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1、(10)申请公布号 CN 103172770 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103172770 A *CN103172770A* (21)申请号 201110432953.1 (22)申请日 2011.12.20 C08F 30/02(2006.01) C07F 9/53(2006.01) C08G 61/12(2006.01) C08G 61/02(2006.01) C08F 2/48(2006.01) (71)申请人 深圳市有为化学技术有限公司 地址 518057 广东省深圳市南山区科技园科 技一路桑达科技大厦 1206 室 (72)发明人 王智刚 张永波 宋怀海 (。
2、54) 发明名称 经由芳酰环系衍生的多官能团或聚合型酰基 膦氧化合物 (57) 摘要 本发明涉及辐射聚合固化新材料技术领 域, 特别涉及一类结构通式 (I-III) 所示的新 颖芳酰环系衍生的多官能团或聚合型酰基膦氧 化合物, 其化学制备方法, 其作为含烯不饱和化 合物体系进行辐射 ( 紫外光或可见光或电子束 或 X- 射线 ) 聚合固化的光引发剂的用途, 以及 含有该类化合物的辐射聚合固化复合材料体系。 (51)Int.Cl. 权利要求书 5 页 说明书 13 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书5页 说明书13页 (10)申请公布号 CN 103172。
3、770 A CN 103172770 A *CN103172770A* 1/5 页 2 1. 通式 (I-III) 所示的多官能团或聚合型酰基膦氧化合物结构 : 在通式 (I-III) 中, n 取值 1 或 2 或 3, 优选的, n 取值为 1 或 2 ; m 取值 0 或 1 ; X 是氧或 硫。p, r, 和 s 是描述官能度的整数, 其中 p 取值大于或等于 1 的整数, r 和 s 取值大于或等 于 2 的整数。 R1, R2, 和 R3分别独立地是氢, 卤素, 碳原子数为 1-24( 标记为 C1-C24, 下同 ) 的含有一 或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有 C3-C1。
4、2环系结构的烷基, 或是一个 C2-C24的含有 一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有C3-C12环系结构的烯基, 或是一个碳原子数为 C6-C24的未取代或被取代 1-4 次的芳基 ( 苯基, 萘基, 蒽基, 或联苯基 ) 或杂芳基。R1, R2, 和 R3的链段彼此独立地可以被1-6个非连续的氧原子, 氮原子, 硅原子, 或硫原子间断。 R1, R2, 和 R3任意二者之间也可以形成一个环结构。R1, R2, 和 R3的链段与其联结的苯环之间彼此 独立地也可以被一个氧, 硫, 或一个含有 C1-C4烷基或烷氧取代基的氮, 硅, 或磷插入。 当 n 取值为 2 或 3 时, 即存在多个。
5、 R1, R2, 和 R3取代芳环时, 其多个芳环的满足上述定 义的 R1, R2, 和 R3取代基彼此独立地可以相同或不同 ; 当 n 取值为 2 或 3 时, 即存在多个 R1, R2, 和 R3取代芳环时, 优选的, 在通式 (I) 中, Q 和其中一个芳环键联 ; 在 (III) 中, R12和其 中一个芳环键联。 R4是碳原子数为 C1-C24的含有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有 C3-C12环 系结构的烷基或烷氧基, 或是一个C2-C24的含有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含 有 C3-C12环系结构的烯基。R4的链段可以被 1-6 个非连续的氧原子, 氮原子,。
6、 硅原子, 或硫 原子间断。 R5是氢, OH, 碳原子数为 C1-C24的含有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有 C3-C12环系结构的烷基或满足这样条件的烷氧基或烷巯基或硅烷基, 碳原子数为C6-C24的未 取代或被取代 1-4 次的芳基 ( 苯基, 萘基, 蒽基, 或联苯基 ) 或杂芳基或满足这样条件的酚 氧基或硫酚基。 R5的链段可以被1-6个非连续的氧原子, 卤素原子, 氮原子, 硅原子, 硫原子, 双键, 或三键间断。 R6是氢, 碳原子数为 C1-C24的含有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有 C3-C12 权 利 要 求 书 CN 103172770 A 2 2。
