Procedimiento de preparación de polilactonas y polilactamas.

Procedimiento de preparación de una polilactona o polilactama,

que comprende la etapa que consiste en hacerque una lactona o lactama reaccione con un iniciador, caracterizado por que el iniciador se selecciona entre laisosorbida, el xilitol, el manitol, el maltitol, el eriltritol, la fructosa, la ribosa y la glucosa, el metano tiol, el n-propilmercaptano, el isopropil mercaptano, el butil mercaptano, el pentil mercaptano, el n-octil mercaptano, el t-nonilmercaptano, el n-dodecil mercaptano, el t-dodecil mercaptano, el 2-mercaptoetanol, el 2-(4-metilciclohex-3-enil)propano-2-tiol y sus mezclas, llevándose a cabo dicho procedimiento en un disolvente aromático no clorado, enpresencia de un ácido sulfónico de fórmula R-SO3H en la que R designa:

- un grupo alquilo lineal que contiene entre 1 y 20 átomos de carbono o un grupo alquilo ramificado o cíclico quecontiene entre 3 y 20 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o varios sustitutos seleccionados deforma independiente entre unos grupos oxo y halo, como por ejemplo el flúor, el cloro, el bromo o el yodo; o

- un grupo arilo eventualmente sustituido por al menos:

• un sustituto alquilo lineal que contiene entre 2 y 20 átomos de carbono o un grupo alquilo ramificado o cíclico quecontiene entre 3 y 20 átomos de carbono, sustituyéndose a su vez eventualmente dicho sustituto alquilo por almenos un grupo halogenado seleccionado entre el flúor, el cloro, el bromo o el yodo o por un grupo nitro; o

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

• un grupo nitro; o

• un grupo CR1R2R3 en el que R1 designa un átomo de halógeno y R2, R3 designan de forma independiente unátomo de hidrógeno o un átomo de halógeno.

Procedimiento de preparación de polilactonas y polilactamas La presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de homopolímeros de lactonas y de lactamas.

Las policaprolactonas son unos polímeros que presentan un indudable interés industrial en diferentes sectores, a causa en particular de su biocompatibilidad, de sus propiedades físico-químicas y de su buena estabilidad térmica hasta temperaturas de al menos 200-250 ºC.

Tradicionalmente, la preparación de homopolímeros por apertura de anillo utiliza a unos mecanismos de polimerización aniónica o unos mecanismos de polimerización por coordinación o inserción. Estas polimerizaciones se inician principalmente con unos compuestos metálicos como los alquil o aril alcalinos (en el caso de la polimerización aniónica) , o los alcoholatos metálicos (en el caso de la polimerización por coordinación/inserción) . Entre estos últimos, se pueden citar los derivados del aluminio, del estaño, del zinc, del hierro, del escandio, del titanio o del itrio. Los derivados metálicos pueden ayudar eventualmente al ataque del alcoholato en el monómero mediante coordinación de la función reactiva del ciclo (función éster o amida respectivamente en los casos de lactonas o lactamas) . Penczek y otros describen en Macromol. SymP, 128, págs. 241-254 (1998) la preparación de poliésteres por apertura de anillo en presencia de alcoholatos de aluminio. En 2000, Hawker y otros proponen la apertura de lactamas mediante compuestos de estaño, titanio y de magnesio (Macromol. SymP, 157, págs. 71-76 (2000) ) . En 2002, Jérôme y otros describen la preparación de polilactonas y polilactidas por apertura de anillo por medio de alcoholatos de dialquil aluminio (Macromol. SymP, 177, págs. 43-59 (2002) ) . Más recientemente, las patentes JP2005042059 y JP2005042058 reivindican el uso de derivados del titanio (tetraisopropóxido de titanio) como catalizadores metálicos de apertura de anillo de ε-caprolactona.

Sin embargo, la presencia de compuestos metálicos utilizados en estos procedimientos de polimerización puede tener un efecto nefasto sobre la estabilidad y/o los rendimientos de los polímeros sintetizados debido a potenciales interacciones con la matriz polimérica o con otros elementos que entran en la formulación en la aplicación. También es bien sabido que las sales metálicas catalizan la degradación de matrices poliméricas como el policarbonato durante su aplicación, o no son deseables cuando estos polímeros se utilizan en aplicaciones biomédicas.

Resulta, por lo tanto, necesario operar una etapa de purificación del medio reactivo final para eliminar los restos metálicos residuales. Esta etapa de tratamiento post-polimerización es especialmente delicada y puede resultar cara para una eficacia a menudo discutible.

