三亞甲基碳酸酯(TMC)的合成

李紅梅，趙成如，閆 元

(1.山東省醫(yī)療器械研究所，山東濟南250100;2.河南豫光金鉛股份公司檢測中心，河南濟源454650)

聚三亞甲基碳酸酯(PTMC)是一類無毒具有良好生物相容性、生物可降解的生物醫(yī)用材料，同時由于它在體溫下具有一定彈性和良好的機械加工性能，已廣泛用于降解縛扎器件，藥物控釋，體內(nèi)植入材料等領(lǐng)域［1～3］.聚三亞甲基碳酸酯由三亞甲基碳酸酯單體開環(huán)聚合制備而成，因此合成三亞甲基碳酸酯至關(guān)重要.三亞甲基碳酸酯的制備方法很多，本文對合成方法進行了歸納.三亞甲基碳酸酯(TMC)和聚三亞甲基碳酸酯(PTMC)的結(jié)構(gòu)式如下.

1 三亞甲基碳酸酯(TMC)的合成方法

1.1 1，3－丙二醇和碳酸二乙酯反應(yīng)生成三亞甲基碳酸酯(TMC)［4］圓底瓶上裝一個分餾柱，加入1，3－丙二醇、碳酸二乙酯、甲苯、金屬鈉、DBTL(二丁基二月桂酸錫)，在油浴上加熱至回流，通過分餾柱蒸出乙醇，減壓下除去溶劑和過量的碳酸二乙酯，殘留物中加入對甲苯磺酸，減壓蒸餾1 h，加入錫粉，再減壓蒸餾，收集餾分，冷卻后得到白色固體，粗產(chǎn)物用THF－乙醚混合溶劑重結(jié)晶，得白色固體，mp:45～46℃.

1.2 1，3－丙二醇和碳酸二乙酯在鈉的催化下生成三亞甲基碳酸酯(TMC)［5］1，3－丙二醇和碳酸二乙酯，適量鈉，加熱直至鈉完全溶解，130℃回流4 h，然后蒸出乙醇和過量的碳酸二乙酯，蒸餾油狀物溶解在苯中，水洗，氯化鈣干燥，然后過濾，蒸醇溶劑，真空蒸餾蒸出TMC，無水乙醚重結(jié)晶.

1.3 1，3－丙二醇和氯甲酸乙酯反應(yīng)生成三亞甲基碳酸酯(TMC)［6］圓底燒瓶中，依次加入1，3－丙二醇，氯甲酸乙酯和四氫呋喃(THF)，冰鹽浴冷卻，攪拌下加入三乙胺，室溫繼續(xù)反應(yīng)，過濾除去三乙胺鹽酸鹽，濾液濃縮后加入過量無水乙醚.析出白色晶體，過濾，濾餅用混合溶劑(THF:乙醚=1∶3)重結(jié)晶.真空干燥至恒重，得白色晶體，產(chǎn)率74.6%.

1.4 1，3－丙二醇和光氣在氮氣保護下生成三亞甲基碳酸酯(TMC)［7］在一個套有螺旋加熱管(體積21.4 mL)的垂直玻璃管(直徑2 cm，長22 cm，體積49.7 mL)中裝有電子加熱管，4 g 1，3－丙二醇15 min加入到加熱管中(維持溫度325℃)和15 min通入15 g光氣，同時，以25 mL?min－1的速度通入氮氣，光氣和1，3－丙二醇以氣體狀態(tài)在加熱管上進行反應(yīng).反應(yīng)完畢后，冷卻，THF－乙醚混合溶劑重結(jié)晶.

1.5 1，3－丙二醇和尿素反應(yīng)生成TMC［8］1，3－丙二醇和尿素，適量氧化鋅做催化劑，加熱直至氧化鋅完全溶解，130℃回流4 h，接一個吸收裝置，回收氨氣，真空蒸餾蒸出三亞

甲基碳酸酯，無水乙醚重結(jié)晶.

1.6 PTMC降解成TMC［8］圓底燒瓶中，加入聚三亞甲基碳酸酯，接上真空，油浴加熱12 h，再減壓蒸餾，收集餾分，冷去后得到白色固體，然后用THF－乙醚混合溶劑重結(jié)晶，的白色固體，mp:45～46℃.

2 討論

第一種方法是第二種方法的改進，其中采用DBTL和金屬鈉作酯交換催化劑，再加入對甲苯磺酸催化，生成的低聚物在錫粉的催化下高溫解聚關(guān)環(huán)得到環(huán)狀碳酸酯(TMC).該法反應(yīng)時間短，實驗操作簡單，產(chǎn)率較高，產(chǎn)物易純化并能達到聚合的要求.第三種方法原料簡單，試劑種類少，試驗操作簡單，產(chǎn)率較高.第四、五種方法原料簡單，試驗操作復(fù)雜，產(chǎn)率較低，不適合大生產(chǎn).而第六種方法是將聚三亞甲基碳酸酯解聚得到三亞甲基酸酯，只是三亞甲酸碳酸酯的一種合成方法，沒有實際意義.

總之，目前較多采用第一種和第三種主法來合成三亞甲基碳酸酯.

［1］ Zhu KJ，Hendren RW，Jensen K.Synthesis，properties，and biodegradation of poly(1，3－trimethylene carbonate)［J］.Macromolecules，l991，24(8):1736－1740.

［2］ Zhu KJ，Hendren RW，Jensen K，et al.Synthesis，properties，and biodegradation of poly(1，3－trimethylene carbonate)Ⅱ［J］.Macromolecules，1992，25(2S):3736.

［3］ Grijpma DW，Kroeze E，Nijenhuis AJ，et al.Poly(L－lactide)crosslinked with spiro－bis－dimethylene－carbonate［J］.Polymer，1993，34(7):1496－1503.

［4］ 曲凡歧，楊偉，戴志群，等.環(huán)狀碳酸酯錫粉催化開環(huán)聚合［J］.武漢大學學報(理學版)，2001，47(4):389－392.

［5］ Searles S，Hummel DG，Nukina S，et al.Catalytic decompositon of carbonate esters of 1，－3－diols［J］.J Am Chem Soc，1960，82(11):2928－2931.

［6］ Ariga T，Takata T，Endo T.Cationic ring－opening polymerization of cyclic carbonates with alkyl halides to yield polycarbonate without the ether unit by suppression of elimination of carbon dioxide［J］.Macromolecules，1997，30(4):737－744.

［7］ Bowman MP，Kreutzbevger CB.Method of making trimethylene carbonate:US，6580001 B1［P］.2003－06－17.

［8］ Corbin DR，Dicosmo R，Drysdale NE，et al.Hydrotalcite catalyzed polymerization of trimethylene carbonate:US， 2009/0143563 A1［P］.2010－06－04.