7、/5 页 3 环系结构的烷基或满足这样条件的烷氧基或烷巯基或硅烷基, 碳原子数为 C6-C24的未取代 或被取代 1-4 次的芳基 ( 苯基, 萘基, 蒽基, 或联苯基 ) 或杂芳基或满足这样条件的酚氧基 或硫酚基。R6的链段可以被 1-6 个非连续的氧原子, 卤素原子, 氮原子, 硅原子, 硫原子, 双 键, 或三键间断。 R8, R9, 和 R10的定义与 R1, R2, 和 R3相同。 R11的定义与 R6相同。 Q 是一个 p 价基团。当 p 取值为 1 时, Q 是形式为 CR13R14(R15) 的一价取代基, 其中 R13 和 R14分别独立地是氢或 C1-C6的烷基, 优选的,。
8、 Q 是 CH2(R15) ; 当 p 取值为 2 时, Q 是 C O, 或 Q 是形式为 CR13R14的二价联结基团, 优选的, Q 是 CH2, 或 Q 是一个二价的满足 R15条件的 联结基团。当 p 取值为大于或等于 3 的整数时, Q 是一个 p 价的满足 R15条件的联结基团。 R15是未取代的直链或支链的含有 1-24 个碳原子的烷基或含有 2-24 个碳原子的烯 基 ; 或是含有一或多个取代基的直链或支链的含有 1-24 个碳原子的烷基或含有 2-24 个碳 原子的烯基, 这些一或多个取代基可以是卤素原子, -NCO 基, -CN 基, 环氧乙烷基, N- 烷基 (C1-C。
9、8烷基 ) 取代的酰亚胺基, -OR16基, -CO-R16基, -CONR16R17基, -NR16R17基, -SiR16R17R18 基, -OSiR16R17R18基, -NR-CO-R16基, -NR-CO-OR16基, -NR-COR16R17基, -SR16基, -SO2R16 基, -SO2-OR16基, -SO2-NR16R17基, -PO-OR16-OR17基, -PO-(OR16)(OM1) 基, -PO-(OM1)(OM2) 基, -PO-R16R17基, -COOR16基, -OC(O)R16基, -CHCH-CO-OR16基, 或-C(C1-C4烷基)C(C1-C4。
10、 烷基 )-CO-OR16; 这里 R16, R17, R18彼此独立地是氢, C1-C24烷基, 为一或多个非连续性氧或硫或氮原子所 间断的 C2-C24基, 含一或多个乙烯醇单元的取代基, C3-C24环状烷基, 2- 呋喃基, 四氢呋喃 基, 苯基 -C1-C4- 亚烷基, 苯基 -C1-C4- 烯基, 含有卤素或环己基或环戊基或四氢呋喃基或呋 喃基的 C1-C6烷基, C2-C18烯基, 苯基, 未取代的萘基或联苯基, 含有一至五个 C1-C8烷基或 C1-C8烷氧基或 C1-C8烷硫基或卤素取代基的苯基或萘基或联苯基 ; R16, R17, 或 R18的一个或 多个氢原子还可以被氟原。
11、子取代 ; M1和 M2彼此独立地是一个金属阳离子或铵盐阳离子 ; 或 R15是被 -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -CO-NR16-, -NR16-CO-, -NR16-CO-NR16-, -NR16-CO O-, -COO-C1-C18- 亚烷基, -COS-C1-C18- 亚烷基, -SO2-, -SO2-O-, -SO2-NR16-, -SiR16R17-, -SiOR 16R17-, -SiOR16OR17-, -PO-OR16-, -PO-(OM1)-, -PO-(OM1)(OM2), -PO-R16-, - 苯基 -C1-C4- 亚烷 基 -, -C6H4。
12、-, 萘环, 联苯环, C5-C12环, 或含氧或硫或氮原子的五或六元杂环间断的 C1-C24烷 基或 C2-C24烯基 ; 或 R15是苯基 -C1-C4- 烷基, 苯基, 萘基, 联苯基, C5-C12环烷基, 或含氧或硫或氮原子的 五或六元杂环 ; 这里这些取代基均可以含有一或多个 C1-C8烷基或 C1-C8烷氧基或 C1-C8烷 硫基或氯原子或 -NR16R17取代基 ; R7是形式为 CR13R14的二价联结基团, 优选的, R7是 CH2。 R12是一个二价的满足 R15条件的联结基团。 2. 通式 (I) 化合物的制备方法。其反应通式如下 : 从文献已知的单体酰基膦氧化合物 A。
