Способ получения сложных полиэфиров Советский патент 1991 года по МПК C08G63/08 

Изобретение относится к синтезу био- деструктируемых полимеров медицинского назначения на основе гликолида и лактида, которые могут быть использованы для изготовления рассасываемых хирургических нитей, штифтов для остеосинтеза переломов костей и других изделий, биодеструктирую- щих в живом организме без образования токсичных продуктов.

Цель изобретения - упрощение технологии получения высокомолекулярного полимера, не содержащего токсичных примесей, и пригодного для изготовления высокопрочных биодеструктирующих изделий медицинского назначения.

Гликолевая и молочная кислоты, а также их линейные димеры и олигомеры, присутствующие в сыром гликолиде и лактиде в виде примесей, вызывают существенное снижение молекулярной массы образующихся полимеров, что делает их непригодными для изготовления биодеструктируемых изделий медицинского назначения.

Твердое неорганическое соединение кальция при взаимодействии с расплавом мономеров нейтрализует примеси органических кислот, химически связывая их в виде солей кислот или их олигомерных производных. Температура этого взаимодействия незначительно превышает температуру плавления мономеров, например для гликолида она равна 90°С, для лактида 130°С. При этом одновременно происходит формирование каталитического комплекса, который после повышения температуры реакционной смеси до 140-160°С способен инициировать процесс полимеризации лактонов.

Время обработки мономеров соединением кальция составляет 30-60 мин и зависит от начального содержания органической кислоты в мономере и молярного соотношения Са и органической кислоты. Последняя величина колеблется от 3,0 до 5.0 в зависимости от природы соединения кальция. В

ел

С

о

00 СЛ Ч) СЛ

N3

качестве акцептора активных примесей используют оксид кальция, гидроксид кальция или гидрид кальция.

Специальными опытами показано, что остаточное содержание органических кислот в мономерах после такой обработки не превышает 5 10 моль/л, что позволяет получать на их основе высокомолекулярные полимеры с волокнообразующими свойствами.

При температуре предварительной обработки (90-130°С) не имеет место образование полимеров. Полимеризацию гликолида и лактида после обработи и приготовления катализатора проводят в расплаве в интервале 140-220°С.

П р и м е р 1. А. 10,0 г гликолида-сырца, содержащего по данным потенциометриче- ского титрования 5,0 10 моль/лгликоле- вой кислоты, помещают в стеклянную ампулу и добавляют к нему такое количество СаО, чтобы молярное отношение Са:СООН было равно 4,0. Смесь вакуумируют (Рост -0,01 мм рт.ст.), прогревают при 90°С в течение 1 ч, при этом содержание гликолевой кислоты понижается до 4,0 моль/л. Далее температуру поднимают до 160°С и проводят полимеризацию гликолида под действием приготовленного катализатора. Выход кристаллического полигликолида с волокнообразующими свойствами 98,4% за 1ч.

Б. Для сравнения аналогичный опыт проводят по известному способу. Для этого 10,0 г гликолида-сырца загружают в токе аргона в предварительно откачанный сосуд для перекристаллизации, добавляют необходимое количество осушенного этилацета- та и последовательно проводят такое число перекристаллизации, которое необходимо для получения кондиционного мономера. После четырех циклов перекристаллизации содержание гликолевой кислоты в мономере понизилось с 5,0 до 4,5 моль/л, что вполне достаточно для получения высокомолекулярного полимера. Выход очищенного мономера 45%.

К 1,0 г очищенного гликолида в токе аргона добавляют SnCte 2Н20 в таком количестве, чтобы его концентрация составила 1,0 моль/л, смесь вакуумируют (Рост. - 0,01 мм рт.ст.) и проводят полимеризацию в расплаве при 160°С в течение 1 ч. Выход кристаллического полигликолида с волокнообразующими свойствами 57%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет вдвое снизить потери мономера при очистке и получить высокомолекулярный полимер с волокнообразующими свойствами без участия токсичных соединений тяжелых металлов.

П р и м е р 2. А. По примеру 1А проводят полимеризацию лактида. Для этого 10,0лак™да-сырца, содержащего 15,0 моль/л молочной кислоты, смешивают с СаО при молярном отношении Са:СООН 3,0. Смесь прогревают в вакууме (Рост. 0,01 мм рт.ст.) в течение 1 ч при 130°С. Содержание молочной кислоты при этом понижается до 4,5 10 моль/л (по данным потенциомет- рического титрования). Далее температуру поднимают до 160°С и полимеризуют лактид под действием сформированного

катализатора в течение 1 ч. Выход высокомолекулярного полимера 55%.

Б. Для сравнения аналогичный опыт проводят по примеру 1Б. Для этого 10,0 г dj-лактида-сырца, содержащего 15,0

моль/л молочной кислоты, подвергают перекристаллизации из горячего раствора эти- лацетата по известному способу. После четырех циклов перекристаллизации остаточное содержание молочной кислоты в лак-гиде 4,6 моль/л, выход очищенного мономера 50%.

