Соединения о-имино-изомочевины и их полимеризуемые композиции - RU2559874C2
Код документа: RU2559874C2
Описание
Настоящее изобретение относится к применению соединений О-имино-изомочевины в качестве источника радикалов, в частности в качестве инициаторов полимеризации, и к полимеризуемым композициям, содержащим эти О-имино-изомочевины, и к новым соединениям О-имино-изомочевины.
Свободно-радикальная полимеризация относится к наиболее важным способам полимеризации. Она применяется для получения множества важных с коммерческой точки зрения полимеров, таких как полистирол, PVC, полиакрилаты, полиметакрилаты, PAN и другие полимеры. Для получения технических подробностей можно обратиться к все еще значимой эталонной работе G. Odian, Principles of Polymerization, McGraw-Hill New York 1991.
Процессы свободно-радикальной полимеризации запускаются с помощью применения инициаторов. Примерами инициаторов, которые применяются в полимерной технологии, являются азосоединения, диалкилпероксиды, диацилпероксиды, гидропероксиды, термолабильные С-С-димеры, окислительно-восстановительные системы и фотоинициаторы. В качестве ссылки приводится "Handbook of Free Radical Initiators", (E.T. Denisov, T.G. Denisova, T.S. Pokidova, J. Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey, 2003).
Несмотря на их широко распространенное применение, известные инициаторы полимеризации имеют различные недостатки. Так, например, пероксиды являются чрезвычайно легко воспламеняемыми и поддерживают горение, и, таким образом, являются потенциально взрывоопасными, так что их получение, хранение, транспортировка и применение должны сопровождаться дорогостоящими мерами предосторожности. Некоторые инициаторы, корме того, образуют токсичные продукты, как например, AIBN.
Поэтому существует необходимость в новых инициаторах для процессов свободно-радикальной полимеризации, которые имеют удовлетворительный профиль безопасности.
М.Radau и К.Hartke описывают в "Archiv der Pharmazie" Vol.305, 1972, pages 702-707 добавление оксимов к карбодиимидам. Применение в качестве инициатора полимеризации не описывается.
Erich Schmidt et al описывают в "Justus Liebigs Annalen der Chemie" Vol.639, 1961, pages 24-31, соединения О-имино-изомочевины, полученные путем реакции метил-трет-бутилкарбодиимида или диизопропилкарбо-диимида с метилизопропилкетоксимом. Применение в качестве инициатора полимеризации не описывается.
В WO 2001/90113 и WO 2004/081100 описываются стерически затрудненные N-ацилоксиамины в качестве нового класса инициаторов полимеризации.
Кроме того, новые инициаторы полимеризации N-замещенные имиды описываются в WO 2006/051047, О-диалкиламино-изомочевины описываются в РСТ/ЕР200906794 (подана 28 дкабря 2009 г.), и арилтриазены описываются в ЕР 09156625.7 (подана 30 марта 2009 г.).
Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что О-имино-изомочевины, доступные для получения, например, путем реакции карбодиимидов с оксимами, являются очень эффективными инициаторами свободно-радикальной полимеризации или других процессов, которые запускаются свободными радикалами, например, контролируемое разложение полиолефинов или процессы сшивания. Кроме того, многие из этих О-имино-изомочевин являются новыми соединениями.
Объектом настоящего изобретения является применение соединений О-имино-изомочевины общей формулы (I) в качестве источника радикалов, в частности в качестве инициаторов полимеризации:
где
n представляет собой 1,2,3 или 4,
R100 и R101 независимо представляют собой Н, C1-18алкил, С3-С12циклоалкил, С6-С14арил, C1-C14гетероарил, С7-С15аралкил, С2-С14гетероаралкил, циано, или R100 и R101 образуют вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, моно или полициклическое С3-С18карбоциклическое или С1-С18гетероциклическое кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой C1-C18алкил, С3-С12циклоалкил, С6-С14арил, С6-С14арил, один или более раз замещенный С1-С18алкилом; С7-С15аралкил, (CH3)3Si-; или R102 и R103 представляют собой С1-С18алкил, С3-С12циклоалкил, С6-С14арил, С7-С15аралкил, или R102 и R103 представляют собой С1-С18алкил, С3-С12циклоалкил, которые прерываются или замещены атомом кислорода (О) или N-содержащими группами, выбранными из С1-С18алкиламино, бис(С1-С18алкил)амино или трис(С1-С1tцалкил)аммония;
R104 если n равно 1, представляет собой Н, C1-C18алкил, С3-С12циклоалкил, С7-С14аралкил, C6-C14арил или ацил, выбранный из группы, состоящей из следующих ацилов: -С(=O)-Н, -С(=O)-С1-С18алкил, -С(=O)-С2-С18алкенил, -С(=O)-С6-С14арил, -С(=O)-С2-С18алкенил-С6-С14арил, -С(=O)-O-С1-С18алкил, -С(=O)-O-С6-С14арил, -С(=O)-NН-С1-С18алкил, -С(=O)-NН-С6-С14арил и -С(=O)-N(С1-С18алкил)2; или
R102 и R104 если n равно 1, образуют вместе с атомом азота, к которому они присоединены, 5-12 членное кольцо, которое может содержать дополнительные гетероатомы,
R104 если n больше 1, представляет собой ди-, три-, тетра-C1-С18алкилиден, диацилы, триацилы или тетраацилы,
и их солей.
Примерами таких R102-R104 колец являются: пирролидин, пиперидин, морфолин, пиперазин, N-метилпиперазин, гексаметиленимин.
Структура (I) может быть такой (например, димерной, тримерной, олигомерной или полимерной), что молекула (I) содержит фрагмент изомочевины более одного раза, например, от 2 до 10 раз.
Предпочтительной является мономерная структура (n равно 1); димерная структура (n равно 2) или тримерная структура (n равно 3).
Соединения (I) являются подходящими в качестве инициаторов полимеризации для свободно-радикальной полимеризации, в частности для применения в процессах полимеризации для получения покрытий. Сюда относятся процессы термального отверждения и двойного отверждения, особенно те, в которых второй процесс отверждения запускается электромагнитным путем или посредством воздействия излучения, например, света, ближнего инфракрасного излучения или электронного пучка.
Кроме того, эти соединения (I) подходят для других процессов, которые запускаются свободными радикалами, например, контролируемое разложение полиолефинов.
Кроме того, эти соединения (I) подходят для сшивания ненасыщенных полимерных смол.
Процесс сшивания содержит нагревание ненасыщенной полимерной смолы вместе с соединениями (I).
Термин полимер охватывает олигомеры, соолигомеры, полимеры и сополимеры, например, случайные блок-сополимеры, мультиблок-сополимеры, звездчатые сополимеры или градиентные сополимеры.
Определение радикалов
Обозначение остатка 'алк' или 'циклоалк' применяется в комбинации со стандартной терминологией ИЮПАК.