13、出发, 在酸和甲醛作用下发生Friedel-Crafts烷基化反应得到氯甲基化中间体B, 这里的 酸可以是路易斯酸如三氯化铝, 二氯化锌, 二氯化镁, 三氯化铁, 三氯化铟, 稀土金属的形式 为 LaHal3(La 代表一个稀土元素, Hal 代表一个卤素原子 ) 的卤化物或形式为 La(OTf)3的 权 利 要 求 书 CN 103172770 A 3 3/5 页 4 磺酸盐等, 或是无机或有机的质子酸例如盐酸, 硫酸, 磷酸, 甲酸, 乙酸, 磺酸。B 和形式为 YH 的阴离子 (Y O, S) 或其等价物发生取代反应生成化合物 C。由此得到的结构 B 和 C 代表 了两个关键的酰基膦氧化。
14、合物分子砌块。B 的氯苄官能团和 C 的苄醇官能团与一系列多元 ( 硫 ) 醇 E1, 多元羧酸 E2, 多元酰氯 E3, 多元异氰酸酯 E4, 多元不饱和羰基化合物 E5, 或多 元环氧化物 E6 反应即可制备一些通式 (I) 化合物。具体而言, 对本领域从业专业技术人员 所熟知的化学官能团转化反应是, B 可以和 E1 或 E2 发生取代反应 ; 而 C 可以和 E2 和 E3 发 生酯化反应, 和 E4 和 E5 发生加成反应, 和 E6 发生环氧开环反应。C 同时可衍生为合适的 含有酰基膦氧结构的可聚合的不饱和酯或不饱和烯烃或氯硅烷单元, 进而经由自由基或水 解聚合反应制备高分子型 (。
15、I) 结构。例如, C 和不饱和酰氯或不饱和羧酸酯化得到结构 D, D 即可在自由基引发剂存在下聚合得到高分子型 (I) 目标分子。 3. 通式 (II) 化合物的制备方法。其反应通式如下 : 从文献已知的双酰基膦氧单体化 合物F出发, 在酸和甲醛作用下在两个芳环上依次发生Friedel-Crafts烷基化反应得到亚 甲基联结的聚合型结构 (II), 这里的酸可以是路易斯酸如三氯化铝, 二氯化锌, 二氯化镁, 三氯化铁, 三氯化铟, 稀土金属的形式为LaHal3(La代表一个稀土元素, Hal代表一个卤素原 子 ) 的卤化物或形式为 La(OTf)3的磺酸盐等, 或是无机或有机的质子酸例如盐酸。
16、, 硫酸, 磷 酸, 甲酸, 乙酸, 磺酸。或者, 自 F 经由 Friedel-Crafts 卤烷基化制备得到关键分子砌块型 中间体 G( 其中 Z 是 Cl, OH, SH, NH2等 ), G 和 E1-E6 聚合反应得到结构 (II)。 权 利 要 求 书 CN 103172770 A 4 4/5 页 5 4. 通式 (III) 化合物的制备方法。其反应通式如下 : 从文献已知的酰基膦氧单体化合 物 H 出发, 在酸和甲醛作用下在同一芳环上依次发生两次 Friedel-Crafts 烷基化反应得 到关键分子砌块型中间体 I( 其中 Z 是 Cl, OH, SH, NH2等 ), I 和。
17、 E1-E6 聚合反应得到结构 (II)。这里的酸可以是路易斯酸如三氯化铝, 二氯化锌, 二氯化镁, 三氯化铁, 三氯化铟, 稀 土金属的形式为LaHal3(La代表一个稀土元素, Hal代表一个卤素原子)的卤化物或形式为 La(OTf)3的磺酸盐等, 或是无机或有机的质子酸例如盐酸, 硫酸, 磷酸, 甲酸, 乙酸, 磺酸。 5. 通式 (I-III) 所示化合物在辐射 ( 紫外光或可见光或电子束或 X- 射线 ) 固化领域 作为含烯不饱和体系自由基光聚合引发剂的用途。 6. 一类辐射 ( 紫外光或可见光或电子束或 X- 射线或等价光源 ) 固化复合材料体 系。这样的复合材料体系包含至少一种可。
18、聚合的含烯键不饱和组分, 且包含至少一种通式 (I-III) 化合物为光引发剂或光引发剂组分之一。以体系中含烯键不饱和组分总量每 100 份重量计算, 含有的通式 (I-III) 化合物的合适的量是 0.01-25 重量份, 优选 0.1-10 重量 份。 这样的合适的辐射固化体系包含的可聚合的含烯键不饱和组分是可以通过该双键的自 由基聚合反应被交联的化合物或混合物, 这种含烯键不饱和组分可以是单体, 低聚物或预 聚物, 或是它们的混合物或共聚物。这样的合适辐射固化体系还可以含有根据实际需要所 添加的无机或有机填充剂和/或着色剂(例如颜料或染料等), 以及其它添加剂(例如紫外 权 利 要 求 。
