CN107001614B

CN107001614B - (全)氟聚醚的两性离子衍生物

Info

Publication number: CN107001614B
Application number: CN201580062968.XA
Authority: CN
Inventors: P.A.瓜尔达; S.A.丰塔纳
Original assignee: Solvey Special Polymer Italy Ltd
Current assignee: Solvey Special Polymer Italy Ltd
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2020-01-21
Anticipated expiration: 2035-11-18
Also published as: US10414861B2; JP6660952B2; CN107001614A; JP2017534735A; EP3221382B1; US20180312631A1; EP3221382A1; WO2016079195A1

Abstract

在此披露了包含具有两个末端的(全)氟聚醚链的(全)氟聚醚聚合物，其中一个或两个末端包含在一个或两个聚合物末端的一个或多个两性离子基团；其制造方法及其用途。这些聚合物可以特别用于保护与生物流体或含有生物材料的流体接触的材料免于受到其中含有的有机化合物的污染。

Description

(全)氟聚醚的两性离子衍生物

本申请要求于2014年11月19日提交的欧洲申请号14193942.1的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及(全)氟聚醚(PFPE)的两性离子衍生物，具体地涉及PFPE的单官能和双官能两性离子衍生物、涉及其制造方法以及此类衍生物的用途。

背景技术

(全)氟聚醚(PFPE)是包含直链或支链的完全或部分氟化的聚氧亚烷基链的氟化的聚合物，该聚氧亚烷基链含有具有至少一个链状醚键和至少一个氟烷部分的重复单元。最普遍已知的PFPE可以通过均聚六氟环氧丙烷(HFPO)或2,2,3,3-四氟氧杂环丁烷和通过光氧化四氟乙烯(TFE)和/或六氟丙烯(HFP)来获得。

PFPE可分为非官能的和官能的：前者包含其末端带有(全)卤烷基的PFPE链；而后者包含具有至少两个末端的PFPE链，其中至少一个末端包含官能团。官能的PFPE，特别是单官能和双官能PFPE(即包含具有两个末端的PFPE链的那些，其中一个或两个末端带有官能团)，具有多种工业用途，这些用途取决于该PFPE链的结构和分子量以及该官能团的性质。例如，单官能和双官能PFPE用作在润滑剂组合物、涂料组合物中的成分或添加剂用于赋予基材疏水/疏油性，或用作中间体或结构单元用于制造其他聚合物。

在官能PFPE中，带有两性离子基团的那些是本领域已知的。

例如，US 6225367 B(诺华公司(NOVARTIS AG))01.05.2001涉及包含一个或多个PFPE单元，特别是CF₂CF₂O和CF₂O单元，以及一个或多个不同的带电单元(包括两性离子单元)的聚合物、其制造方法以及由此类聚合物构成的模制品。这些聚合物可用于制造生物医学装置，特别是用于眼科装置。在此文献中披露的聚合物例如通过将包含至少一个PFPE单元的一种或多种大分子单体与可能包含两性离子基团的至少一种可聚合带电单体或其前体共聚而获得。然而，说明书和实例仅是指含有多于一个PFPE单元的PFPE大分子单体。

US 2001037001 A(诺华公司)01.11.2011涉及可通过以下方式获得的可交联共聚物：

(a)在具有官能团的链转移剂的存在下将至少一种具有一个烯键式不饱和双键的亲水单体与至少一种包含两个或多个烯键式不饱和双键的交联剂共聚；并且

(b)使所得共聚物的一个或多个官能团与具有烯键式不饱和基团的有机化合物反应。

合适的交联剂是全氟烷基聚醚，例如具有下式的大分子单体：

Q-(PFPE-L)_n-1-PFPE-Q

其中：

-Q是可交联基团；

-L是能够与羟基反应的二官能部分；

-n等于或大于1；并且

-PFPE是具有下式的全氟化的聚醚：

-OCH₂CF₂O(CF₂CF₂O)_x(CF₂O)_yCF₂CH₂O-

待与该交联剂反应的合适的亲水单体包括包含两性离子取代基的单-烯键式不饱和化合物。

在此文献中披露的可交联共聚物据说可用于制造生物医学模制品，特别是眼科模制品，像隐形眼镜。

US 2005228120A(联邦科学与工业研究(COMMW SCIENT&IND RES))13.10.2013尤其披露了包含一个或多个大分子单体PFPE单元(特别是由CF₂CF₂O和CF₂O单元组成的直PFPE链)和一个或多个带电单元(包括可包含在脂肪族、脂环族或杂环部分中的两性离子单元)的聚合物。

CHAN,G.Y.N.等人的“提高用于眼科应用的多孔全氟聚醚的生物相容性的途径(Approaches to improving the biocompatibility of porous perfluoropolyethersfor ophthalmic applications)”，生物材料(Biomaterials)，2006，第27卷，第8期，第1287-1295页披露了(第1288页，段落(par.)“全氟聚醚(PFPE)膜制备(Perfluoropolyether(PFPE)membrane preparation)”)用于通过光共聚两性离子单体和PFPE大分子单体(包含可聚合基团)制备PFPE膜的方法。因此，这些聚合物膜含有较多PFPE单元和较多两性离子单元。

上述文献均没有披露包含一个在链的一端或两端具有两性离子基团的PFPE链的单或双官能PFPE。

WO 2010/009191(3M创新有限公司(3M INNOVATIVE PROPERTIES COMPANY))披露了具有带有低数目(例如最高达4个)连续全氟化的碳原子的部分氟化的聚醚基团和/或完全氟化的聚醚基团的化合物。这些化合物例如作为表面活性剂或表面处理可能是有用的。