Термин 'алкен' обозначает остатки, содержащие одну или более двойных связей, а также при необходимости одинарные связи, за исключением однако ароматических остатков, и термин 'алкин' обозначает остатки, содержащие одну или более тройных связей, а также при необходимости одинарные и/или двойные связи, причем максимальное число двойных и тройных связей в указанном остатке 'алкене' или 'алкине' в целом составляет не более чем половину от числа атомов углерода (С) в указанном остатке 'алкене' или 'алкине'.
С1-С18алкил в соединение формулы I представляет собой, например, C1-С6алкил, например, метил, этил, н-пропил или изопропил, или н-, вторили трет-бутил, или неразветвленный или разветвленный пентил или гексил, или С7-С19алкил, например, неразветвленный или разветвленный геп-тил, октил, изооктил, нонил, трет-нонил, децил или ундецил, н-тридецил, н-тетрадецил, н-гексадецил или н-октадецил.
С1-С18алкилы и С3-С12циклоалкилы в группах R101-R104 соединения формулы I могут также иметь подходящие заместители, например, С1-С4алкокси или галоген, например, хлор или фтор.
С2-С18алкенил представляет собой, например, этенил, пропенил, бутенил, пентенил, гексенил, гептенил, октенил, додеценил и тому подобное, включая их изомеры.
С6-С14арил, С7-С15аралкил, С1-С14гетероарил и С2-С24гетероаралкил могут быть моно- или полициклическими, конденсированными или конъюгированными, или две или более ароматических или гетероароматических групп могут иметь мостиковую связь с алкиленовой группой. С6-С14арил, С7-С15аралкил, С1-С14гетероарил или С2-С14гетероаралкил представляют собой, например, фенил, бензил, нафтил, индил, инденил, флуоренил, аценафтил, бифенилил, антрацил, о-, м- или п-терфенил.
С6-С14арил представляет собой, например, карбоциклический моноарил или диарил, предпочтительно моноарил, например, фенил, который может быть монозамещенным или дизамещенным подходящими заместителями, как например, С1-С4алкил, например, метил, этил или трет-бутил, С1-С4алкокси, например, метокси или этокси, или галоген, например, хлор. В случае дизамещения предпочтительными являются 2- и 6- положения.
С6-С14арил, один или более раз замещенный С1-С18алкилом, представляет собой, например, фенил, один раз или дважды замещенный С1-С18алкилом, особенно дважды замещенный, например, 2,6 диизопропилфенил.
С7-С10аралкил представляет собой, например, бензил, фенилпропил, α,α-диметилбензил или α-метилбензил.
С2-С18алкил, который прерывается по меньшей мере одним атомом кислорода, представляет собой, например, -СН2-СН2-О-СН2-СН3, -СН2-СН2-О-СН3 или -СН2-СН2-О-СН2-СН2-СН2-О-СН2-СН3. Предпочтительно его получают из полиэтиленгликоля. Общей формулой является -((СН2)а-O)b-Н/СН3, где а представляет собой число от 1 до 6, и b представляет собой число от 2 до 10.
R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют моно- или полициклическое С3-С18карбоциклическое кольцо.
Неограничивающими примерами полученных циклоалкилиденов RioiRio2C=являются циклобутилиден, циклопентилиден, циклогексилиден, циклогептилиден, циклооктилиден, циклононилиден, циклодецилиден, циклоундецилиден, циклододецилиден, 4-метилциклогексилиден, 3,3,5,5-тетраметилциклогексилиден, 3,3,5-триметилциклогексилиден, 2,3-бензоциклогексилиден, 3,4-бензоциклогексилиден.
R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют моно- или полициклическое C1-C18гетероциклическое кольцо.
Неограничивающими примерами полученных циклоалкилиденов R101R102C= являются: 3-азациклопентилиден, 3-оксациклопентилиден, 2-метил-3-оксациклопентилиден, 4-азациклогексилиден, 3,3,5,5-тетраметил-4-азациклогексилиден, 4-тиациклогексилиден, 4-оксациклогексилиден.
Термин "ди, три или тетра C1-C18 алкилиден" (когда n больше 1) относится к неразветвленной или разветвленной углеродной цепи, которая может быть полностью насыщенной или может иметь одну или более единиц ненасыщенности, и имеет две точки, три точки или четыре точки присоединения к остатку молекулы.
Термин "диацил" означает содержание двух карбонильных или тиокарбонильных групп, связанных с радикалом, выбранным из, например, алкилена, алкенилена, алкинилена, галоалкилена, алкоксиалкилена, арила, гетероциклила, гетероарила, аралкила, циклоалкила, циклоалкилалкила и циклоалкенила. Примерами "диацила" являются фталоил, терефталоил, изофталоил, малонил, сукцинил, адипоил и тому подобное.
Примерами "триацила" являются остатки, полученные из лимонной кислоты или из тримезиновой кислоты.
Примерами "тетраацилов" являются остатки, полученные из нафталинтет-ракарбоновой кислоты, бензофенонтетракарбоновой кислоты.
Солями О-имино-изомочевин являются, например, HBF4, перхлорат, гидрохлорид, сульфат, гидросульфат, алкилсульфонат, арилсульфонат или карбоксилат.
В одном варианте выполнения настоящего изобретения п равно 1, что приводит к применению соединений О-имино-изомочевины общей формулы (I) в качестве источника радикалов:
R100 и R101 независимо представляют собой Н, С1-18 алкил, С3-С12циклоалкил, С6-С14арил, C1-C14гетероарил, С7-С15аралкил, С2-С14гетероаралкил, циано, или R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют моно или полициклическое С3-С18карбоциклическое или C1-С18гетероциклическое кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой С1-С18алкил, С3-С12циклоалкил, С6-C14арил, С6-С14арил, один или более раз замещенный C1-C18алкилом; С7-С15аралкил, (CH3)3Si-; или R102 и R103 представляют собой С1-С18алкил, С3-С12циклоалкил, С6-С14арил, С7-С15аралкил, или R102 и R103 представляют собой С1-С18алкил, С3-С12циклоалкил, которые прерываются или замещены атомом кислорода или N-содержащими группами, выбранными из С1-С18алкиламино, бис(С1-С18алкил)амино или трис(С1-С1tалкил)аммония;
R104 представляет собой Н, C1-C18алкил, С3-С12циклоалкил, С7-С14аралкил, С6-С14арил или ацил, выбранный из группы, состоящей из следующих ацилов: -С(=O)-Н, -С(=O)-С1-С18алкил, -С(=O)-С2-С18алкенил, -С(=O)-С6-С14арил, -С(=O)-С2-С18алкенил-С6-С14арил, -С(=O)-O-С2-С18алкил, -С(=O)-O-С6-С14арил, -С(=O)-NН-С1-С18алкил, -С(=O)-NН-С6-С14арил и -С(=O)-N(С1-С18алкил)2; или
R102 и R104 вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют 5-12 членное кольцо, которое может содержать дополнительные гетероатомы;
и их солей.