19、书 CN 103172770 A 5 5/5 页 6 线吸收剂, 光稳定剂, 阻燃剂, 流平剂, 或消泡剂等 ) 和溶剂等任意成分。合适的自由基聚合 的单体是例如含烯键可聚合单体, 包括但不限于(甲基)丙烯酸酯, 丙烯醛, 烯烃, 共轭双烯 烃, 苯乙烯, 马来酸酐, 富马酸酐, 乙酸乙烯酯, 乙烯基吡咯烷酮, 乙烯基咪唑, ( 甲基 ) 丙烯 酸, ( 甲基 ) 丙烯酸衍生物例如 ( 甲基 ) 丙烯酰胺, 乙烯基卤化物, 亚乙烯基卤化物等。合 适的预聚物和低聚物包括但不限于 ( 甲基 ) 丙烯酰官能基的 ( 甲基 ) 丙烯酸共聚物, 聚氨 酯甲酸酯 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 聚酯 ( 甲基 。
20、) 丙烯酸酯, 不饱和聚酯, 聚醚 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 硅氧烷 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 环氧树脂 ( 甲基 ) 丙烯酸酯等。其合适的数均分子量可在例如 500 至 10000 间变动, 优选 500-5000 取值范围。 权 利 要 求 书 CN 103172770 A 6 1/13 页 7 经由芳酰环系衍生的多官能团或聚合型酰基膦氧化合物 【技术领域】 0001 本发明涉及辐射聚合固化新材料技术领域, 特别涉及一类结构通式 (I-III) 所示 的新颖芳酰环系衍生的多官能团或聚合型酰基膦氧化合物, 其化学制备方法, 其作为含烯 不饱和化合物体系进行辐射聚合固化的光引发剂的用途, 以及。
21、含有该类化合物的辐射聚合 固化复合材料体系。 【背景技术】 0002 在辐射 ( 紫外光或可见光或电子束或 X- 射线 ) 固化领域, 光引发剂是关键的复 合组分之一, 关于光引发剂结构与制造工艺的研究文献已经有相当丰富的披露, 具有特 别重要工业应用价值的例如下图所示的羟基酮型光引发剂 1173 和酰基膦氧型光引发剂 TPO, TPO-L, 和 BAPO。近年来, 随着辐射固化技术进步和工业应用标准的不断提升, 在对 传统光引发剂的引发活性基本要求之外, 更加关注其环保和健康友好性, 突出表现在发展 高效率新一代光引发剂产品的同时, 强调其低挥发性有害有机化合物 (Volatile Orga。
22、nic Compounds, 简称 VOC) 的释放, 低残余不良气味, 以及低迁移性等。在此领域典范性的例子 是原 Ciba 公司开发的 Irgacure 127 以及 Lamberti 公司开发的 150 双官能团羟基酮光引 发剂, 与单官能团型光引发剂 1173 相比, 在增加官能度和分子量后, 127 和 150 化合物展现 了更高的光聚合引发效率, 更低的 VOC 释放量, 以及更低的迁移倾向等优良性能, 正得到日 益广泛的市场应用。 0003 0004 与多官能团羟基酮型光引发剂的活跃研发与成功产业化形成鲜明对比的 是, 文献鲜有对酰基膦氧型光引发剂多官能团化的披露, 已知的极为有。
23、限的例子例如 WO2011/003772A1, WO2003104245A1, 和 WO2006/056541A1。值得特别强调的是, 文献披露结 果分为两类, 即或者是通过改变磷原子取代基制备酰基膦氧型化合物, 或者是使用已经含 有某种所需芳环取代基的芳酰基前体和适当含磷前体偶联进行酰基膦氧型化合物的制备 ; 而尚未有任何在酰基膦氧 C(O)-P(O) 核心光活性官能团存在下直接对其芳酰环系进行结 构改造的报道 ( 即直接利用 TPO 或 BAPO 型结构为起始原料 ), 这样的技术一旦突破其优势 是明显的, 因为可以更加快速而高效地实现多种酰基膦氧型光引发剂的 “砌块式” 组装制 备。 说。
24、 明 书 CN 103172770 A 7 2/13 页 8 0005 综上所述, 由于对单官能团酰基膦氧化合物结构改造的技术困难性以及高昂的成 本, 迄今为止尚未有任何关于多官能团酰基膦氧型光引发剂成功产业化的报道。 【发明内容】 0006 本项申请现已意外地发现, 从简单的文献已知的单或双官能团型酰基膦氧型光引 发剂(例如TPO, TPO-L, BAPO)出发, 通过一类酸促进的卤烷基化技术, 可以简洁而快速地制 备一系列新型结构的多官能团或聚合型型酰基膦氧型光引发剂。 这是一个具有里程碑意义 的重大反应技术突破, 因为它首次实现了在酰基膦氧 C(O)-P(O) 光活性官能团原位存在下 对。
25、其芳酰环系的直接结构改造, 首次鉴定发现了一系列分子砌块 (Building-Block) 式酰 基膦氧化合物结构, 且首次使得经济而高效地获得多官能团或聚合型酰基膦氧型光引发剂 从化学合成反应方法学上成为可能! 0007 本项申请披露下述通式 (I-III) 所示的多官能团或聚合型酰基膦氧化合物结构 : 0008 0009 在通式 (I-III) 中, n 取值 1 或 2 或 3, 优选的, n 取值为 1 或 2 ; m 取值 0 或 1 ; X 是 氧或硫。p, r, 和 s 是描述官能度的整数, 其中 p 取值大于或等于 1 的整数, r 和 s 取值大于 或等于 2 的整数。 00。
