用于聚酯生產的催化劑和方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年6月27日提交的美國臨時申請?zhí)?1/664, 873的優(yōu)先權，所述 申請的全部內容均以引用方式并入本文。
技術領域
[0003] 本發(fā)明涉及環(huán)氧化物催化羰基化領域。更具體地講，本發(fā)明涉及使環(huán)氧化物羰基 化以提供諸如聚丙內酯（PPL)和聚3-羥基-丁酸酯（PHB)等聚酯的催化劑及相關方法。
【背景技術】
[0004] 已經證明環(huán)氧化物的催化羰基化對于日用化學品的合成是有用的。一些產品類別 已經成為這些羰基化反應的目標。Shell已經在商業(yè)上實現(xiàn)了通過環(huán)氧乙烷加氫甲?；?供3_羥基-丙醛來制備1，3丙二醇。Samsung和Davy Process Technology Ltd開發(fā)的相 關工藝嘗試通過環(huán)氧乙烷的甲氧基羰基化來形成3-羥基丙酸甲酯，而3-羥基丙酸甲酯也 可以轉化成1，3丙二醇?？的螤柎髮W和Novomer，Inc.開發(fā)了環(huán)氧乙燒羰基化的工藝以提 供丙內酯和/或琥珀酸酐，而丙內酯和/或琥珀酸酐可以轉化成有用的CjP C4化學品，如 丙烯酸、四氫呋喃、1，4 丁二醇和琥珀酸。
[0005] 先前嘗試通過使用與這些羰基化反應密切相關的工藝進行環(huán)氧化物和一氧化碳 的共聚來生產聚合物。事實上，對于使用這些方法形成聚酯是否是β內酯產物的聚合的結 果或者環(huán)氧化物和CO的交替連接是否由催化劑直接促進已有爭論。改善環(huán)氧化物和CO共 聚的系統(tǒng)的嘗試主要集中在由環(huán)氧丙烷生產聚-3-羥基丁酸酯（PHB)上。迄今為止優(yōu)化這 種共聚的嘗試獲得的結果令人失望，反應需要高催化劑裝載量、侵蝕性的溫度和壓力，以及 需要相對長的反應時間來生產一股產率的聚合物。
[0006] 為了提供高產率的聚酯，環(huán)氧化物和一氧化碳的共聚仍然需要有效的催化劑和系 統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明提供用于環(huán)氧化物和一氧化碳交替共聚以提供聚酯的聚合系統(tǒng)和方法。
【主權項】
1. 一種用于環(huán)氧化物和一氧化碳共聚的方法，所述方法包括以下步驟： a) 提供環(huán)氧化物； b) 使所述環(huán)氧化物在金屬羰基化合物和聚合引發(fā)劑存在下與一氧化碳接觸，其中所述 環(huán)氧化物是以相對于所述聚合引發(fā)劑摩爾過量的量提供的，并且所述聚合引發(fā)劑是以相對 于所述金屬羰基化合物摩爾過量的量提供的；以及
亞乙基單元并且n是介于約5和5,OOO之間的整數(shù)。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述金屬羰基化合物包括氫化金屬羰基。
3. 如權利要求2所述的方法，其中所述氫化金屬羰基包括HCo(CO) 4。
4. 如權利要求1所述的方法，其中所述聚合引發(fā)劑包括醇。
5. 如權利要求1所述的方法，其中所述聚合引發(fā)劑包括羧酸根陰離子。
6. 如權利要求1所述的方法，其中所述環(huán)氧化物包括環(huán)氧乙烷。
7. 如權利要求1所述的方法，其中環(huán)氧化物與聚合引發(fā)劑的摩爾比大于5 : 1;或 其中環(huán)氧化物與聚合引發(fā)劑的所述摩爾比大于10 : 1;或 其中環(huán)氧化物與聚合引發(fā)劑的所述摩爾比大于20 : 1;或 其中環(huán)氧化物與聚合引發(fā)劑的所述摩爾比大于50 : 1。
8. 如權利要求1所述的方法，其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的摩爾比大于5 : 1; 或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于10 : 1;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于20 : 1;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于50 : 1;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于100 : 1;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于200 : 1。