Se han propuesto por tanto algunos procedimientos alternativos que no utilizan catalizadores metálicos. Estos procedimientos utilizan unos ácidos que desempeñan la función de catalizador al activar la función reactiva del monómero (función éster o amida respectivamente en los casos de lactonas o lactamas) . Estos mecanismos de polimerización catiónica permiten por tanto prescindir del uso de compuestos organometálicos en el medio reactivo.

En particular, Endo y otros, Macromol, 2000, 33, págs. 4.316-4.320 y Jérôme y otros, Macromol, 2002, 35, págs. 1.190-1.195 han sugerido polimerizar la ε-caprolactona en presencia de ácido clorhídrico eterado (HCI•Et2O) y de n-butanol en el diclorometano a 25 ºC. Los primeros autores utilizan una concentración de monómero de 1 mol.l-1, hasta 5 equivalentes de ácido con respecto al alcohol, y obtienen tras 24 h unos polímeros con unas masas máximas Mn de 10.300 g/mol (medida mediante cromatografía de permeación de gel, o CPG) , con un índice de polidispersidad de 1, 15. Los segundos autores utilizan una concentración de monómero de 4 mol.l-1, 3 equivalentes de ácido con respecto al alcohol, y los polímeros que obtienen tras 29 h presentan unas masas máximas Mn de 11.000 g/mol (es decir, de aproximadamente 20.000 con una calibración de poliestireno) y un índice de polidispersidad de 1, 25.

En la literatura, únicamente se han sintetizado de acuerdo con el procedimiento anterior las policaprolactonas que tienen masas moleculares Mn inferiores a 15.000 g/mol. Además, la aplicación de este procedimiento requiere unos tiempos de reacción muy largos que afectan de forma negativa a la economía de estos procedimientos y el uso de un ácido corrosivo el cual puede alterar los aparatos que se utilizan.

Se han propuesto otros procedimientos de polimerización catiónica de ε-caprolactona, que hacen que un ácido sulfónico intervenga como catalizador en lugar del ácido clorhídrico.

Así pues, Jones y otros, Macromol, 2004, 37, págs. 9.709-9.714 han publicado la polimerización de ε-caprolactona en presencia de ácido para-toluenosulfónico y de alcohol bencílico en el tolueno a 52 ºC para conducir tras 5 h 30 a unos polímeros con una masas Mn inferiores a 9.500 g/mol con un índice de polidispersidad de 1, 61. También han utilizado ácidos n-propilsulfónicos soportados sobre sílice en las mismas condiciones, pero los polímeros obtenidos presentaban unas masas inferiores a 6.500 g/mol para unos tiempos de polimerización superiores a 27 h.

Estos procedimientos tampoco permiten preparar unas policaprolactonas con una masa molecular Mn eventualmente alta, con un bajo índice de polidispersidad. En efecto, la reacción es por lo general difícil de controlar, pudiendo producirse en particular reacciones no deseadas de transesterificación, de tal modo que no siempre es fácil obtener unos polímeros que tengan la homogeneidad de longitud de cadena esperada. Estos procedimientos presentan, además, el inconveniente de tener que realizarse en caliente, lo que puede resultar perjudicial para su economía.

Maigorzata Basko y otros han descrito otro procedimiento de homopolimerización de caprolactona en Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistr y , vol. 44, págs. 7.071-7.081 (2006) . Este consiste en hacer que la ε-caprolactona reaccione en presencia de alcohol isopropílico y de ácido trifluorometanosulfónico (tríflico) , en el diclorometano a 35 ºC. De este modo se puede obtener una policaprolactona con una masa molecular Mn de 3.100 g/mol y un índice de polidispersidad de 1, 05. Aunque este procedimiento permite limitar las reacciones de transesterificación, sin embargo presenta el inconveniente de tener una cinética demasiado lenta, en particular para las grandes masas moleculares Mn.

Sería, por lo tanto, interesante disponer de un nuevo procedimiento que permita preparar policaprolactonas y también otras polilactonas y polilactamas con un bajo índice de polidispersidad, que tengan eventualmente una elevada masa molecular Mn, de acuerdo con un procedimiento económico que implique en particular unos cortos tiempos de reacción y de preferencia una temperatura relativamente baja, y en ausencia de cualquier rastro de especie metálica.