26、10 R1, R2, 和 R3分别独立地是氢, 卤素, 碳原子数为 1-24( 标记为 C1-C24, 下同 ) 的含有 一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有 C3-C12环系结构的烷基, 或是一个 C2-C24的含 有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有C3-C12环系结构的烯基, 或是一个碳原子数 为 C6-C24的未取代或被取代 1-4 次的芳基 ( 苯基, 萘基, 蒽基, 或联苯基 ) 或杂芳基。R1, R2, 和 R3的链段彼此独立地可以被 1-6 个非连续的氧原子, 氮原子, 硅原子, 或硫原子间断。R1, R2, 和 R3任意二者之间也可以形成一个环结构。R1, R2。
27、, 和 R3的链段与其联结的苯环之间彼 此独立地也可以被一个氧, 硫, 或一个含有 C1-C4烷基或烷氧取代基的氮, 硅, 或磷插入。 0011 当 n 取值为 2 或 3 时, 即存在多个 R1, R2, 和 R3取代芳环时, 其多个芳环的满足上述 定义的 R1, R2, 和 R3取代基彼此独立地可以相同或不同 ; 当 n 取值为 2 或 3 时, 即存在多个 说 明 书 CN 103172770 A 8 3/13 页 9 R1, R2, 和 R3取代芳环时, 优选的, 在通式 (I) 中, Q 和其中一个芳环键联 ; 在 (III) 中, R12和 其中一个芳环键联。 0012 R4是碳原。
28、子数为C1-C24的含有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有C3-C12 环系结构的烷基或烷氧基, 或是一个C2-C24的含有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不 含有 C3-C12环系结构的烯基。R4的链段可以被 1-6 个非连续的氧原子, 氮原子, 硅原子, 或 硫原子间断。 0013 R5是氢, OH, 碳原子数为 C1-C24的含有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含 有 C3-C12环系结构的烷基或满足这样条件的烷氧基或烷巯基或硅烷基, 碳原子数为 C6-C24 的未取代或被取代 1-4 次的芳基 ( 苯基, 萘基, 蒽基, 或联苯基 ) 或杂芳基或满足这样条件 的酚氧基。
29、或硫酚基。R5的链段可以被 1-6 个非连续的氧原子, 卤素原子, 氮原子, 硅原子, 硫 原子, 双键, 或三键间断。 0014 R6是氢, 碳原子数为 C1-C24的含有一或多个取代基的支链或直链, 含有或不含有 C3-C12环系结构的烷基或满足这样条件的烷氧基或烷巯基或硅烷基, 碳原子数为C6-C24的未 取代或被取代 1-4 次的芳基 ( 苯基, 萘基, 蒽基, 或联苯基 ) 或杂芳基或满足这样条件的酚 氧基或硫酚基。 R6的链段可以被1-6个非连续的氧原子, 卤素原子, 氮原子, 硅原子, 硫原子, 双键, 或三键间断。 0015 R8, R9, 和 R10的定义与 R1, R2, 。
30、和 R3相同。 0016 R11的定义与 R6相同。 0017 Q 是一个 p 价基团。当 p 取值为 1 时, Q 是形式为 CR13R14(R15) 的一价取代基, 其中 R13和 R14分别独立地是氢或 C1-C6的烷基, 优选的, Q 是 CH2(R15) ; 当 p 取值为 2 时, Q 是 C O, 或 Q 是形式为 CR13R14的二价联结基团, 优选的, Q 是 CH2, 或 Q 是一个二价的满足 R15条件 的联结基团。当 p 取值为大于或等于 3 的整数时, Q 是一个 p 价的满足 R15条件的联结基团。 0018 R15是未取代的直链或支链的含有 1-24 个碳原子的烷。
31、基或含有 2-24 个碳原子的 烯基 ; 或是含有一或多个取代基的直链或支链的含有 1-24 个碳原子的烷基或含有 2-24 个 碳原子的烯基, 这些一或多个取代基可以是卤素原子, -NCO 基, -CN 基, 环氧乙烷基, N- 烷基 (C1-C8烷基 ) 取代的酰亚胺基, -OR16基, -CO-R16基, -CONR16R17基, -NR16R17基, -SiR16R17R18 基, -OSiR16R17R18基, -NR-CO-R16基, -NR-CO-OR16基, -NR-COR16R17基, -SR16基, -SO2R16 基, -SO2-OR16基, -SO2-NR16R17基,。