К 1,0 г очищенного d.l-лактида добавляют SnCl2 2Н20 (концентрация 1,0 моль/л) и проводят полимеризацию в расплаве при 160°С о течение 1 ч. Выход высокомолекулярного полимера - 36%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет вдвое сократить потери мономера и получить высокомолекулярный полилактид без участия токсичных катализаторов на основе тяжелых металлов.

П р и м е р 3. По примеру 1А проводят полимеризацию гликолида в присутствии Са (ОН2) при молярном отношении Са:

СООН 4,0. После предварительного выдерживания смеси Са(ОН)2 с расплавленным мономером в течение 0,5 ч остаточное содержание гликолевой кислоты 4,2 моль/л. Выход кристаллического полигликолида с волокнообраэующими свойствами 88% при 160°Сза 1 ч.

П р и м е р 4. По примеру 2А проводят полимеризацию d.l-лактида при молярном отношении Са(ОН)2: молочная кислота, равном 3.0. Остаточное содержание молочной кислоты после предварительного выдерживания в расплаве смеси лактида и Са (OH)z и приготовления катализатора составляет 4,0 10 моль/л Выход высокомолекулярного попилактида 48% при 160°С за 1 ч.

П р и м е р 5. По примеру 1А проводят полимеризацию гликолида а присутствии СаН2 при молярном отношении CaiCOOH - 5,0. Остаточное содержание гликолевой

кислоты после предварительного выдерживания в расплаве смеси СаН2 с гликолидом в течение 0,5 ч составляет 4,4 1(Г3 моль/л. Выход кристаллического волокнообразую- щего полимера равен 48% за 1 ч при 160°С.

П р и м е р 6. По примеру 2А проводят полимеризацию d.l-лактида в присутствии СаН2 при молярном отношении Са:СООН - - 4,0. После предварительного выдерживания в расплаве при 130°С в течение 1 ч смеси СаН2 и лактида остаточное содержание молочной кислоты равно 4,7 1(Г3 моль/л. Выход высокомолекулярного полимера 46,7% за 1 ч при 160°С.

П р и м е р 7. По примеру 1А проводят совместную полимеризацию эквимо- лярных количеств гликолида и d,l-лактида и присутствии СаО при молярном отношении Са:СООН 4,0. После выдерживания в течение 1 ч расплавленной смеси мономеров с СаО при 130°С суммарное остаточное содержание органических оксикислот в реакционной смеси составляет 4,6 10 моль/л. Далее температуру смеси поднимают до 160°С и сополимеризуют гликолид и лактид под действием приготовленного катализатора. Выход высокомолекулярного сополимера 78% за 6 ч при 160°С.

П р и м е р 8. По примеру 7 проводят сополимеризацию 75 мол.% гликолида и 25 мол.% лактида в присутствии Са(ОН)2 при молярном отношении Са:СООН 3,0. Остаточное содержание органических кислот после выдерживания в расплаве смеси мономеров с Са(ОН)2 при 100°С в течение 1 ч равно 4,5 10 моль/л. Выход высокомолекулярного волокнообразующего сополимера89% за 6 ч при 160°С.

П р и м е р 9. По примеру 7 проводят сополимеризацию 25 мол.% гликолида и 75 мол.% d.l-лактида в присутствии СаНг при молярном отношении Са:СООН 5,70. Остаточное содержание органических кислот после выдерживания в расплаве при 130°С в течение получаса смеси мономеров с CaHz составляет 4,8 моль/л. Выход высокомолекулярного сополимера 65% за 6 ч при

160°С.

Формула изобретения Способ получения сложных полиэфиров путем полимеризации или сополимеризации гликолида и лактида в массе в присутствии катализатора при 160°С, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии получения высокомолекулярного полимера, не содержащего токсичных

примесей и пригодного для изготовления высокопрочных, биодеструктируемых изделий медицинского назначения, расплав мономера или смеси мономеров, содержащих (1-15) х 10 моль/л оксикислот, предварительно выдерживают с оксидом, гидрокси- дом или гидридом кальция в течение 0,5-1,0 ч при молярном соотношении Са:СООН - 3,0:5,0 и 90-130°С.

Изобретение относится к созданию би- одеструктируемых полимеров медицинского назначения на основе гликолида и лакти- да. Изобретение позволяет получить эти полимеры по упрощенной технологии за счет того, что расплав лактида или гликолида или их смеси, содержащих (1-15) 10 мол/л оксикислот, выдерживают с оксидом, гидроксидом или гидридом кальция в течение 0,5-1,0 ч при молярном отношении Са СООН 3.5 и 90-130°С с последующей полимеризацией смеси при 160-220°С в массе