Procedimiento de preparación de un copolímero de al menos un monómero cíclico.

Procedimiento de preparación de un copolímero que presenta un índice de polidispersidad inferior a 1,

5 de almenos un monómero cíclico seleccionado entre: una lactona, una lactama, una lactida y una glicolida, quecomprende la etapa que consiste en hacer reaccionar dicho monómero cíclico con un cebador polimérico, enpresencia de un compuesto que lleva una función de ácido sulfónico, caracterizado por que dicho procedimiento serealiza en un disolvente no clorado y en medio anhidro, no empleando especies metálicas.

Procedimiento de preparación de un copolímero de al menos un monómero cíclico

La presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de copolímeros de al menos un monómero cíclico seleccionado entre lactonas, lactamas, lactidas o glicolidas, por apertura de ciclo usando un macrocebador que lleva una función hidroxilo o tiol.

Los copolímeros de lactonas, tales como ε-caprolactona, son polímeros que presentan un cierto interés industrial en diversos campos, debido particularmente a su biocompatibilidad, a sus propiedades físico-químicas y a su buena estabilidad térmica hasta temperaturas de al menos 200-250 ºC.

Jérome et al. en Macromol, 2002, 35, 1190-1195 han descrito particularmente un procedimiento de preparación de estos copolímeros. Este consiste en copolimerizar la δ-valerolactona con un macrocebador que es el poli (etilenglicol)

o el monometoxipoli (etilenglicol) , en presencia de ácido clorhídrico etéreo (HCl·Et2O) en diclorometano a 0 ºC. Este procedimiento utiliza una concentración de monómeros de 3 mol.l-1, 3 equivalentes de ácido con respecto a las funciones hidroxilo del macrocebador, y los polímeros dibloques y tribloques obtenidos después de 2-3 h presentan pesos máximos Mn de 9.500 a 19.000 g/mol, con un índice de polidispersidad de 1, 07 a 1, 09.

Este procedimiento requiere emplear una cantidad de ácido, por otro lado corrosivo, relativamente elevada, que puede alterar los equipos utilizados.

Se han propuesto otros procedimientos de copolimerización catiónica de la ε-caprolactona, en los que interviene un ácido sulfónico como catalizador en lugar de ácido clorhídrico.

Tal procedimiento se ha descrito particularmente por Maigorzata Basko et al. en el Journal of Polymer Science: Parte

A: Polymer Chemistr y , Vol. 44, 7071-7081 (2006) . Este consiste en hacer reaccionar la ε-caprolactona, y eventualmente la L, L-lactida, en presencia de alcohol isopropílico y de ácido trifluorometanosulfónico (tríflico) , en el diclorometano a 35 ºC. También pueden obtenerse copolímeros de caprolactona que tengan un peso molecular Mn que varíe de 4.780 a 5.900 g/mol y un índice de polidispersidad de 1, 21 a 1, 24.

Por otro lado, la solicitud WO 2004/067602 divulga un procedimiento de (co) polimerización de lactidas y glicolidas, que como catalizador emplean trifluorometano sulfonato, en presencia de un aditivo de (co) polimerización o cocebador, que puede ser agua o un alcohol alifático, en un disolvente eventualmente clorado.

Si en el documento JP4-153 215 se describe un procedimiento que se aproxima a la presente invención, las condiciones que se describen no permiten la obtención de un índice de polidispersidad tan bajo tal como se describe en la presente invención.

Sin embargo no se sugiere que un procedimiento del tipo descrito anteriormente pueda utilizarse para preparar, en condiciones generalmente suaves y con una cinética de reacción rápida, copolímeros de lactonas, lactamas, lactidas

o glicolidas con macromonómeros utilizados ellos mismos como cebadores, pudiendo presentar los copolímeros obtenidos un peso molecular Mn elevado (eventualmente superior a 20.000 g/mol) y un índice de polidispersidad bajo (inferior o igual a 1, 5) .

La presente invención tiene así por objeto un procedimiento de preparación de un copolímero que presenta un índice de polidispersidad inferior a 1, 5 de al menos un monómero cíclico seleccionado entre: una lactona, una lactama, una lactida y una glicolida, que comprende la etapa que consiste en hacer reaccionar dicho monómero cíclico con un cebador polimérico, en presencia de un compuesto que lleva una función ácido sulfónico, caracterizado por que dicho procedimiento se realiza en un disolvente no clorado y en medio anhidro, sin emplear especies metálicas.

