds would not cause metal residue in the preparation process, in the absence of the problems of degradation of polymers and dark colors of product., Based on the above advantages, this paper chooses tris (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenoxy) lanthanum as catalyst, and studies its ring-opening polymerization of caprolactone. In this way, it is possible to avoid the complicated protection and deprotection steps of thiol and the metal residue problem caused by the metal catalyst. The conversion of ε-caprolactone was 99% and the thiol fidelity was 76% at the reaction temperature of 30 ° C, feed ration of ε-caprolactone / mercaptohexanol was 40: 1 and solvent was toluene The structural characterization of the obtained product poly (ε - caprolactone) can be detected by nuclear magnetic resonance spectroscopy and size exclusion chromatography. The molecular structure of the product is clear and molecular weight distribution is less than 1.3.

Keywords: mercapto ；Ring-opening Polymerization ；ε-caprolactone ；Rare earth catalyst

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1生物降解高分子材料 1

1.1.1生物降解高分子材料的分类 1

1.1.2生物降解高分子的降解性 2

1.1.3生物降解高分子的应用 2

1.2聚酯材料 2

1.2.1聚酯均聚物 2

1.2.2嵌段共聚物 3

1.2.3双亲嵌段共聚物 3

1.3巯基功能化聚酯材料 3

1.3.1 巯基功能化聚酯的合成 4

1.4开环聚合催化体系 4

1.4.1酶催化体系 4

1.4.2有机催化法 5

1.4.3金属催化剂体系 5

1.5本课题研究目的和意义 6

第二章 巯基功能化聚酯的合成 7

2.1实验部分 7

2.1.1实验试剂 7

2.1.2实验方法 9

2.1.3表征方法 11

2.2结果与讨论 11

2.2.1催化剂滴定数据 11

2.2.2NMR分析 12

2.2.3 GPC分析 13

2.2.4反应时间与转化率 13

2.2.5巯基含量 14

2.3本章小结 15

第三章 结论与展望 17

3.1 结论 17

3.2 展望 17

参考文献 18

致谢 20

第一章 文献综述

1.1生物降解高分子材料

在经济发展迅速的当今社会，高分子材料的使用量十分巨大，这无疑给环境带来了巨大的污染，然而，正是因为这些高分子材料所具有的优良性能，要想通过降低它的使用量来改变这一情况是不现实的，因而，研究并发展一些对环境友好而没有污染，又能自行分解的高分子材料在当今社会备受人们关注。这种环境友好型高分子材料，相较于普通高分子材料，有更明显得优势。

生物可降解高分子材料，是一种环保型高分子材料,在我们的日常生活中，包括纺织业, 以及工农业和一些与此相关的科学领域中,生物可降解高分子材料都引起了人们极大的关注, 这种可降解高分子材料能够有效的自我分解，不同于普通高分子材料，例如，我们在使用一些普通高分子材料之后，由于其无法自然分解，导致我们现在生活的环境到处充满着燃烧塑料带来的刺鼻气味，但是，生物高分子它能完全自我降解，不给环境造成压力，另外这类材料也可以在生物体内分解, 参与到人体的新陈代谢中, 最终被我们自身所代谢。人们利用生物可降解高分子的可降解性能这一优点, 将其用作为一些生物医药上的一些材料，例如外科手术的缝合线、骨骼固定的组织支架、外科专业包装和外科固定等等。

1.1.1生物降解高分子材料的分类

我们用以制备生物降解高分子材料的方法大概有三种^[1]，因此以此将它们分为三类，第一种是天然高分子，它具有良好的生物相容性，安全无毒，但是这种高分子的热力学性能较差，在生活上有一定的应用空间。