发明概述

本发明涉及(全)氟聚醚(PFPE)的两性离子衍生物，即，涉及包含具有两个末端的PFPE链的聚合物[在下文中另外称为“聚合物(P)”]，其中一个或两个末端包含至少一个两性离子基团。优选地，该一个或两个末端包含一个两性离子基团。

为了清楚起见，聚合物(P)不包含沿着PFPE链的两性离子基团或其他官能团。

由于该PFPE链的存在和该一个或多个两性离子基团的存在，本发明的聚合物可用作对于避免受到有机化合物的污染或促进有机化合物的释放有用的组合物中(例如用于制造生物医学装置像植入物或导管的组合物中、或用于涂覆与含有有机生物材料的流体接触的基材的组合物中)的成分或添加剂。

通用定义、符号和缩写

在本说明书当中：

-术语“(全)氟聚醚”代表完全或部分氟化的聚醚；

-首字母缩写“PFPE”代表“(全)氟聚醚”；当此首字母缩写用作名词性实词时，取决于上下文它旨在呈单数或者复数的形式；

-在标识化合物、化学式或式的部分的符号或数字之前和之后的圆括号“(…)”的使用具有仅仅使那些符号或数字与该文本的剩余部分更好区分的目的；因此，所述圆括号还可以被省略。例如，“链(R_f)”相当于“链R_f”；

-非官能PFPE是包含具有两个末端的PFPE链的聚合物，两端均以(全)卤烷基封端；

-单官能PFPE是包含具有两个末端的PFPE链的聚合物，一个末端包含一个或多个官能团并且另一个末端以(全)卤烷基封端；在根据本发明的单官能聚合物中，该一个或多个官能团是两性离子基团；

-双官能PFPE是包含具有两个末端的PFPE链的聚合物，每个末端包含一个或多个官能团；在根据本发明的双官能聚合物中，该一个或多个官能团是两性离子基团；

-(全)卤烷基是直链或支链烷基，其中一个或多个氢原子已经被卤素原子替代；

-术语“卤素”包括氟、氯、溴或碘；

-表述“两性离子基团”(也称为“内盐”)表示在同一分子中带有正电荷和负电荷的中性分子，换句话说，整体电中性但是含有通过共价键连接的不相邻的正电荷和负电荷区域的分子；

-平均官能度(F)表示每聚合物分子的平均官能团数，并且可以根据本领域已知的方法(例如如EP 1810987A(苏威苏莱克斯公司(SOLVAY SOLEXISS.P.A.))25.07.2007中披露的)计算；

-“芳香族的”是指具有等于4n+2的π电子数的任何环状部分，其中n为0或任何正整数。

优选地，在本说明书中，双官能PFPE聚合物具有等于或高于1.80的官能度(F)，而单官能聚合物具有低于1.1的官能度。

为了清楚起见，除非另有说明，否则在本说明书中披露的本发明的多个方面[例如，制造聚合物(P)的方法或包含聚合物(P)的组合物]，若提及了在本说明书的在先部分中给出的聚合物(P)的更通用定义，则包括了在本说明书的在先部分中给出的聚合物(P)的所有优选定义。

聚合物(P)

根据本发明的聚合物(P)包含直链或支链的全部或部分氟化的聚氧亚烷基链[在下文中也称为“PFPE链(R_f)”或“链(R_f)”]，该聚氧亚烷基链包含重复单位(R°)、优选地由其组成，所述重复单元独立地选自由以下各项组成的组：

(i)-CFXO-，其中X是F或CF₃，

(ii)-CFXCFXO-，其中X，在每次出现时相同或不同，是F或CF₃，前提是X中的至少一个是-F，

(iii)-CF₂CF₂CW₂O-，其中每个W，彼此相同或不同，是F、Cl、H，

(iv)-CF₂CF₂CF₂CF₂O-，

(v)-(CF₂)_j-CFZ-O-，其中j是从0至3的整数并且Z是具有通式-OR_f’T的基团，其中R_f’是包含从0至10个重复单元数的氟聚氧亚烷基(fluoropolyoxyalkene)链，所述重复单元选自以下各项：-CFXO-、-CF₂CFXO-、-CF₂CF₂CF₂O-、-CF₂CF₂CF₂CF₂O-，其中每个X独立地是F或CF₃，并且T是C₁-C₃全氟烷基。

优选地，链(R_f)符合下式：

(R_f-I)

-(CFX¹O)_g1(CFX²CFX³O)_g2(CF₂CF₂CF₂O)_g3(CF₂CF₂CF₂CF₂O)_g4-

其中：

-X¹独立地选自-F和-CF₃，

-X²、X³，彼此相同或不同并且在每次出现时，独立地是-F、-CF₃，前提是X中的至少一个是-F；

-g1、g2、g3、和g4，彼此相同或不同，独立地是≥0的整数，使得g1+g2+g3+g4是在从2至300、优选从2至100的范围内；如果g1、g2、g3和g4中的至少两个不为零，则不同的重复单元总体上沿着该链统计性地分布。

更优选地，链(R_f)选自具有下式的链：

(R_f-IIA)-(CF₂CF₂O)_a1(CF₂O)_a2-

其中：

-a1和a2独立地是≥0的整数，使得数均分子量是在400与10,000之间、优选在400与5,000之间；a1和a2二者都优选不为零，其中比率a1/a2优选地包括在0.1与10之间；