El procedimiento según la invención puede calificarse de organocatalítico.

Como preámbulo, se aclara que la expresión «comprendido (a) entre» utilizada en el ámbito de esta descripción debe entenderse que incluye los extremos citados.

El procedimiento según la invención comprende la reacción de una lactona, una lactama, una lactida o una glicolida con un cebador polimérico, denominado en lo sucesivo en el presente documento más simplemente «cebador». En la presente descripción por «cebador» se entiende un compuesto que comprende al menos una función hidroxilo o al menos una función tiol. El término «polimérico» se refiere a una molécula cuya estructura comprende esencialmente la repetición múltiple de unidades derivadas, efectivamente (por cualquier tipo de reacción de polimerización) o conceptualmente, de moléculas de peso molecular más bajo. Ese término también engloba tanto a los polímeros (macromoléculas) como a los oligómeros, teniendo estos últimos un peso molecular más bajo que el de los primeros.

Por «copolímero» se endiente, en particular, un polímero derivado de al menos dos especies diferentes de monómeros o macromonómeros, en la que al menos una se selecciona entre una lactona, una lactama, una lactida o un glicolida (denominado en lo sucesivo en el presente documento más simplemente «monómero cíclico») y la otra se obtiene del cebador polimérico.

Son ejemplos de lactonas las que comprenden más particularmente las β-, γ-, δ-, y ε-lactonas saturadas o insaturadas sustituidas o no, que comprenden de 4 a 12 átomos de carbono, tales como la ε-caprolactona, la δvalerolactona, la β-butirolactona y la γ-butirolactona. Para una utilización en la presente invención se prefiere la εcaprolactona. Particularmente esta puede obtenerse por oxidación de Baeyer-Villiger de la ciclohexanona con el ácido peracético.

Son ejemplos de lactamas las que comprenden más particularmente las β-, γ-, δ-, y ε-lactamas saturadas o insaturadas, sustituidas o no sustituidas, que incluyen de 4 a 12 átomos de carbono, tales como la caprolactama, la pirrolidinona, la piperidona, la enantolactama y la laurinlactama. Para una utilización en la presente invención se prefiere la caprolactama. Esta puede obtenerse a partir de ciclohexanoxima, por transposición de Beckmann, y conduce por polimerización a la policaprolactama o Nylon-6® .

Las lactidas utilizadas en la presente invención pueden presentarse en forma racémica, enantioméricamente pura o meso.

La concentración de monómero cíclico en el medio de reacción puede variar en cierta medida. Así se ha demostrado que, para un grado de polimerización próximo a 40, una concentración elevada de monómero permitiría un mejor control del cebado de la polimerización por el cebador y por tanto un mejor control de la polimerización. Por el contrario, en el caso de grados de polimerización más elevados (particularmente superiores a 100) , un medio más diluido en monómeros puede volverse más favorable para un mejor control. Como ejemplo, la concentración en monómero cíclico en el medio de reacción puede variar de 0, 01 a 9 y preferentemente de 0, 45 a 3 mol/l, incluso de 0, 45 a 2, 7 mol/l.

El cebador puede ser un oligómero o un polímero mono-o polihidroxilado, particularmente seleccionado entre: los (alcoxi) polialquilenglicoles, tales como el (metoxi) polietilenglicol (MPEG/PEG) , el polipropipilenglicol (PPG) y el politetrametilenglicol (PTMG) ; los poli (alquil) alquileno adipato dioles tales como el poli (2-metil-1, 3-propilen adipato) diol (PMPA) y el poli (1, 4-butilen adipato) diol (PBA) ; los polidienos eventualmente hidrogenados, αhidroxilados o α-ω-dihidroxilados tales como el polibutadieno α, γ-dihidroxilado o el poliisopreno α, ω-dihidoxilado; los polialquilenos mono-o polihidroxilados tales como el poliisobutileno mono-o polihidroxilado; las polilactidas que contienen funciones hidroxilo terminales; los polihidroxialcanoatos tales como el poli (3-hidroxibutirato) y el poli (3hidroxivalerato) ; los polisacáridos modificados o no tales como almidón, quitina, quitosano, dextrano y celulosa y sus mezclas.