32、 -PO-OR16-OR17基, -PO-(OR16)(OM1) 基, -PO-(OM1)(OM2) 基, -PO-R16R17基, -COOR16基, -OC(O)R16基, -CHCH-CO-OR16基, 或-C(C1-C4烷基)C(C1-C4 烷基 )-CO-OR16; 0019 这里 R16, R17, R18彼此独立地是氢, C1-C24烷基, 为一或多个非连续性氧或硫或氮原 子所间断的 C2-C24基, 含一或多个乙烯醇单元的取代基, C3-C24环状烷基, 2- 呋喃基, 四氢呋 喃基, 苯基 -C1-C4- 亚烷基, 苯基 -C1-C4- 烯基, 含有卤素或环己基或环戊基或四氢。
33、呋喃基或 呋喃基的 C1-C6烷基, C2-C18烯基, 苯基, 未取代的萘基或联苯基, 含有一至五个 C1-C8烷基或 C1-C8烷氧基或 C1-C8烷硫基或卤素取代基的苯基或萘基或联苯基 ; R16, R17, 或 R18的一个或 多个氢原子还可以被氟原子取代 ; 0020 M1和 M2彼此独立地是一个金属阳离子或铵盐阳离子 ; 0021 或 R15是被 -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -CO-NR16-, -NR16-CO-, -NR16-CO-NR16-, -NR16 -COO-, -COO-C1-C18-亚烷基, -COS-C1-C18-亚烷基, -SO2-,。
34、 -SO2-O-, -SO2-NR16-, -SiR16R17-, -Si 说 明 书 CN 103172770 A 9 4/13 页 10 OR16R17-, -SiOR16OR17-, -PO-OR16-, -PO-(OM1)-, -PO-(OM1)(OM2), -PO-R16-, - 苯基 -C1-C4- 亚烷 基 -, -C6H4-, 萘环, 联苯环, C5-C12环, 或含氧或硫或氮原子的五或六元杂环间断的 C1-C24烷 基或 C2-C24烯基 ; 0022 或 R15是苯基 -C1-C4- 烷基, 苯基, 萘基, 联苯基, C5-C12环烷基, 或含氧或硫或氮原 子的五或六元杂环。
35、 ; 这里这些取代基均可以含有一或多个C1-C8烷基或C1-C8烷氧基或C1-C8 烷硫基或氯原子或 -NR16R17取代基 ; 0023 R7是形式为 CR13R14的二价联结基团, 优选的, R7是 CH2。 0024 R12是一个二价的满足 R15条件的联结基团。 0025 通式 (I) 化合物包括但不局限于下述示例性结构 : 0026 说 明 书 CN 103172770 A 10 5/13 页 11 0027 说 明 书 CN 103172770 A 11 6/13 页 12 0028 说 明 书 CN 103172770 A 12 7/13 页 13 0029 通式 (II) 化合。
36、物包括但不局限于下述示例性结构 : 0030 0031 通式 (III) 化合物包括但不局限于下述示例性结构 : 0032 说 明 书 CN 103172770 A 13 8/13 页 14 0033 令人意外地, 在一些已知单体酰基膦氧化合物中, 即便强吸电子的酰基膦 氧 -C(O)-P(O)- 官能团显著钝化了其含有的芳酰环系, 本项申请现已发现依然可以在合适 条件下实现对其芳酰环系的直接卤烷基化反应, 进而实现系列通式 (I-III) 化合物的快速 而经济实用地制备。 0034 通式 (I) 化合物的制备反应通式如下 : 从文献已知的单体酰基膦氧化合物 A 出 发, 在酸和甲醛作用下发生。
37、 Friedel-Crafts 烷基化反应得到氯甲基化中间体 B, 这里的酸 可以是路易斯酸如三氯化铝, 二氯化锌, 二氯化镁, 三氯化铁, 三氯化铟, 稀土金属的形式为 LaHal3(La代表一个稀土元素, Hal代表一个卤素原子)的卤化物或形式为La(OTf)3的磺酸 盐等, 或是无机或有机的质子酸例如盐酸, 硫酸, 磷酸, 甲酸, 乙酸, 磺酸。 0035 B 和形式为 YH 的阴离子 (Y O, S) 或其等价物发生取代反应生成化合物 C。由此 得到的结构 B 和 C 代表了两个关键的酰基膦氧化合物分子砌块。B 的氯苄官能团和 C 的苄 醇官能团与一系列多元 ( 硫 ) 醇 E1, 多。