(R_f-IIB)-(CF₂CF₂O)_b1(CF₂O)_b2(CF(CF₃)O)_b3(CF₂CF(CF₃)O)_b4-

其中：

b1、b2、b3、b4独立地是≥0的整数使得数均分子量是在400与10,000之间、优选在400与5,000之间；优选地b1是0，b2、b3、b4是>0，其中比率b4/(b2+b3)是≥1；

(R_f-IIC)-(CF₂CF₂O)_c1(CF₂O)_c2(CF₂(CF₂)_cwCF₂O)_c3-

其中：

cw＝1或2；

c1、c2、和c3独立地是≥0的整数被选择为使得数均分子量是在400与10,000之间、优选在400与5,000之间；优选地c1、c2、和c3全部是>0，其中比率c3/(c1+c2)一般低于0.2；

(R_f-IID)-(CF₂CF(CF₃)O)_d-

其中：

d是>0的整数使得数均分子量是在400与10,000之间、优选在400与5,000之间；

(R_f-IIE)-(CF₂CF₂C(Hal*)₂O)_e1-(CF₂CF₂CH₂O)_e2-(CF₂CF₂CH(Hal*)O)_e3-

其中：

-Hal^*，在每次出现时相同或不同，是选自氟以及氯原子的卤素、优选地是氟原子；

-e1、e2和e3，彼此相同或不同，独立地是≥0的整数，使得(e1+e2+e3)之和包括在2与300之间。

还更优选地，链(R_f)符合此处下述的式(R_f-III)：

(R_f-III)-(CF₂CF₂O)_a1(CF₂O)_a2-

其中：

-a1和a2是>0的整数使得数均分子量是在400与10,000之间、优选在400与5,000之间，其中比率a2/a1一般包括在0.1与10之间、更优选在0.2与5之间。

两性离子基团(Z^W)通常是含有阳离子和阴离子基团的直链或支链烷基(优选C₁-C₂₀烷基，任选地部分不饱和并且任选地含有至少一个选自氮、氧和硫的杂原子)、任选地部分不饱和脂环族环或芳香族环。在本说明书中，该脂环族或芳香族环典型地是5-至7-元环，该环还可以含有一个或多个选自氮、氧和硫的杂原子并且可以任选地被非离子取代基像卤素、直链或支链C₁-C₄烷基或C₁-C₄烷氧基取代。优选的两性离子基团包括铵或鏻基团以及选自羧酸根、磺酸根和磷酸根的阴离子基团。进一步优选的两性离子基团是包含N-氧化物基团的那些。根据优选的实施例，该两性离子基团是氨基酸基团；更优选地，该两性离子基团是羧基甜菜碱，即，包括季铵基团和羧酸根基团的两性离子基团。

在本发明的聚合物中，两性离子基团(Z^W)通过间隔基团[在下文中也称为(S^p)]连接到链(R_f)，该间隔基团典型地是直链或支链二价亚烷基链，该二价亚烷基链包含至少2个碳原子、任选地包含一个或多个双键和/或一个或多个杂原子和/或官能团和/或脂环族或芳香族环(如上定义的)。该一个或多个杂原子、官能团、脂环族或芳香族环可以或者打断该亚烷基链或者是在该亚烷基链上的侧基的一部分；优选地，它们打断该亚烷基链。优选地，该亚烷基链被一个或多个独立地选自以下项中的一项或多项的杂原子或官能团打断：-S-、-O-、-NR¹-、-C(O)NR¹-，其中R¹是H或直链或支链C₁-C₄烷基、-C(O)-,-C(O)O-、-C(O)S-、-NH(CO)NH-、-NH(CS)NH-、-OC(O)NH-，或被苯环打断，该苯环任选地被一个或多个如上定义的非离子取代基取代。

根据本发明的优选聚合物符合此处下述的通式(P-I)：

(P-I)A-O-R_f-S^p-Z^w

其中：

-R_f是如上定义的PFPE链，优选具有如上定义的式(R_f-III)的PFPE链；

-S^p是如上定义的间隔基团；

-Z^W是如上定义的两性离子基团；

-A是S^p-Z^W或者是C₁-C₃卤烷基，该卤烷基典型地选自-CF₃、-CF₂Cl、-CF₂CF₂Cl、-C₃F₆Cl、-CF₂Br、-CF₂CF₃、-CF₂H和-CF₂CF₂H。

更优选地，根据本发明，具有式(P-I)的聚合物具有至少1.85的平均官能度(F)。

优选的间隔基(S^p)符合此处下述的式(S^p-I)-(S^p-IX)中的任一个：

(S^p-I)-CFXCH₂[OCH₂CH(J)]_x-S^p*-；

(S^p-II)-CFXC(O)O-S^p**-；

(S^p-III)-CFXC(O)NR¹-S^p**-；

(S^p-IV)-CFXCH₂[OCH₂CH(J)]_xO-CH₂CH(OH)CH₂NR¹-S^p**-；

(S^p-V)-CFXCH₂-[OCH₂CH(J)]_xO-C(O)NHR²NHC(O)NR¹-S^p**-；

(S^p-VI)-CFXCH₂-[OCH₂CH(J)]_xO-C(O)NHR²NHC(O)O-S^p**-；

(S^p-VII)-CFXCH₂-[OCH₂CH(J)]_x-OCH₂C(O)NH-S^p**-；

(S^p-VIII)-CFXCH₂-[OCH₂CH(J)]_xOCH₂C(O)O-S^p**-；

(S^p-IX)-CFXCH₂[OCH₂CH(J)]_x-O-Ar^hal-O-S^p**-

其中：

-J独立地选自氢、甲基和乙基；

-x是0或范围从1至10的正数；

-R¹是如上定义的；

-R²是C₁-C₆直链或支链二价亚烷基链或脂环族或芳香族环，任选地被一个或多个C₁-C₄直链或支链烷基取代；

-S^p*是键或如上定义的直链或支链二价亚烷基链，该二价亚烷基链优选包含从2至20个碳原子、任选地包含一个或多个双键和/或一个或多个杂原子和/或官能团和/或脂环族或芳香族环(如上定义的)；