(приоритетный пункт) пункт формулы изобретения 2
Предпочтительные варианты выполнения
В одном варианте выполнения изобретения n в формуле I равно 1.
В одном варианте выполнения изобретения n в формуле I больше 1.
В предпочтительном варианте выполнения настоящее изобретение обеспечивает применение соединений формулы I, где n равно 1, в качестве источника радикалов, и где
R100 и R101 независимо представляют собой Н, С1-18алкил, С5-С12циклоалкил, C6-C14арил, С1-С14гетероарил, С7-С15аралкил, или R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют С5-С12 карбоциклическое кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой С1-С4алкил, С5-С12циклоалкил, С6-C14арил, С6-С14арил, один или более раз замещенный С1-С18алкилом; С7-С15аралкил;
R104 представляет собой Н, С1-С18алкил, C5-C12циклоалкил, С7-С14аралкил, С6-С14арил или ацил, выбранный из группы, состоящей из следующих ацилов: -С(=O)-Н, -С(=O)-С2-С18алкил, -С(=O)-С2-С18алкенил, -С(=O)-С6-С14арил; или
R102 и R104 вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют 5-6 членное кольцо;
и их солей. (Пункт формулы изобретения 3)
Другой предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения обеспечивает применение соединений формулы I, где n равно 1, в качестве источника радикалов, и где
R100 и R101 независимо представляют собой C1-18алкил, С5-С12циклоалкил, С6-C14арил, С1-С14гетероарил, С7-С15аралкил, или R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют С5-С12карбоциклическое кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой С1-С4алкил, циклогексил, С6-C14арил; С6-С14арил, один или более раз замещенный С1-С18алкилом;
R104 представляет собой Н, C1-C18алкил, С5-С12циклоалкил, -C(=O)-C1-C18алкил; или R102 и R104 образуют вместе с атомом азота, к которому они присоединены, 5-6 членное кольцо,
и их солей. (Пункт формулы изобретения 4)
В качестве примера приводится применение соединений О-имино-изомочевин общей формулы (I) в качестве источника радикалов, где
R100 и R101 независимо представляют собой С1-18алкил, фенил, или R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют С5-С12циклоалкильное кольцо
R102 и R103 независимо представляют собой С1-С4алкил, С5-С12циклоалкил, С6-С14арил; С6-С14арил, один или более раз замещенный С1-С6алкилом;
R104 представляет собой водород или -С(=O)-С1-С18алкил.
и их солей. (Примеры, пункт формулы изобретения 5)
В одном варианте выполнения настоящее изобретение обеспечивает применение соединений формулы I, где n равно 2, 3 или 4, в качестве источника радикалов, и где
R100 и R101 независимо представляют собой С1-18алкил, фенил, или R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют С5-С12циклоалкильное кольцо.
R102 и R103 независимо представляют собой С1-С4алкил, С5-С12циклоалкил, С6-С14арил; C6-C14арил, один или более раз замещенный С1-С6алкилом;
R104 представляет собой ди-, три-, тетра-С1-С18алкилиден, диацилы, триацилы или тетраацилы,
и их солей. (Пункт формулы изобретения 6)
Новые соединения О-имино-изомочевины
Кроме того, настоящее изобретение относится к новым О-имино-изомочевинам формулы I'
n равно 1, 2, 3 или 4,
R100, R101, R102, R103, R104, имеют значения, определенные выше и в любом из пунктов формулы изобретения 1-6,
и их солям;
при условии, что исключаются следующие соединения:
и следующие О-имино-изомочевины, полученные из кетоксимов:
(Пункт формулы изобретения 7)
В отношении новых соединений исключаются соединения, описанные М. Radau и К. Hartke в "Archiv der Pharmazie" Vol.305, 1972, pages 702-707, и описанные Erich Schmidt et al. в "Justus Liebigs Annalen der Chemie" Vol.639, 1961, pages 24-31.
В одном варианте выполнения настоящее изобретение, кроме того, относится к новым О-имино-изомочевинам формулы Г, где п равно 1
R100, R101, R102, R103 и R104 имеют значения, определенные выше и в пункте 2 формулы изобретения, и их солям,
при условии, что исключаются соединения, перечисленные выше.
(Пункт формулы изобретения 8, приоритетный пункт)
Предпочтительные новые О-имино-изомочевины формулы (I') соответствуют предпочтительным соединениям формулы (I), перечисленным выше.
Получение соединений по изобретению согласно формуле (I) или (I')
Соединения (I) с R104=H легко получают путем добавления альдоксимов или кетоксимов (II) к карбодиимидам (III) согласно схеме реакции:
R100, R101, R102 и R103 имеют значения, определенные выше.
Добавления такого типа описаны в литературе, например, в Е. Schmidt, W. Carl.: Liebigs. Ann. Chem. 24, (639), 1961.
Добавление может быть легко осуществлено путем перемешивания раствора соединения (II) и соединения (III) в соответствующем растворителе, таком как, например, этилацетат, толуол, дихлорметан, ацетонитрил, тет-рагидрофуран, гексан и тому подобное. Температура реакции может равняться комнатной температуре (rt) или быть ниже, например, -78°С, или выше, например, от комнатной температуры до 150°С.
Подмешивание катализаторов, например, кислот Бренстеда, таких как HCl, п-TsOH, HBF4 или H2SO4, или кислот Льюиса, таких как, например, BF3 или Cu(O3SCF3), или оснований, например, гидроксидов, алкоксидов, амидов или гидридов щелочных металлов, или аминов, таких как, например, три-этиламин или DABCO, или амидинов, таких как, например, DBU или DBN, может способствовать улучшению скорости и выхода добавления соединения (II) к соединению (III). Другим вариантом является работа в условиях катализа с фазовым переносом.
Оксимы (II) хорошо известны и не нуждаются в обсуждении, так же как и их получение, например, с помощью реакции карбонильных соединений с гидроксиламином. Более того, многие из них являются доступными для приобретения коммерческим путем.
Также многие карбодиимиды (III) являются доступными для приобретения коммерческим путем, например,
N,N'-дициклогексилкарбодиимид,
1,3-диизопропилкарбодиимид,
бис-(о-толил)-карбодиимид,
бис-(п-толил)-карбодиимид,
бис-(2,6-диизопропилфенил)-карбодиимид-,
бис-(триметилсилил)-карбодиимид,
1-втор-бутил-3-этилкарбодиимид,
N-циклогексил-N'-[4-(диметиламино)-α-нафтил]-карбодиимид,
1 -циклогексил-3-(2-морфолиноэтил)- карбодиимид,
1,3-ди-трет-бутил карбодиимид,
1 -этил-3-(3-диметиламинопропил)- карбодиимид,
1-этил-3-(3-диметиламинопропил)- карбодиимид метиодид,
бис-(2,4,6-триизопропилбензол)-карбодиимид.