Como variante, el cebador puede ser un oligómero o un polímero que lleva una o varias funciones diol, tal como los poliestirenos α-tiolados o α, ω-tiolados, los poli (met) acrilatos α-tiolados o α, ω-tiolados, los polibutadienos α-tiolados... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de un copolímero que presenta un índice de polidispersidad inferior a 1, 5 de al menos un monómero cíclico seleccionado entre: una lactona, una lactama, una lactida y una glicolida, que comprende la etapa que consiste en hacer reaccionar dicho monómero cíclico con un cebador polimérico, en presencia de un compuesto que lleva una función de ácido sulfónico, caracterizado por que dicho procedimiento se realiza en un disolvente no clorado y en medio anhidro, no empleando especies metálicas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la lactona se selecciona entre: ε-caprolactona, δvalerolactona, β-butirolactona y γ-butirolactona.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la lactona es la ε-caprolactona.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la lactama se selecciona entre: caprolactama, enantolactama, laurinlactama, pirrolidininona y piperidona.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el monómero cíclico se selecciona entre: las lactidas en forma racémica, enantioméricamente pura o meso, y la glicolida.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el cebador polimérico es un polímero que comprende al menos una función hidroxilo.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que el cebador polimérico es un oligómero o un polímero mono-o polihidroxilado seleccionado entre: (alcoxi) polialquilenglicoles; poli (alquil) alquileno adipato dioles; polidienos α-hidroxilados o α-ω-dihidroxilados, eventualmente hidrogenados; polialquilenos mono-o polihidroxilados; polilactidas que contienen funciones hidroxilo terminales; polihidroxialcanoatos; polisacáridos modificados o no; y sus mezclas.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que el polímero que comprende al menos una función hidroxilo se selecciona entre (metoxi) polietilenglicol, polipropilenglicol, politetrametilenglicol, poli (2-metil-1, 3-propileno adipato) diol, poli (1, 4-butileno adipato) diol, polibutadieno α, ω-dihidroxilado, poliisopreno α, ω-dihidoxilado; poliisobutileno mono-o polihidroxilado, poli (3-hidroxibutirato) , poli (3-hidroxivalerato) , almidón, quitina, quitosan, dextrano, celulosa y sus mezclas.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el cebador polimérico es un polímero que comprende al menos una función tiol.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que el cebador polimérico se selecciona entre: poliestirenos α-tiolados o α, ω-tiolados, poli (met) acrilatos α-tiolados o α, ω-tiolados, polibutadienos α-tiolados o α, ωtiolados y sus mezclas.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el cebador polimérico es un co-oligómero o un copolímero vinílico de la familia de los polímeros acrílicos, metacrílicos, estirénicos o diénicos, que resulta de una copolimerización entre monómeros acrílicos, metacrílicos, estirénicos o diénicos, que resultan de una co-polimerización entre monómeros acrílicos, metacrílicos, estirénicos o diénicos y monómeros funcionales que presentan un grupo hidroxilo.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que el compuesto que lleva una función ácido sulfónico es un compuesto de fórmula R-SO3H en la que R indica:

- un grupo alquilo lineal que incluye de 1 a 20 átomos de carbono o un grupo alquilo ramificado o cíclico que incluye de 3 a 20 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o mas sustituyentes seleccionados independientemente entre grupos oxo y halo, tales como, por ejemplo, flúor, cloro, bromo o yodo, o

- un grupo arilo eventualmente sustituido por al menos:

• un sustituyente alquilo lineal que incluye de 1 a 20 átomos de carbono o un grupo alquilo ramificado o cíclico que incluye de 3 a 20 átomos de carbono, estando dicho sustituyente alquilo en sí mismo eventualmente sustituido por al menos un grupo halogenado seleccionado entre flúor, cloro, bromo o yodo o por un grupo nitro, o

• un grupo halogenado seleccionado entre flúor, cloro, bromo o yodo, o

• un grupo nitro

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que el compuesto que lleva una función ácido

sulfónico es el ácido (trifluoro) metanosulfónico o el ácido paratolueno sulfónico.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que la proporción molar del monómero cíclico con respecto al cebador polimérico varía de 5 a 500, preferentemente de 10 a 200 y más preferentemente de 40 a 100.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que se realiza en un disolvente aromático no clorado tal como tolueno, etilbenceno o xileno.

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que la proporción molar del compuesto que lleva una función ácido sulfónico con respecto a cada función hidroxilo o tiol del cebador polimérico es de 1.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por que se realiza a una temperatura que varía de 25 ºC a 50 ºC.