-S^p**是如上定义的直链或支链二价亚烷基链，该二价亚烷基链优选包含从2至20个碳原子、任选地包含一个或多个双键和/或一个或多个杂原子和/或官能团和/或脂环族或芳香族环(如上定义的)；

-Ar^hal是被至少一个卤素原子取代的芳香族环；优选地，Ar^hal是被至少一个氟原子取代的苯基或联苯基部分。最优选地，Ar^hal符合式(Ar^hal-1)：

优选地，在上式(S^p-I)-(S^p-IX)中，X为F并且J为H.

优选地，在式(S^p-I)中，x是1或2，而在式(S^p-IV)-(S^p-IX)中，x选自0、1和2。在一个优选的实施例中，x是0。

更优选地，间隔基(S^p)符合式(S^p-I)和(S^p-III)。

优选的间隔基(S^p-I)符合此处下述的式(S^p-Ia)：

-(S^p-Ia)-CF₂CH₂(OCH₂CH₂)_x-S^p*-

其中x是1或2并且S^p*是共价键。

优选的间隔基(S^p-III)符合此处下述的式(S^p-IIIa)和(S^p-IIIb)：

-(S^p-IIIa)-CF₂C(O)NH-S^p**-

-(S^p-IIIb)-CF₂C(O)NCH₃-S^p**-

其中S^p**是具有式-(CH₂)₃-的直链亚烷基链。

优选的两性离子基团(Z^w)选自此处下述的式(Z^w-1)和(Z^w-2)：

(Z^w-1)-Cat₁ ⁺-S^1zw-An^-

其中：

-Cat₁ ⁺表示NR’R”，其中R’和R”，彼此相同或不同，表示C₁-C₆直链或支链烷基；

-S^1zw是键或直链或支链二价亚烷基链，该二价亚烷基链包含1-10个碳原子、任选地包含一个或多个双键和/或包含一个或多个脂环族或芳香族环(如上定义的)；

-An^-表示选自以下项的阴离子基团：–SO₃-、-OP(O)(OH)O^-、-COO^-和–O^-，前提是当An^-为–O^-时，S^1zw是键。

根据优选的实施例，R’和R”均为甲基，S^1zw是包含1至10个碳原子的直链亚烷基链并且An^-表示羧酸根阴离子。

(Z^w-2)

其中：

-A^zw表示包含Cat’⁺的从4至6个碳原子的杂脂环族或芳香族环；

-Cat’⁺表示季氮；

-k’是0或1，前提是当A^zw是芳香族环时，k’为0；

-R^zw表示C₁-C₄烷基或C₁-C₄烷氧基；

-如果A^zw包含4个碳原子，y’是从1至3的整数，，或如果A^zw包含6个碳原子，y’是从1至5的整数；

-S^2zw表示共价键或C₁–C₄直链或支链烷基链；

-An’^-是选自–SO₃-、-OP(O)(OH)O^-和–COO^-的阴离子基团，优选羧酸根基团。

优选的基团(Z^w-1)符合此处下述的式(Z^w-1a)：

(Z^w-1a)–N⁺(CH₃)₂-S^zw-COO^-

其中S^zw是-CH₂-或-CH₂CH₂-。

优选的基团(Z^w-2)符合此处下述的式(Z^w-2a)和(Z^w-2b)：

用于制造聚合物(P)的方法

根据本发明的聚合物可以通过本领域已知的方法从选自以下各项的前体开始制备：

-在PFPE链的一端或两端包含-OH基团的单官能或双官能PFPE(下文称为“PFPE醇”)；

-在PFPE链的一端或两端包含酯基团的单官能或双官能PFPE(下文称为“PFPE酯”)。

优选的PFPE醇符合此处下述的式(A-1)：

(A-1)Z-O-R_f-CFXCH₂[OCH₂CH(J)]_xOH

其中：

-R_f是如以上所定义的氟聚氧亚烷基链；

-Z是CFXCH₂-[CH₂CH(J)O]_xH，其中J和x是如上定义的，或者是C₁-C₃卤烷基，该卤烷基典型地选自-CF₃、-CF₂Cl、-CF₂CF₂Cl、-C₃F₆Cl、-CF₂Br、-CF₂CF₃、-CF₂H和-CF₂CF₂H。

-X和x是如上定义的。

更优选地，链R_f符合如上定义的式(R_f-III)并且X为F。其中R_f符合如上定义的式(R_f-III)并且x是0的式(A-1)的醇可以根据已知方法获得；例如，属于此优选组的双官能PFPE醇可以如EP 1614703A(苏威苏莱克斯公司)11.01.2006中所披露的制造。