Карбомиды III также могут быть олигомерными или полимерными.
Способы получения карбодиимидов, имеющих другие заместители, хорошо известны и описываются, например, в: Henri Ulrich, "Chemistry and technology of carbodiimides", Wiley 2007.
Соединения (I), где R104 не представляет собой H, легко получают алкили-рованием или ацилированием соединений (I) с R104=Н:
Подходящие алкилирующие агенты R104-X хорошо известны и содержат, например, алкил-, циклоалкил- или аралкилгалогениды, сульфонаты, трифлаты или триалкилоксониевые соли.
Группа R104 может также вводиться путем присоединения по Михаэлю соединений I (R104=H) к подходящим активированным акцепторам Михаэля, таким как, например, акрилонитрил или алкилакрилаты.
Подходящие ацилирующие агенты R104-X хорошо известны и содержат, например, ацилгалогениды или ацилангидриды. Еще одной возможностью является реакция соединений I (R104=H) с изоцианатами.
Алкилиорвание или ацилирование соединения (I, R104=H) при необходимости проводится в присутствии основания для нейтрализации высвобождающейся кислоты Н-Х. Примерами подходящих оснований являются гидроксиды щелочных металлов или карбонаты щелочных металлов, или амины, такие как триэтиламин или пиридин.
Другой возможный синтез соединений (I) заключается в реакции оксимов (II) с тризамещенными формамидинами (IV).
Формамидины (IV) представляют собой известные соединения и могут быть легко получены из соответствующих тризамещенных мочевин или тиомочевин. Например, получение хлорформамидинов (IV, Y=CI) описывается в R. Appel, К. D. Ziehn, К. Warning.: Chemische Berichte 2093, 106(7), 1973.
Алкилтиоформамидины (IV, Y=S-алкил) легко получают из тризамещенных тиомочевин, как описывается, например, в Lecher & Graf.: Chemische Berichte 1328, 56,1923.
Соединения формулы (I) или (I'), где n больше 1, получают путем реакции соединения формулы (I), где п равно 1, и R104 представляет собой водород, с ди- или три-, или тетракарбоновой кислотой.
Применение
Эти соединения являются подходящими в качестве инициаторов полимеризации, особенно для применения в процессах полимеризации, так как они обеспечивают образование особенно чистых полимеров и сополимеров. Эти соединения также являются подходящими в качестве инициаторов полимеризации в процессах двойного отверждения, где они применяются в комбинации с фотоинициаторами.
Термин «полимер» охватывает олигомеры, соолигомеры, полимеры и сополимеры, например, случайные блок-сополимеры, мультиблок-сополимеры, звездчатые или градиентные сополимеры.
Следующим предпочтительным свойством новых соединений в технологическом процессе является их пригодность для применения в качестве добавок при обработках, направленных на снижения молекулярной массы полимеров, в частности, полипропиленов, и при обработках, направленных на достижение контролированного повышения молекулярной массы, в частности при сшивании полиэтилена.
Композиция
Соединения формулы I или Г присутствуют в качестве вспомогательных средств для полимеризации или инициаторов полимеризации в полимеризуемых композициях, которые содержат по меньшей мере один этиленненасыщенный полимеризуемый мономер или олигомер.
Процесс полимеризации, инициированный О-имино-изомочевинами, может быть запущен с помощью различных стимулов, как например, тепло, а также электромагнитное излучение, такое как рентгеновские лучи, ультрафиолет, видимый или инфракрасный свет, или актиничное излучение, такого как, например, β-излучение (электронный пучок). Предпочтительно получают покрытие.
Таким образом, изобретение, кроме того, обеспечивает композицию, содержащую:
A) по меньшей мере один этиленненасыщенный, полимеризуемый мономер или олигомер; и
B) по меньшей мере одно соединение формулы I или I',
C) при необходимости фотоинициатор.
(Пункт формулы изобретения 9)
В одном варианте выполнения настоящего изобретения присутствует фотоинициатор. Может применяться любой известный фотоинициатор. Примеры можно найти, например, в Crivello J. V., Dietliker К. К., (1999): Chemistry & Technology of UV & ЕВ Formulation for Coatings, Inks & Paints, и в Bradley G. (ed.) Vol.3: Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerisation 2nd Edition, John Wiley & Son Ltd. Такие соединения и производные получают, например, из следующих классов соединений: бензоины, бензилке-тали, бензофеноны, ацетофеноны, гидроксиалкилфеноны, аминоалкил-феноны, ацилфосфина оксиды, бисацилфосфина оксиды, ацилфосфина сульфиды, бисацилфосфина сульфиды, ацилоксииминокетоны, алкилами-но-замещенные кетоны, такие как кетон Михлера, пероксисоединения, ди-нитрильные соединения, галогенированные ацетофеноны, фенилглиокси-латы, димерные фенилглиоксалаты, бензофеноны, оксимы и сложные эфиры оксимов, тиоксантоны, кумарины, ферроцены, титаноцены, ониевые соли, сульфониевые соли, соли иодония, соли диазония, бораты, триазины, бисимидазолы, полисиланы и красители. Также возможно использовать комбинации соединений из упомянутых классов соединений друг с другом и комбинации с соответствующими системами соинициатора и/или сенсибилизаторами.
Фотополимеризуемые композиции содержат фотоинициатор предпочтительно в количестве от 0.05 до 15 мас.%, предпочтительно от 0.1 до 8 мас.%, от массы композиции.
Предпочтительно соединение формулы I или I' присутствует в количестве от 0.01 до 10 мас.%, более предпочтительно от 0.1 до 6 мас.%, от массы ненасыщенного(ых) полимера(ов) и мономера(ов).
Соединение А присутствует в таком количестве, что общее количество соединений А и В или А, В и С составляет 100 мас.%.
Определение этиленненасыщенного соединения:
Основное радикально полимеризуемое соединение выбирается из известных радикально полимеризуемых соединений, имеющих по меньшей мере одну этиленненасыщенную двойную связь. Сюда относятся мономеры, преполимеры, олигомеры, их смеси или их сополимеры.
Неограничивающие примеры таких мономеров включают: этиленненасыщенные полимеризуемые мономеры, выбранные из группы, состоящей из алкенов, конъюгированных диенов, стиролов, акролеина, винилацетата, винилпирролидона, винилимидазола, малеинового ангидрида, акриловой кислоты, производных акриловой кислоты, винилгалогенидов и винилиден-галогенидов.
Примерами алкенов и конъюгированных алкенов являются этилен, изопрен, 1,3-бутадиен и α-С5-С18алкены.
Подходящие стиролы могут иметь от одного до трех заместителей при фенильной группе, выбранных из группы, состоящей из гидрокси, С1-С4алкокси, например, метокси или этокси, галогена, например, хлора, амино и С1-С4алкила, например, метила или этила.