38、元羧酸 E2, 多元酰氯 E3, 多元异氰酸酯 E4, 多元不饱 和羰基化合物 E5, 或多元环氧化物 E6 反应即可制备一些通式 (I) 化合物。具体而言, 对本 领域从业专业技术人员所熟知的化学官能团转化反应是, B 可以和 E1 或 E2 发生取代反应 ; 而 C 可以和 E2 和 E3 发生酯化反应, 和 E4 和 E5 发生加成反应, 和 E6 发生环氧开环反应。C 同时可衍生为合适的含有酰基膦氧结构的可聚合的不饱和酯或不饱和烯烃或氯硅烷单元, 进而经由自由基或水解聚合反应制备高分子型 (I) 结构。例如, C 和不饱和酰氯或不饱和 羧酸酯化得到结构 D, D 即可在自由基引发剂存在。
39、下聚合得到高分子型 (I) 目标分子。 0036 说 明 书 CN 103172770 A 14 9/13 页 15 0037 通式(II)化合物的制备反应通式如下 : 从文献已知的双酰基膦氧单体化合物F出 发, 在酸和甲醛作用下在两个芳环上依次发生 Friedel-Crafts 烷基化反应得到亚甲基联 结的聚合型结构 (II), 这里的酸可以是路易斯酸如三氯化铝, 二氯化锌, 二氯化镁, 三氯化 铁, 三氯化铟, 稀土金属的形式为LaHal3(La代表一个稀土元素, Hal代表一个卤素原子)的 卤化物或形式为 La(OTf)3的磺酸盐等, 或是无机或有机的质子酸例如盐酸, 硫酸, 磷酸, 甲。
40、 酸, 乙酸, 磺酸。或者, 自 F 经由 Friedel-Crafts 卤烷基化制备得到关键分子砌块型中间体 G( 其中 Z 是 Cl, OH, SH, NH2等 ), G 和 E1-E6 聚合反应得到结构 (II)。 0038 0039 通式 (III) 化合物的制备反应通式如下 : 从文献已知的酰基膦氧单体化合物 H 出 发, 在酸和甲醛作用下在同一芳环上依次发生两次 Friedel-Crafts 烷基化反应得到关键 说 明 书 CN 103172770 A 15 10/13 页 16 分子砌块型中间体 I( 其中 Z 是 Cl, OH, SH, NH2等 ), I 和 E1-E6 聚合。
41、反应得到结构 (II)。这 里的酸可以是路易斯酸如三氯化铝, 二氯化锌, 二氯化镁, 三氯化铁, 三氯化铟, 稀土金属的 形式为LaHal3(La代表一个稀土元素, Hal代表一个卤素原子)的卤化物或形式为La(OTf)3 的磺酸盐等, 或是无机或有机的质子酸例如盐酸, 硫酸, 磷酸, 甲酸, 乙酸, 磺酸。 0040 0041 本项申请同时披露一类合适的辐射 ( 紫外光或可见光或电子束或 X- 射线或等价 光源 ) 固化体系。这样的体系包含至少一种可聚合的含烯键不饱和组分, 且包含至少一种 通式 (I-III) 化合物为光引发剂或光引发剂组分之一。以体系中含烯键不饱和组分总量每 100份重量。
42、计算, 含有的通式(I-III)化合物的合适的量是0.01-25重量份, 优选0.1-10重 量份。 本项申请披露的合适辐射固化体系包含的可聚合的含烯键不饱和组分是可以通过该 双键的自由基聚合反应被交联的化合物或混合物, 这种含烯键不饱和组分可以是单体, 低 聚物或预聚物, 或是它们的混合物或共聚物。 0042 这样的合适辐射固化体系还可以含有根据实际需要所添加的无机或有机填充剂 和/或着色剂(例如颜料或染料等), 以及其它添加剂(例如紫外线吸收剂, 光稳定剂, 阻燃 剂, 流平剂, 或消泡剂等 ) 和溶剂等任意成分。 0043 合适的自由基聚合的单体是例如含烯键可聚合单体, 包括但不限于 (。
43、 甲基 ) 丙烯 酸酯, 丙烯醛, 烯烃, 共轭双烯烃, 苯乙烯, 马来酸酐, 富马酸酐, 乙酸乙烯酯, 乙烯基吡咯烷 酮, 乙烯基咪唑, ( 甲基 ) 丙烯酸, ( 甲基 ) 丙烯酸衍生物例如 ( 甲基 ) 丙烯酰胺, 乙烯基卤 化物, 亚乙烯基卤化物等。合适的预聚物和低聚物包括但不限于 ( 甲基 ) 丙烯酰官能基的 ( 甲基 ) 丙烯酸共聚物, 聚氨酯甲酸酯 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 聚酯 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 不饱和聚 酯, 聚醚 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 硅氧烷 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 环氧树脂 ( 甲基 ) 丙烯酸酯等。其 合适的数均分子量可在例如 500 至 10000 间变。