其中x等于或高于1的式(A-1)的醇可以由其中x为0的醇(A-1)通过在碱的存在下与环氧乙烷、环氧丙烷或1,2-环氧丁烷反应来获得。其中x范围是从1至10的醇(A-1)可以用WO 2014/090649(意大利苏威特种聚合物公司(SOLVAY SPECIALTY POLYMERS ITALYS.P.A.))19.06.2014中披露的方法方便地制造。

优选的PFPE酯符合此处下述的通式(E)：

(E)Z’-O-R_f-CF₂-COOR^E

其中：

-R_f是如以上所定义的氟聚氧亚烷基链；

-R^E是C₁-C₄直链或支链烷基；

-Z’是CF₂-COOR^E，其中R^E是如上定义的，或者是C₁-C₃卤烷基，该卤烷基典型地选自-CF₃、-CF₂Cl、-CF₂CF₂Cl、-C₃F₆Cl、-CF₂Br、-CF₂CF₃、-CF₂H和-CF₂CF₂H。

更优选地，链R_f符合如上定义的式(R_f-III)。

其中链R_f符合如上定义的式(R_f-III)的酯(E)可以例如如EP 1980583A(苏威苏莱克斯公司)15.10.2008中披露、接着将所得酰氟用醇酯化来合成。

包含间隔基(S^p-I)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：将PFPE醇(A-1)转化为相应的磺酸酯并且然后使该磺酸酯与符合下式的化合物反应：

-(Z^wp-1)NR”R’-S^zw-An^p

其中R’、R”和S^zw是如上定义的，并且An^p是–COOH、-OP(O)(OH)OH和–SO₃H，任选地呈与C₁-C₄直链或支链醇的酯的形式或呈与碱金属的盐(典型地钠盐)的形式，

或者与符合下式的化合物反应：

-(Z^wp-2)

其中R’、R^zw、A^zw、S^2zw、An’^p、y’和k’是如上定义的，

如果An^p或An’^p以酯或盐的形式使用，则接着进行水解。

包含间隔基(S^p-II)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：使PFPE酯(E)与式(A^*-1)的氨基醇反应：

(A*-1)HO-S^p**-NR’R”

其中S^p**、R’和R”是如上定义的

接着：

-与符合式(Z^wp-3)的化合物反应：

(Z^wp-3)Hal-S^zw-A^np

其中Hal是卤素原子并且S^zw和A^np是如上定义的

并且

-如果An^p呈酯或盐的形式，则接着进行水解。

优选的化合物(Z^wp-3)是氯乙酸乙酯。

包含间隔基(S^p-III)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：使PFPE酯(E)与式(A^dm)的二胺反应：

(A^dm)HNR¹-S^p**-NR’R”

其中R¹、S^p**、R’和R”是如上定义的，

接着：

-与式(Z^wp-3)的化合物反应，并且

-如果An^p呈酯或盐的形式，则接着进行水解。

包含间隔基(S^p-IV)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：使PFPE醇(A-1)与环氧卤丙烷、优选环氧氯丙烷反应，接着：

-与式(A^dm)的二胺反应；

-与式(Z^wp-3)的化合物反应；并且

-如果An^p呈酯或盐的形式，则接着进行水解。

包含间隔基(S^p-V)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：使PFPE醇(A-1)与式(D^is)的二异氰酸酯反应：

(D^is)O＝C＝N-R²-N＝C＝O

其中R²是如上定义的,

接着：

-与式(A^dm)的二胺反应；

-与符合式(Z^wp-3)的化合物反应；并且

-如果An^p呈酯或盐的形式，则接着进行水解。

包含间隔基(S^p-VI)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：使PFPE醇(A-1)与式(D^is)的二异氰酸酯反应，接着：

-与式(A^*-1)的氨基醇反应；

-与式(Z^wp-3)的化合物反应，并且

-如果An^p呈酯或盐的形式，则接着进行水解。

包含间隔基(S^p-VII)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：使PFPE醇(A-1)与氯乙酸乙酯反应，接着：

-与式(A^dm)的二胺反应；

-与式(Z^wp-3)的化合物反应，并且

-如果An^p呈酯或盐的形式，则进行水解。

包含间隔基(S^p-VIII)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：使PFPE醇(A-1)与氯乙酸乙酯反应，接着：

-与式(A^*-1)的氨基醇反应；

-与式(Z^wp-3)的化合物反应，并且

-如果An^p呈酯或盐的形式，则接着进行水解。

包含间隔基(S^p-IX)的优选聚合物(P-I)可以通过以下方式制造：使PFPE醇(A-1)与带有至少三个卤素原子的芳香族化合物反应，接着：

-与式(A^*-1)的氨基醇反应；

-与式(Z^wp-3)的化合物反应，并且

-如果An^p呈酯或盐的形式，则接着进行水解。

反应条件(例如溶剂、温度等)可以由本领域的普通技术人员视情况而在公知常识的基础上确定。

使用本发明的聚合物的方法

已经观察到本发明的聚合物不溶于水；确实，该PFPE链是疏水性的并且不溶于水，而在一个或两个聚合物末端存在的一个或多个两性离子基团是亲水性的。因此，当将该聚合物置于水溶液/组合物中时，该PFPE链与水相分离，而这些两性离子基团却与之相互作用。因此，当本发明的聚合物用作与水性组合物或溶液接触的材料表面上的涂层时，这些两性离子基团倾向于朝向水相迁移到表面，而该PFPE链则保持与该涂覆的表面接触。出于这个原因，可以使用这些聚合物来避免水溶液/组合物在材料中的渗透。这在其中水性组合物或溶液含有有机材料或污染物(其渗透通过所述表面/粘附到所述表面是不希望的)的情况下是特别有用的。因此，本发明的聚合物可用作成分或添加剂，用于对于避免受到有机化合物的污染或促进有机化合物的释放有用的组合物(例如用于制造生物医学装置像植入物或导管的组合物、或用于涂覆与含有有机生物材料的流体接触的基材的组合物)。