К ненасыщенным карбоновым кислотам относятся такие, как (мет)акриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота (метиле-нянтарная кислота), малеиновая кислота или фумаровая кислота и их соли, сложные эфиры и амиды. Также упоминаются такие ненасыщенные жирные кислоты, как линоленовая кислота и олеиновая кислота. Предпочтительными являются акриловая и метакриловая кислота.
Однако также возможно использовать насыщенные ди- или поликарбоно-вые кислоты в смеси с ненасыщенными карбоновыми кислотами. Примеры подходящих насыщенных ди- или поликарбоновых кислот включают, например, малоновую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, себациновую кислоту, 1,4-циклогександикарбоновую кислоту, тетрахлорфталевую кислоту, тетрабромфталевую кислоту, фталевый ангидрид, тетрагидрофталевый ангидрид, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, тримеллитовую кислоту, гептандикарбоновую кислоту, додекандикарбоновую кислоту, гексагидрофталевую кислоту и т.д.
Сложными эфирами вышеупомянутых ненасыщенных кислот являются, например, алкиловые сложные эфиры, такие как, метиловые, этиловые, 2-хлорэтиловые, N-диметиламиноэтиловые, н-бутиловые, изобутиловые, пентиловые, гексиловые, циклогексиловые, 2-этилгексиловые, октиловые, изоборниловые [2-экзоборнил] сложные эфиры; или фениловые, бензило-вые или о-, м- и п-гидроксифениловые сложные эфиры; или гидроксиалки-ловые сложные эфиры, например, 2-гидроксиэтиловые, 2-гидроксипропиловые, 4-гидроксибутиловые, 3,4-дигидроксибутиловые или глицериновые [1,2,3-пропантриол] сложные эфиры, или эпоксиалкиловые сложные эфиры, например, глицидиловые, 2,3-эпоксибутиловые, 3,4-эпоксибутиловые, 2,3-эпоксициклогексиловые, 10,11-эпоксиундециловые сложные эфиры, или аминоалкиловые или меркаптоалкиловые сложные эфиры, или сложные эфиры, как описано ниже.
Амидами вышеуказанных ненасыщенных кислот являются, например, (мет)акриламиды, N-замещенные (мет)акриламиды, например, N-метилолакриламид, N-метилолметакриламид, N-этилакриламид, N-этилметакриламид, N-гексилакриламид, N-гексилметакриламид, N-циклогексилакриламид, N-циклогексилметакриламид-, N-гидроксиэтилакриламид, N-фенилакриламид, N-фенилметакриламид, N-бензилакриламид, N-бензилметакриламид, N-нитрофенилакриламид, N-нитрофенилметакриламид, N-этил-N-фенилакриламид, М-этил-N-фенилметакриламид, N-(4-гидроксифенил)акриламид и N-(4-гидроксифенил)метакриламид, IBMAA (N-изобутоксиметилакриламид), или амиды с алифатическими поливалентными аминами.
(Мет)акрилнитрилы;
К ангидридам ненасыщенных кислот относятся такие, как итаконовый ангидрид, малеиновый ангидрид, 2,3-диметилмалеиновый ангидрид и 2-хлормалеиновый ангидрид.
К стиролам относятся такие, как метилстирол, хлорметилстирол и о-, м- и п-гид роксисти рол.
К виниловым простым эфирам относятся такие, как изобутилвиниловый простой эфир, этилвиниловый простой эфир, 2-хлорэтилвиниловый простой эфир, гидроксиэтилвиниловый простой эфир, пропилвиниловый простой эфир, бутилвиниловый простой эфир, изобутиловый виниловый простой эфир, октилвиниловый простой эфир и фенилвиниловый простой эфир.
К сложным виниловым эфирам относятся такие, как винилацетат, винил-хлорацетат, винилбутират и винилбензоат.
Винилхлорид и винилиденхлорид.
N-винилгетероциклические соединения, N-винилпирролидон или замещенные подходящим образом винилпирролидоны, N-винилкарбазол, 4-винилпиридиню.
Другими примерами сложных эфиров являются: диакрилатные сложные эфиры, такие как 1,6-гександиолдиакрилат (HDDA), этиленгликольдиакри-лат, пропиленгликольдиакрилат, трипропиленгликольдиакрилат, неопентилгликольдиакрилат, гексаметилгликольдиакрилат и бисфенол А диакрилат, дивинилбензол, дивинилсукцинат, диаллилфталат, триаллилфосфат, триаллилизоцианурат и трис(2-акрилоилэтил)изоцианурат, триметилолпропан триакрилат, триметилолэтан триакрилат, триметилолпропан триметакрилат, триметилолэтан триметакрилат, тетраметиленгликоль диметакрилат, триэтиленгликоль диметакрилат, тетраэтиленгликоль диакрилат, пентаэритритол диакрилат, пентаэритритол триакрилат, пентаэритритол тетраакрилат, дипентаэритритол диакрилат, дипентаэритритол триакрилат, дипентаэритритол тетраакрилат, дипентаэритритол пентаакрилат, дипентаэритритол гексаакрилат, трипентаэритритол октаакрилат, пентаэритритол диметакрилат, пентаэритритол триметакрилат, дипентаэритритол диметакрилат, дипентаэритритол тетраметакрилат, трипентаэритритол октаметакрилат, пентаэритритол диитаконат, дипентаэритритол триситаконат, дипентаэритритол пентаитаконат, дипентаэритритол гексаитаконат, этиленгликоль диакрилат, 1,3-бутандиолдиакрилат, 1,3-бутандиолдиметакрилат, 1,4-бутандиолдиитаконат, триакрилат сорбита, тетраакрилат сорбита, пентаэритритол-модифицированный триакрилат, тетраметакрилат сорбита, пентаакрилат сорбита, гексаакрилат сорбита, акрилаты и метакрилаты сложных олигоэфиров, ди- и триакрилат глицерина, 1,4-циклогександиакрилат, бисакрилаты и бисметакрилаты полиэтиленгликоля с молекулярной массой в интервале от 200 до 1500, и их смеси.
Следующие сложные эфиры также являются подходящими: диакрилат дипропиленгликоля, диакрилат трипропиленгликоля, глицерин этоксилат триакрилат, глицерин пропоксилат триакрилат, триметилолпропан этоксилат триакрилат, триметилолпропан пропоксилат триакрилат, пентаэритритол этоксилат тетраакрилат, пентаэритритол пропоксилат триакрилат, пентаэритритол пропоксилат тетраакрилат, неопентилгликоль этоксилат диакрилат, неопентилгликоль пропоксилат диакрилат.