Ahora bien, la solicitante ha descubierto que esta necesidad se podía satisfacer utilizando determinados ácidos sulfónicos particulares como catalizadores y llevando a cabo el procedimiento en un disolvente no clorado. Aunque el documento JP-A-600 67 446 describe un sistema de polimerización de macromonómeros de acrilato en el tolueno, este utiliza el isopropanol como iniciador y se refiere al uso de estos macromonómeros en las resinas termoendurecibles lo que no es el caso de la presente solicitud.

Así pues, la presente invención tiene por objeto un procedimiento de preparación de una polilactona o polilactama, que comprende la etapa que consiste en que una lactona o lactama reaccione con un iniciador caracterizado por que el iniciador se selecciona entre la isosorbida, el xilitol, el manitol, el maltitol, el eritritol, la fructosa, la ribosa y la glucosa, el metano tiol, el n-propil mercaptano, el isopropil mercaptano, el butil mercaptano, el pentil mercaptano, el n-octil mercaptano, el t-nonil mercaptano, el n-dodecil mercaptano, el t-dodecil mercaptano, el 2-mercaptoetanol, el 2- (4-metilciclohex-3-enil) propano-2-tiol y sus mezclas, llevándose a cabo dicho procedimiento en un disolvente aromático no clorado, en presencia de un ácido sulfónico de fórmula R-SO3H en la que R designa:

-un grupo alquilo lineal que contiene entre 1 y 20 átomos de carbono o un grupo alquilo ramificado o cíclico que

contiene entre 3 y 20 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o varios sustitutos seleccionados de forma independiente entre los grupos oxo y halo, como por ejemplo el flúor, el cloro, el bromo o el yodo;... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de una polilactona o polilactama, que comprende la etapa que consiste en hacer que una lactona o lactama reaccione con un iniciador, caracterizado por que el iniciador se selecciona entre la isosorbida, el xilitol, el manitol, el maltitol, el eriltritol, la fructosa, la ribosa y la glucosa, el metano tiol, el n-propil mercaptano, el isopropil mercaptano, el butil mercaptano, el pentil mercaptano, el n-octil mercaptano, el t-nonil mercaptano, el n-dodecil mercaptano, el t-dodecil mercaptano, el 2-mercaptoetanol, el 2- (4-metilciclohex-3-enil) propano-2-tiol y sus mezclas, llevándose a cabo dicho procedimiento en un disolvente aromático no clorado, en presencia de un ácido sulfónico de fórmula R-SO3H en la que R designa:

-un grupo alquilo lineal que contiene entre 1 y 20 átomos de carbono o un grupo alquilo ramificado o cíclico que contiene entre 3 y 20 átomos de carbono, eventualmente sustituidos por uno o varios sustitutos seleccionados de forma independiente entre unos grupos oxo y halo, como por ejemplo el flúor, el cloro, el bromo o el yodo; o

-un grupo arilo eventualmente sustituido por al menos:

• un sustituto alquilo lineal que contiene entre 2 y 20 átomos de carbono o un grupo alquilo ramificado o cíclico que contiene entre 3 y 20 átomos de carbono, sustituyéndose a su vez eventualmente dicho sustituto alquilo por al menos un grupo halogenado seleccionado entre el flúor, el cloro, el bromo o el yodo o por un grupo nitro; o

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

• un grupo nitro; o

• un grupo CR1R2R3 en el que R1 designa un átomo de halógeno y R2, R3 designan de forma independiente un átomo de hidrógeno o un átomo de halógeno.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la lactona se selecciona entre: la ε-caprolactona, la δ-valerolactona, la β-butirolactona y la γ-butirolactona.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la lactona es la ε-caprolactona.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la lactama se selecciona entre: la caprolactama, la enantolactama, la laurinlactama, la pirrolidinona y la piperidona.

5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que se realiza en un medio anhidro.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el ácido sulfónico es el ácido (trifluoro) metano sulfónico.

7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la fracción molar de la lactona o lactama en el iniciador va de 5 a 500, de preferencia de 10 a 200 y, de manera más preferente, de 40 a 100.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el disolvente no clorado es un disolvente aromático como el tolueno, el etilbenceno o el xileno.

9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la fracción molar del ácido sulfónico de fórmula R-SO3H en cada función hidroxilo o tiol del iniciador es de 1.

10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que se lleva a cabo a una temperatura que va de 20 a 105 ºC, de manera más preferente de 25 ºC a 65 ºC y, mejor aún, de 25 ºC a 50 ºC.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que no utiliza ninguna especie metálica.