44、动, 优选 500-5000 取值范围。 0044 与已知文献方法相比, 本发明披露的化合物具有突出的结构新颖性, 制备方法简 捷高效性, 反应条件温和性, 以及光引发活性的高效性和环境友好性。 【具体实施方式】 0045 下面结合具体实施例进一步说明本发明要点。 说 明 书 CN 103172770 A 16 11/13 页 17 0046 实施例一 : 0047 0048 将 350 毫克 TPO 溶解于 2 毫升氯仿中, 依次加入 100 毫克多聚甲醛和 200 毫克无 水三氯化铝, 体系升温至 60 摄氏度回流反应 17 小时, 加入 5 毫升水淬灭反应, 分离有机相, 水相用 5 毫。
45、升氯仿萃取三次, 合并有机相, 无水 Na2SO4干燥, 脱除溶剂后残余物在硅胶柱色 谱上以乙酸乙酯 / 正己烷 (1 4 至 3 1) 为洗脱液梯度淋洗, 得到 181 毫克目标产物。 0049 核 磁 共 振 数 据 : 1H-NMR(CDCl 3, 300MHz) : 8.01-7.95(m, 8H), 7.54-7.44(m, 12H), 6.77(s, 2H), 3.92(s, 2H), 2.04(s, 6H), 1.89(s, 6H), 1.80ppm(s, 6H) ; 0050 13C-NMR(CDCl 3, 75MHz) : 220.3(d, J 287Hz), 139.3, 。
46、137.6, 137.1, 135.4, 133.3, 132.3, 131.8, 131.7, 131.6, 131.0, 130.1, 128.9, 128.7, 128.5, 76.6, 21.1, 19.1, 18.2ppm。 0051 实施例二 : 0052 0053 自实施例一实验同时分离得到 108 毫克该目标产物。 0054 核 磁 共 振 数 据 : 1H-NMR(CDCl 3, 300MHz) : 8.06-7.99(m, 4H), 7.62-7.27(m, 6H), 6.89(s, 1H), 4.59(s, 2H), 2.39(s, 3H), 2.13(s, 3H), 1。
47、.97ppm(s, 3H) ; 0055 13C-NMR(CDCl 3, 75MHz) : 290(d, J 290Hz), 140.0, 137.7, 137.2, 134.9, 134.4, 132.5, 132.4, 132.2, 131.8, 131.7, 130.7, 130.3, 129.8, 129.4, 128.8, 128.6, 126.2, 76.6, 40.2, 19.4, 16.6ppm. 0056 实施例三 : 0057 0058 将 214 毫克实施例一化合物和 120 毫克碳酸钾置于 5 毫升 1/1 体积比的四氢呋喃 / 水溶剂中, 在室温下搅拌反应, 用 TL。
48、C 跟踪监测至原料消失 ( 约 2 小时 )。脱除溶剂, 残余 物和 1/1 体积比的二氯甲烷 / 水混合振摇, 分离有机相, 水相用二氯甲烷萃取 2 次, 合并有 机相, 硫酸镁干燥, 过滤, 脱除溶剂后残余物在硅胶柱色谱上以乙酸乙酯 / 正己烷 (1 2 至 3 1) 为洗脱液梯度淋洗, 得到 137 毫克淡黄色油状目标产物。HRMS 高分辩质谱 : 理论值 说 明 书 CN 103172770 A 17 12/13 页 18 C23H24O3P(M+H) : 379.1463 ; 实测值 : 379.1471。 0059 实施例四 : 0060 0061 在氮气保护下, 将350毫克实施。
49、例三化合物置于20毫升CH2Cl2中, 冷却到零度, 缓 缓向其加入含有 90 毫克新鲜蒸馏的丙烯酰氯的 2 毫升 CH2Cl2溶液, 加入 175 微升 Et3N 和 2 毫克 DMAP 后反应液搅拌 2 小时。混合液回至室温继续反应 1 小时后倒入 50 毫升水中, 分离有机相, 用 20 毫升 CH2Cl2萃取水相 2 次, 合并有机相后用饱和食盐水洗涤并在 Na2SO4 上干燥, 过滤浓缩得到的粗产物以乙酸乙酯和正己烷为洗脱液在硅胶柱色谱上分离得到淡 黄色油状产物, 产率 83。HRMS 高分辩质谱 : 理论值 C26H26O4P(M+H) : 433.1569 ; 实测值 : 433.1574。 0062 实施例五 : 0063 0064 在氮气保护下, 将 76 毫克实施例四化合物置于 4 毫升甲苯中, 加入 7 毫克 AIBN 后 混合液在 60 摄氏度搅拌反应 2 小时。减压脱除溶剂后即定量地得到淡黄色粉末目标聚合 产物。 0065 实施例六 : 0066 。