Неограничивающими примерами высокомолекулярных (олигомерных) полиненасыщенных соединений (также известных как преполимеры) являются сложные эфиры этиленненасыщенных моно- или полифункциональных карбоновых кислот, как описано выше, и полиолы или полиэпоксиды, и полимеры, имеющие этиленненасыщенные группы в цепи или в боковых группах, например, ненасыщенные сложные полиэфиры, полиамиды и полиуретаны, и их сополимеры, алкидные смолы; полибутадиен и сополимеры бутадиена, полиизопрен и сополимеры изопрена, полимеры и сополимеры, имеющие (мет)акриловые группы в боковых цепях, такие как метакрилированные уретаны, а также смеси одного или более таких полимеров.
Подходящими полиолами являются ароматические, а особенно алифатические и циклоалифатические полиолы. Примерами ароматических полиолов являются бензиловый спирт, гидрохинон, 4,4'-дигидроксидифенил, 2,2-ди(4-гидроксифенил)пропан и новолочные фенолформальдегидные смолы и резольные смолы. Примерами полиэпоксидов являются полиэпоксиды на основе указанных полиолов, особенно ароматических полиолов, и эпихлоргидрина. Также подходящими в качестве полиолов являются полимеры и сополимеры, которые содержат гидроксильные группы в полимерной цепи или в боковых группах, например, поливиниловый спирт и его сополимеры или гидроксиалкиловые сложные эфиры полиметакриловой кислоты и их сополимеры. Другими подходящими полиолами являются сложные олигоэфиры, имеющие терминальные гидорксильные группы.
Примеры алифатических и циклоалифатических полиолов включают алкилендиолы, предпочтительно имеющие от 2 до 12 атомов углерода, такие как этиленгликоль, 1,2- или 1,3-пропандиол, 1,2-, 1,3- или 1,4-бутандиол, пентандиол, гександиол, октандиол, додекандиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоли, имеющие молекулярную массу предпочтительно от 200 до 1500, 1,3-циклопентандиол, 1,2-, 1,3- или 1,4-циклогександиол, 1,4-дигидроксиметилциклогексан, глицерин, трис(β-гидроксиэтил)амин, триметилолэтан, триметилолпропан, пентаэритритол, дипентаэритритол и сорбит.
Полиолы могут быть частично или полностью эстерифицированы одной ненасыщенной карбоновой кислотой или различными ненасыщенными карбоновыми кислотами, причем свободные гидроксильные группы в неполных сложных эфирах могут быть модифицированы, например, этери-фицированы или эстерифицированы другими карбоновыми кислотами.
Аминоакрилаты
Вторым олигомером, применяемым в комбинации с мономером, является акрилат, который был модифицирован путем реакции с первичными или вторичными аминами, как описывается, например, в US 3 844 916, Gaske, в ЕР 280 222, Weiss et аl., в US 5 482 649, Meixner et аl., или в US 5 734 002, Reich et аl.. Такие модифицированные амином акрилаты также обозначаются как аминоакрилаты. Аминоакрилаты получают, например, у UCB Chemicals под наименованием EBECRYL 80, EBECRYL 81, EBECRYL 83, EBECRYL Р115, EBECRYL 7100, у BASF под наимеованием Laromer РО 83F, Laromer РО 84F, Laromer РО 94F, у Cognis под наименованием PHOTOMER 4775 F, PHOTOMER 4967 F, или у Cray Valley под наименованием CN501, CN503, CN550.
Ненасыщенный полимер может применяться сам по себе или в любой желательной смеси.
Получение покрытия
Компоненты композиции и при необходимости другие добавки могут равномерно наноситься на подложку посредством известных методик нанесения покрытия, например, с помощью получения покрытия методом центрифугирования, погружения, нанесения покровного слоя шабером, заливки, нанесения покрытия кистью или распыления, особенно путем электростатического распыления и нанесения покрытия реверсивным валиком, а также путем электрофоретического осаждения. Нанесенное количество (толщина покрытия) и природа подложки (слоистая подложка) зависят от желательной области применения. Диапазон значений толщины покрытия, в общем, содержит значения от 0.1 мкм до более чем 300 мкм.
Подложки
Подходящими являются подложки всех видов, например, дерево, текстиль, бумага, керамика, стекло, стекловолокно, пластик, такой как полиэстер, полиэтилентерефталат, полиолефины или ацетат целлюлозы, особенно в форме пленок, а также металлы, такие как Al, Сu, Ni, Fe, Zn, Mg или Co и GaAs, Si или SiO2, на которые наносится защитный слой или изображение посредством экспонирования по изображению.
Применения
Жидкие покрытия или порошковые покрытия, или гелевые покрытия. Покрытия могут быть пигментированными.
Также возможно использование в печатных красках.
Вышеописанные композиции могут, кроме того, содержать обычные добавки, которые могут, в качестве альтернативы, также быть добавлены после полимеризации. Такие добавки могут быть добавлены в небольших количествах, например, УФ-абсорберы и светостабилизаторы, например, соединения, выбранные из группы, состоящей из гидроксифенилбензотриазолов, гидроксифенилбензофенонов, оксаламидов и гидроксифенил-s-триазинов. Особенно подходящими светостабилизаторами являются светостабилизаторы, выбранные из группы, состоящей из стерически затрудненных аминов (HALS), например, 2-(2-гидроксифенил)-1,3,5-триазинового или 2-гидроксифенил-2Н-бензотриазольного типа. Примеры светостабили-заторов 2-(2-гидроксифенил)-1,3,5-триазинового типа известны из патентной литературы, например, из US-A-4,619,956, ЕР-А-434 608, US-A-5,198,498, US-A-5,322,868, US-A-5,369,140, US-A-5,298,067, WO-94/18278, EP-A-704 437, GB-A-2,297,091 или WO-96/28431.
Композиции. Кроме того, могут содержать другие обычные добавки, например, наполнители, такие как карбонат кальция, силикаты, стекол или стекловолоконный материал, тальк, каолин, слюда, сульфат бария, оксиды и гидроксиды металлов, сажа, графит, порошкообразная древесина и порошкообразный или волоконный материал из других природных продуктов, синтетические волокна, пластификаторы, смазывающие вещества, эмульгаторы, пигменты, флуидизирующие вещества, катализаторы, оптические отбеливатели, ингибиторы горения, антистатические средства или вспенивающие вещества.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ получения вышеописанного олигомера, соолигомера, полимера или сополимера путем свободно-радикальной полимеризации, применяя вышеописанные соединения формулы I или I'.
Свободно-радикальная полимеризация включает термическую полимеризацию и/или УФ полимеризацию.
Термическая полимеризация представляет собой термическое отверждение, ИК-отверждение или БИК-отверждение.
Термическое отверждение:
Термическое отверждение относится к применению обычного тепла или ИК- или БИК-излучения после того, как смесь была нанесена на подложку. В случае порошковых покрытий присоединенное порошковое покрытие сначала расплавляется с формированием поверхностного слоя, предпочтительно путем обычного нагревания.