9. 如權利要求1所述的方法，其中所述環(huán)氧化物是環(huán)氧乙烷，所述金屬羰基化合物是 鈷羰基化合物，所述聚合引發(fā)劑選自由以下組成的組：醇、羧酸、羧酸鹽和這些中的任何兩 種或更多種的組合，并且 其中所述環(huán)氧化物與所述聚合的摩爾比大于10 : 1并且聚合引發(fā)劑與鈷羰基化合物 的摩爾比大于5 : 1。
10. 如權利要求1至9中任一項所述的方法，其中聚酯產物的產率（基于消耗的環(huán)氧化 物）為至少10% ;至少20% ;至少30% ;至少50% ;至少75%或至少90%。
11. 如權利要求1至9中任一項所述的方法，其還包括將所述聚酯產物轉化成小分子產 物。
12. 如權利要求11所述的方法，其中所述小分子產物包括丙烯酸、取代的a0不飽和 羧酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺或a0不飽和酸的酯或酰胺。
13. 如權利要求1至9中任一項所述的方法，其還包括將所述聚酯產物轉化成消費包裝 品、薄膜、模制塑料制品、消費產品的塑料部件、纖維或織物。
14. 一種用于環(huán)氧化物和一氧化碳共聚的聚合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：環(huán)氧化物、金屬羰 基化合物和聚合引發(fā)劑，其特征在于所述環(huán)氧化物以相對于所述聚合引發(fā)劑摩爾過量的量 存在并且所述聚合引發(fā)劑以相對于所述金屬羰基化合物摩爾過量的量存在。
15. 如權利要求14所述的聚合系統(tǒng)，其中所述金屬羰基化合物包括氫化金屬羰基。
16. 如權利要求15所述的聚合系統(tǒng)，其中所述氫化金屬羰基包括HCo(CO) 4。
17. 如權利要求14所述的聚合系統(tǒng)，其中所述聚合引發(fā)劑包括醇。
18. 如權利要求17所述的聚合系統(tǒng)，其中所述醇包括二醇。
19. 如權利要求14所述的聚合系統(tǒng)，其中所述聚合引發(fā)劑包括羧酸根陰離子。
20. 如權利要求14所述的聚合系統(tǒng)，其中所述環(huán)氧化物包括環(huán)氧乙烷。
21. 如權利要求14所述的聚合系統(tǒng)，其中環(huán)氧化物與聚合引發(fā)劑的摩爾比大于5 : 1; 或 其中環(huán)氧化物與聚合引發(fā)劑的所述摩爾比大于10 : 1;或 其中環(huán)氧化物與聚合引發(fā)劑的所述摩爾比大于20 : 1;或 其中環(huán)氧化物與聚合引發(fā)劑的所述摩爾比大于50 : 1。
22. 如權利要求14所述的聚合系統(tǒng)，其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的摩爾比大于 5 : 1 ;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于10 : 1;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于20 : 1;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于50 : 1;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于100 : 1;或 其中聚合引發(fā)劑與金屬羰基化合物的所述摩爾比大于200 : 1。
【專利摘要】本發(fā)明公開用于由環(huán)氧化物和一氧化碳形成聚酯的聚合系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的聚合系統(tǒng)的特點是金屬羰基化合物和聚合引發(fā)劑的組合并且其特征在于金屬羰基化合物、聚合引發(fā)劑和提供的環(huán)氧化物的摩爾比以特定比例存在。
【IPC分類】C08G63-82
【公開號】CN104718236
【申請?zhí)枴緾N201380038794
【發(fā)明人】斯科特·D·艾倫
【申請人】諾沃梅爾公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年6月27日
【公告號】CA2877903A1, EP2867273A1, WO2014004858A1