因此，本发明的另一方面由组合物表示，这些组合物包含与其他成分、优选一种或多种可固化树脂、更优选独立地选自能够经受固化以提供涂层或成型制品的聚硅氧烷树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或环氧胺树脂的树脂混合的根据本发明的一种或多种聚合物。

如果通过援引方式并入本申请的任何专利、专利申请、和公开物的披露内容与本申请的说明相冲突到了可能导致术语不清楚的程度，则本说明应该优先。

本发明将在下文在以下实验部分中通过非限制性实例更详细地说明。

实验部分

材料与方法

-用于实例1的起始材料：

具有下式的PFPE二酯：

R_f[CF₂C(O)OCH₂CH₃]₂(MW＝1575g/mol；F＝1.85)

其中：

R_f是具有式-O(CF₂CF₂O)_a1(CF₂O)_a2-的全氟聚氧亚烷基链，其中a1/a2比等于2.1。

-用于实例2的起始材料：

具有下式的PFPE二酯：

R_f[CF₂C(O)OCH₂CH₃]₂(MW＝3994g/mol；F＝1.95；a1/a2＝1.1)

其中：

R_f是具有式-O(CF₂CF₂O)_a1(CF₂O)_a2-的全氟聚氧亚烷基链，其中a1/a2比等于1.1。

-用于实例3的起始材料：

具有下式的PFPE二醇：

R_f[CF₂CH₂(OCH₂CH₂)_pOH]₂(MW＝1725g/mol；F＝1.85)

其中R_f是全氟聚氧亚烷基链-O(CF₂CF₂O)_a1(CF₂O)_a2-，其中a1/a2比等于2.1并且p＝1.8。

-用于实例4的起始材料：

具有下式的PFPE二异氰酸酯

其中Rf是全氟聚氧亚烷基链-O(CF₂CF₂O)_a1(CF₂O)_a2-，

其中a1/a2比等于1.1

(MW＝2363g/mol；F＝1.95)。

在上述化合物中，链R_f还含有少量的-CF₂CF₂CF₂O-和-CF₂CF₂CF₂CF₂O-单元。

根据上述EP 1980583中披露的方法、接着将所得酰氟用乙醇酯化来制造这些二酯。

根据US 6509509(奥塞蒙特公司(AUSIMONT SPA))05.07.2001中披露的方法制造该PFPE二醇。

通过以下方式制造该PFPE-二异氰酸酯：使具有下式的PFPE二醇

R_f[CF₂CH₂OH]₂

在DBTDL(二月桂酸二丁基锡)的存在下与过量的TDI(甲苯二异氰酸酯)反应并且进一步用适当的溶剂洗涤以消除过量的TDI。

在对于¹H以499.86MHz并且对于¹⁹F以470.30MHz运行的AgilentSystem 500上记录¹H-NMR和¹⁹F-NMR。

使用ThermoScientific FTIR分光光度计在液体样品(作为在KBr上的薄膜)上测量FT-IR光谱。通过加合256次扫描以2cm-¹的分辨率获取光谱。

实例1具有式R_f[CF₂C(O)NHCH₂CH₂CH₂N⁺(CH₃)₂CH₂COO-]₂(其中R_f是如上对起始PFPE 二酯所定义的；MW＝1785g/mol；F＝1.85)的聚合物的合成

向配备有冷凝器和机械搅拌器的具有1L容量的3颈圆底烧瓶中装入200g(127mmol)PFPE二酯R_f[CF₂C(O)OCH₂CH₃]₂(127mmol)和24g二甲基氨基丙胺(MW＝102g/mol；235mmol)。将得到的混合物加热至60℃并且使其处于搅拌下直到酯官能团完全转化为酰胺基官能团。通过FT-IR分析跟踪在1790cm-¹处的-COOEt带的消失监测反应。

将200g乙醇、10g去离子水和27.3g氯乙酸钠(MW＝116g/mol；235mmol)装入含有以上制备的酰胺基衍生物的烧瓶中，将温度升高至80℃并且使反应处于搅拌下持续8小时。此后，将300g的1,3-双(三氟甲基)苯、200g水和100g异丁醇加入该反应混合物中以得到两相的分离。将底部的相(氟化的相)真空蒸发以提供223g的标题化合物。通过¹H-NMR和¹⁹F-NMR分析确认该产物的结构。

实例2-具有式R_f[CF₂C(O)NHCH₂CH₂CH₂N⁺(CH₃)₂CH₂COO-]₂(其中R_f是如上对起始PFPE 二酯所定义的；MW＝4216g/mol；并且F＝1.95)的聚合物的合成

遵循实例1中描述的程序，首先使200g(50mmol)如上定义的起始PFPE二酯R_f[CF₂C(O)OCH₂CH₃]₂与10g二甲基氨基丙胺(MW＝102；98mmol)反应以提供相应的酰胺。然后使该酰胺与11.3g氯乙酸钠(MW＝116；98mmol)反应。