БИК отверждение:
Излучения в ближней инфракрасной области, применяемое в способе по изобретению, представляет собой коротковолновое инфракрасное излучение с длинами волн в интервале от около 750 нм до около 1500 нм, предпочтительно от 750 нм до 1200 нм. Источники излучения для БИК излучения включают, например, обычные излучатели БИК-диапазона, которые являются доступными для получения коммерческим путем (например, у Adphos).
ИК-отверждение:
ИК-излучение, применяемое в способе по настоящему изобретению, представляет собой средневолновое излучение с длиной волны в интервале от около 1500 нм до около 3000 нм и/или длинноволновое инфракрасное излучение с длиной волны выше 3000 нм.
Излучатели ИК-диапазона такого вида являются доступными для получения коммерческим путем (например, у Heraeus).
В системе двойного отверждения УФ-излучение может сопровождаться ИК- или БИК-излучением, или наоборот. Предпочтительно УФ-излучение следует за ИК- или БИК-излучением. Также возможно, что УФ-излучение следует после обычного теплового воздействия.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения олигомера, сополимера, полимера или сополимера, отличающемуся тем, что композиция согласно пункту 9 формулы изобретения подвергается условиям реакции свободно-радикальной полимеризации. (Пункт формулы изобретения 10)
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу снижения молекулярной массы полипропилена, сополимеров пропилена или смесей полипропилена, отличающемуся тем, что по меньшей мере одно из соединений формулы I или I', как определено в пункте 1 формулы изобретения или в пункте 7 формулы изобретения, добавляется к полипропилену, сополимерами пропилена или смеси полипропилена, и полученная смесь нагревается. (Пункт формулы изобретения 11)
Кроме того, настоящее изобретение относится к применению соединений по пункту 1 формулы изобретения или пункту 7 формулы изобретения для получения покрытия. (Пункт формулы изобретения 12)
Кроме того, настоящее изобретение относится к применению соединений по пункту 1 формулы изобретения или пункту 7 формулы изобретения для сшивания. (Пункт формулы изобретения 13)
Примеры получения
В Таблице 1 приводятся полученные соединения.
Пример 1: 1,3-Диизопропил-O-(N-циклогексилиденамино)-изомочевина (Соединение 1)
К раствору оксима циклогексана (5.65 г, 0.05 моль) в сухом ТГФ (40 мл) добавили тонкоизмельченный NaOH (0.2 г) и диизопропилкарбодиимид (7.57 г, 0.06 моль). Затем смесь перемешивали в течение 5 часов при комнатной температуре в атмосфере аргона. После этого мутную смесь отфильтровали и выпаривали при пониженном давлении с получением 11.75 г жидкости, которая при отстаивании затвердела с получением соединения, название которого указано в заглавии, в виде твердого вещества слегка желтоватого цвета, точка плавления 45-48°С.
ЭСИ-МС (масс-спектрометрия с ионизацией распылением в электрическом поле) для C13H25N30 (239.36) показала [М+1]+=239.8
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 5.1-4.9 (ушир.с, 1Н, NH), 3.85-3.75 (м, 2Н, СН-Ме2), 2.58-2.54 (м, 2Н), 2.28-2.24 (м, 2Н), 1.80-1.55 (м, 6Н), 1.25-1.05 (м, 12Н, CH-Me2).
Пример 2; 1,3-Дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)-изомочевина (Соединение 2)
К раствору оксима метилэтилкетона (4.6 г, 0.053 моль) в сухом ТГФ (30 мл) добавляется тонкоизмельченный NaOH (0.15 г) и дициклогексилкарбодиимид (10.3 г, 0.05 моль). Затем смесь перемешивали 5 часов при комнатной температуре в атмосфере аргона. После этого мутную смесь отфильтровали и выпаривали при пониженном давлении. Остаток перемешивали 10 минут с ацетонитрилом (30 мл), затем удалили фазу ацетонитрила, и масляный остаток растворили в дихлорметане (30 мл), отфильтровали и выпаривали с получением 11.24 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде жидкости слегка желтоватого цвета.
ЭСИ-МС для C17H31N30 (293.5) показала [М+1]+=294.0
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 5.4-5.1 (ушир.с, 1Н, NH), 3.6-3.4 (м, 2Н), 2.5-1.1 (м, 28 Н, остаточный алифатический Н).
Пример 3: 1,3-Дициклогексил-O-(N-изопропилиденамино)изомочевина (Соединение 3)
К раствору оксима ацетона (3.65 г, 0.05 моль) в сухом ТГФ (35 мл) добавили тонкоизмельченный NaOH (0.2 г) и дициклогексилкарбодиимид (10.3 г, 0.05 моль). Затем смесь перемешивали в течение 5 часов при комнатной температуре в атмосфере азота. После этого мутную смесь разбавили гексаном (30 мл), отфильтровали и выпаривали при пониженном давлении с получением 13.8 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде жидкости слегка желтоватого цвета.
ЭСИ-МС для C16H29N30 (279.4) показала [М+1]+=280.1
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 5.4-5.1 (ушир.с, 1Н, NH), 3.6-3.4 (м, 2Н), 2.1-1.1 (м, 26 Н, остаточный алифатический Н).
Пример 4: 1,3-бис(2,6-диизопропилфенил)-O-(N-циклогексилиденамино)-изомочевина (Соединение 4)
К раствору оксима циклогексанона (1.13 г, 0.01 моль) в сухом ТГФ (25 мл) добавили тонкоизмельченный NaOH (0.04 г) и бис(2,6-диизопропилфенил)карбодиимид (3.65 г, 0.01 моль). Затем смесь перемешивали 4 часа при комнатной температуре в атмосфере аргона. После этого мутную смесь отфильтровали и выпаривали при пониженном давлении. Твердый остаток выкристаллизовывали из дихлорметана-гексана с получением 3.9 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде бесцветного твердого вещества, точка плавления 150-152°С.
Инфузии-МС для C31H45N30 (475.5) показала [М+1]+=476
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 7.4-6.8 (м, 6Н, АrН), 3.6-3.4 (м, 2Н), 3.2-3.0 (м, 2Н), 2.3-2.1 (м, 4Н), 1.8-1.1 (м, 30Н, остаточный алифатический Н).
Пример 5: 1,3-Дициклогексил-O-(N-дифенилметилиденамино)изомочевина (Соединение 5)
К раствору оксима бензофенона (3.94 г, 0.02 моль) в сухом ТГФ (40 мл) добавили тонкоизмельченный NaOH (0.08 г) и дициклогексилкарбодиимид (4.25 г, 0.0206 моль). Затем смесь перемешивали 22 часа при комнатной температуре в атмосфере аргона. После этого мутную смесь отфильтровали и выпаривали при пониженном давлении. Остаток выкристаллизовывали из ацетонитрила и перекристаллизовали из ацетонитрила-дихлорметана-гексана с получением 2.93 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде бесцветного твердого вещества, точка плавления 104-107°С.