通过¹H-NMR和¹⁹F-NMR分析确认该标题化合物的结构。

实例3–具有下式的聚合物的合成：

(其中R_f和p是如上对起始PFPE二醇所定义的；MW＝1950g/mol；并且F＝1.85)

向保持在氮气氛下并配备有冷凝器、机械搅拌器和滴液漏斗的具有0.5L容量的三颈圆底烧瓶中装入150g(87mmol)的如上定义的具有式R_f[CF₂CH₂(OCH₂CH₂)_pOH]₂的起始PFPE乙氧基化的醇、70g的CH₂Cl₂和23g的三乙胺(MW＝101g/mol；225mmol)。此后，使该烧瓶冷却，并且以使温度保持在15℃-30℃范围内的这样的速率加入73g的30％w/w的CH₂Cl₂在甲磺酰氯(MW＝114.5g/mol；193mmol)中的溶液。当完成甲磺酰氯添加时，使反应混合物处于搅拌下再持续4小时。

然后通过加入4M HCl水溶液使反应混合物中性，并且从而分离所形成的有机相。蒸馏溶剂后，作为清澈液体获得160g的具有式：R_f[CF₂CH₂(OCH₂CH₂)_pOSO₂CH₃]₂(MW＝1870g/mol；F＝1.85；a1/a2＝2.1；p＝1.8并且R_f是如上定义的)的甲磺酰基衍生物，该清澈液体由¹H-NMR和¹⁹F-NMR分析表征。

将100g(54mmol)该甲磺酰基衍生物滴入配备有冷凝器、机械搅拌器并且含有60g的1,3-双(三氟甲基)苯和13.7g烟酸甲酯(MW＝137；100mmol)的0.25L容量的3颈圆底烧瓶中。将所得混合物加热至90℃持续8小时，在真空下干燥，并且将得到的残余物用200g的0.5M NaOH水溶液在室温下处理2小时。此后，将150g的1,3-双(三氟甲基)苯和50g异丁醇加入该反应混合物中以得到相的分离。将底部的相真空蒸发以提供103g的标题化合物。通过¹H-NMR和¹⁹F-NMR分析确认该产物的结构。

实例4–具有下式的聚合物的合成：

(其中Rf是如上对起始PFPE-二异氰酸酯所定义的；MW＝2650g/mol；F＝1.95)

向配备有冷凝器和机械搅拌器的具有1L容量的3颈圆底烧瓶中装入200g(85mmol)的具有以上定义的式的起始PFPE二异氰酸酯、100g的MEK(甲基乙基酮)和15g(166mmol)的N-N’-二甲基-乙醇胺。将得到的混合物加热至60℃，加入0.5ml的20％的DBTDL在MEK中的溶液并且使其处于搅拌下直到异氰酸酯官能团完全转化为氨基甲酸乙酯官能团(通过FT-IR分析跟踪在2264cm^-1处的-NCO带的消失监测反应)。通过蒸馏完全消除MEK后，将150g的乙醇、10g的去离子水和27g的氯乙酸钠(MW＝116g/mol；233mmol)装入含有以上制备的氨基甲酸乙酯衍生物的烧瓶中。将温度升高至80℃并且使反应处于在搅拌下持续8小时。此后，将270g的1,3-双(三氟甲基)苯、180g水和90g异丁醇加入该反应混合物中以得到两相的分离。将底部的相真空蒸发以提供213g的标题化合物。通过¹H-NMR和¹⁹F-NMR分析确认该产物的结构。

Claims

1.一种包含具有两个末端的（全）氟聚醚链（R_f）的聚合物，其中一个或两个末端包含至少一个两性离子基团（Z^w），

所述（全）氟聚醚链（R_f）选自具有下式的链：

(R_f-IIA) -(CF₂CF₂O)_a1(CF₂O)_a2-

其中：

- a1和a2独立地是≥ 0的整数，使得数均分子量是在400与10,000之间；

(R_f-IIB) -(CF₂CF₂O)_b1(CF₂O)_b2(CF(CF₃)O)_b3(CF₂CF(CF₃)O)_b4-

其中：

b1、b2、b3、b4独立地是≥ 0的整数，使得数均分子量是在400与10,000之间；

(R_f-IIC) -(CF₂CF₂O)_c1(CF₂O)_c2(CF₂(CF₂)_cwCF₂O)_c3-

其中：

cw = 1或2；

c1、c2、和c3独立被选择为≥ 0的整数，使得数均分子量是在400与10,000之间；

(R_f-IID) -(CF₂CF(CF₃)O)_d-

其中：

d是> 0的整数，使得数均分子量是在400与10,000之间；

(R_f-IIE) -(CF₂CF₂C(Hal*)₂O)_e1-(CF₂CF₂CH₂O)_e2-(CF₂CF₂CH(Hal*)O)_e3-

其中：

- Hal^*，在每次出现时相同或不同，是选自氟以及氯原子的卤素；

- e1、e2和e3，彼此相同或不同，独立地是≥ 0的整数，使得(e1+e2+e3)之和包括在2与300之间；

并且其中所述至少一个两性离子基团（Z^w）选自此处下述的式（Z^w-1），（Z^w-2a）和（Z^w-2b）：

(Z^w-1) -Cat₁ ⁺-S^1zw-An^-

其中：

Cat₁ ⁺表示NR’R’’，其中R’和R’’均为甲基，

S^1zw是包含1至10个碳原子的直链亚烷基链，并且

An^-表示羧酸根阴离子；

。

2.根据权利要求1所述的聚合物，其中一个或两个末端包含一个两性离子基团（Z^w）。

3.根据权利要求1所述的聚合物，其中a1和a2独立地是≥ 0的整数，使得数均分子量是在400与5,000之间。

4.根据权利要求1所述的聚合物，其中a1和a2二者都不为零，其中比率a1/a2包括在0.1与10之间。

5.根据权利要求1所述的聚合物，其中b1、b2、b3、b4独立地是≥ 0的整数，使得数均分子量是在400与5,000之间。

6.根据权利要求1所述的聚合物，其中b1是0，b2、b3、b4是> 0，其中比率b4/(b2+b3)是≥ 1。

7.根据权利要求1所述的聚合物，其中c1、c2、和c3独立被选择为≥ 0的整数，使得数均分子量是在400与5,000之间。

8.根据权利要求1所述的聚合物，其中c1、c2、和c3全部是> 0，其中比率c3/(c1+c2) 低于0.2。

9.根据权利要求1所述的聚合物，其中d是> 0的整数，使得数均分子量是在400与5,000之间。

10.根据权利要求1所述的聚合物，其中Hal^*是氟原子。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的聚合物，其中该两性离子基团（Z^w）通过间隔基团（S^p）连接到链（R_f）上，该间隔基团（S^p）是直链或支链二价亚烷基链，该亚烷基链包含至少2个碳原子、被一个或多个独立地选自以下项中的一项或多项的杂原子或官能团打断：-S-，-O-，-NR¹-，-C(O)NR¹-，其中R¹是H或直链或支链C₁-C₄烷基，-C(O)-，-C(O)O-，-C(O)S-，-NH(CO)NH-，-NH(CS)NH-，-OC(O)NH-，或被苯环打断，该苯环任选地被一个或多个卤素、直链或支链C₁-C₄烷基或C₁-C₄烷氧基取代。

12.根据权利要求11所述的聚合物，符合式 (P-I)：

(P-I) A-O-R_f-S^p-Z^w

其中：

R_f和-Z^W是如权利要求1中定义的，

S^p是如权利要求11中定义的，并且

- A是-S^p-Z^W或者是C₁-C₃卤烷基。

13.根据权利要求12所述的聚合物，其中：

- A选自-CF₃、-CF₂Cl、-CF₂CF₂Cl、-C₃F₆Cl、-CF₂Br、-CF₂CF₃、-CF₂H和-CF₂CF₂H。

14.根据权利要求11所述的聚合物，其中该间隔基团符合式 (S^p-I) 至 (S^p-IX) 中的任一个：

(S^p-I) -CFXCH₂[OCH₂CH(J)]_x-S^p*-；

(S^p-II) -CFXC(O)O-S^p**-；

(S^p-III) -CFXC(O)NR¹-S^p**-；

(S^p-IV) -CFXCH₂[OCH₂CH(J)]_xO-CH₂CH(OH)CH₂NR¹-S^p**-；

(S^p-V) -CFXCH₂-[OCH₂CH(J)]_xO-C(O)NHR²NHC(O)NR¹-S^p**-；

(S^p-VI) -CFXCH₂-[OCH₂CH(J)]_xO-C(O)NHR²NHC(O)O-S^p**-；

(S^p-VII) -CFXCH₂-[OCH₂CH(J)]_x-OCH₂C(O)NH-S^p**-；

(S^p-VIII) -CFXCH₂-[OCH₂CH(J)]_xOCH₂C(O)O-S^p**-；

(S^p-IX) -CFXCH₂[OCH₂CH(J)]_x-O-Ar^hal-O-S^p**-

其中：

- J独立地选自氢、甲基和乙基；

- X是F或CF₃，x是0或范围从1至10的正数；

- R¹是H或直链或支链C₁-C₄烷基；

- R²是C₁-C₆直链或支链二价亚烷基链或脂环族或芳香族环，任选地被一个或多个C₁-C₄直链或支链烷基取代；

- S^p*是键或直链或支链二价亚烷基链，该二价亚烷基链包含从2至20个碳原子、任选地包含一个或多个双键和/或一个或多个杂原子和/或官能团和/或脂环族或芳香族环；

- S^p**是直链或支链二价亚烷基链，该二价亚烷基链包含从2至20个碳原子、任选地包含一个或多个双键和/或一个或多个杂原子和/或官能团和/或脂环族或芳香族环；

- Ar^hal是被至少一个卤素原子取代的芳香族环。

15.根据权利要求14所述的聚合物，其中X是F并且J是H。

16.根据权利要求14所述的聚合物，其中，该间隔基选自：

- 具有式 (S^p-Ia) 的间隔基：

(S^p-Ia) -CF₂CH₂(OCH₂CH₂)_x-S^p*-

其中x是1或2并且S^p*是共价键，以及

- 具有式(S^p-IIIa)的间隔基：

(S^p-IIIa) -CF₂C(O)NH-S^p**-

- 具有式(S^p-IIIb)的间隔基：

(S^p-IIIb) -CF₂C(O)NCH₃-S^p**-

其中S^p**是具有式-(CH₂)₃-的直链亚烷基链。

17.一种组合物，包含与一种或多种可固化树脂混合的一种或多种根据权利要求1至16中任一项所述的聚合物。

18.根据权利要求17所述的组合物，其中该一种或多种可固化树脂独立地选自：聚硅氧烷树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和环氧胺树脂。