ЭСИ-МС для C26H33N30 (403.6) показала [М+1]+=403.8
1Н-ЯМР (CDCl3 300 МГц): 7.6-7.3 (м, 10Н, АrН), 5.4-5.2 (ушир.с, 1Н, NH), 3.7-3.5 (м, 1Н), 3.1-2.9 (м, 1Н), 2.2-0.9 (м, 20Н, остаточный алифатический Н).
Пример 6: 1,3-Дициклогексил-O-(N-циклогексилиденамино)-изомочевина (соединение 6)
К раствору оксима циклогексанона (5.65 г, 0.05 моль) в сухом ТГФ (30 мл) добавили тонкоизмельченный NaOH (0.2 г) и дициклогексилкарбодиимид (11.34 г, 0.055 моль). Затем смесь перемешивали 5 часов при комнатной температуре в атмосфере аргона. После этого мутную смесь разбавили дихлорметаном (25 мл), отфильтровали и выпаривали при пониженном давлении. Остаток перемешивали 10 минут с ацетонитрилом (30 мл), затем удалили фазу ацетонитрила, и масляный остаток растворили в дихлорметане (30 мл), отфильтровали и выпарили с получением 14.27 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде жидкости слегка желтоватого цвета
ЭСИ-МС для C19H33N30 (319.49) показала [М+1]+=320
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 5.4-5.1 (ушир.с, 1Н, NH), 3.6-3.4 (м, 2Н), 2.6-2.5 (м, 2Н), 2.3-2.2 (м, 2Н), 2.1-1.1 (м, 26Н, остаточный алифатический Н).
Пример 7: 1,3-(2,6-диизопропилфенил)-O-(N-дифенилметилиденамино)-изомочевина (соединение 7)
Смесь оксима бензофенона (1.97 г, 10 ммоль), бис(2,6-диизопропилфенил)карбодиимида (3.63 г, 10 ммоль) и порошкообразного NaOH (0.04 г) в сухом ТГФ (30 мл) перемешивали 20 часов при комнатной температуре в атмосфере аргона. После этого смесь выпаривали, и остаток подвергли хроматографии на силикагеле (гексаны-этилацетат 15:1) с получением 1.1 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде бесцветного стеклообразного твердого вещества.
ЭСИ-МС для C38H45N30 (559.80) показала [М+1]+=559.89
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 7.5-6.7 (м, 16 АrН), 3.6-3.4 (м, 2Н), 3.1-2.9 (м, 2Н), 1.5-0.8 (м, 24Н).
Пример 8: 1-Ацетил-1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевина (соединение 8)
К раствору 1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевины (соединение 2) (10.5 г, 35.7 ммоль) и 4-диметиламинопиридина (100 мг) в пиридине (25 мл) по каплям добавили ацетангидрид (5 мл, 52.9 ммоль). Смесь перемешивали 2 часа и выпарили. Остаток растворили в толуоле (100 мл), промыли водой (5×20 мл), высушили над MgSO4 и выпаривали с получением 9.58 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде масла светло-желтого цвета.
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): смесь изомеров, 4.3-3.3 (м, 2Н), 2.5-1.1 (м, 31Н).
Пример 9: 1,3-Дициклогексил-O-(N-циклододеканилиденамино)изомочевина (соединение 9)
Смесь оксима циклододеканона (19.73 г, 100 ммоль), дициклогексилкарбодиимида (20.63 г, 100 ммоль) и трет-бутилата калия (0.12 г) в гексане (75 мл) перемешивали 23 часа при 50°С в атмосфере аргона. Затем смесь выкристаллизовывали всю ночь при -18°С. Твердое вещество отфильтровали и перекристаллизовали из дихлорметанагексана с получением 17.4 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде твердого вещества белого цвета, точка плавления 108-111°С.
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 3.6-3.4 (ушир.с, 2Н), 2.6-2.5 (м, 2Н) 2.5-2.4 (м, 2Н), 2.1-1.1 (м, 38Н).
13С-ЯМР (CDCl3, 75.5 МГц): 163.22 (>C=N), 148.57 (O-C-(NH-)=N-).
Пример 10: 1-Пивалоил-1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)-изомочевина (соединение 10)
К раствору 1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевины (соединение 2) (5.87 г, 20 ммоль) и 4-диметиламинопиридина (60 мг) в дихлорметане (25 мл) и триэтиламине (3.1 мл, 22 ммоль) добавили пивалоилхлорид (2.46 г, 21 ммоль). Смесь перемешивали 43 часа при комнатной температуре, разбавили гексаном (200 мл), промыли водой (4×20 мл), высушили над MgSO4 и выпарили. Остаток подвергли хроматографии на силикагеле (гексаны-этилацетат 4:1) с получением 5.49 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде бесцветного масла.
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 4.2-4.0 (м, 1Н), 3.6-3.5 (м, 1Н), 2.5-1.0 (м, 2Н), 2.1-1.1 (м, 28Н), 1.20 (с, t-Bu).
13С-ЯМР (CDCl3, 75.5 МГц): 177.70 (t-Bu-CO), 163.12, 162.38 (>C=N, Е, Z изомеры), 146.53 (O-C-(NH-)=N-).
Пример 11: 1-Бензоил-1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)-изомочевина (соединение 11)
К раствору 1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевины (соединение 2) (7.34 г, 25 ммоль) и 4-диметиламинопиридина (100 мг) в дихлорметане (25 мл) и триэтиламине (3.9 мл, 27.5 ммоль) добавили бензоилхлорид (3.58 г, 25.5 ммоль). Смесь перемешивали 6 часов при комнатной температуре, разбавили гексаном (200 мл), промыли водой (4×20 мл), высушили над MgSO4 и выпаривали. Остаток подвергли хроматографии на силикагеле (гексаны-этилацетат 4:1), и чистые фракции перекристаллизовали из гексана с получением 7.2 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде кристаллов белого цвета, точка плавления 74-78°С.
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 7.7-7.2 (м, 5 АrН), 4.5-4.3 (м 1Н), 3.6-3.4 (м, 1Н), 2.6-1.0 (м, 28Н).
13С-ЯМР (CDCl3, 75.5 МГц): 169.90 (Ph-CO), 163.56 (>C=N), 146.94 (О-С-(NH-)=N-).
Пример 12: Терефталевой кислоты бис-N-(1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)-изоуре-1-ил)амид (соединение 12)
К раствору 1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевины (соединение 2) (5.87 г, 20 ммоль) и 4-диметиламинопиридина (80 мг) в дихлорметане (25 мл) и триэтиламине (2.8 мл, 20 ммоль) добавили терефталоилхлорид (1.63 г, 8 ммоль). Смесь перемешивали 19 часов при комнатной температуре, разбавили дихлорметаном (30 мл), промыли водой (3×10 мл), высушили над MgSO4 и выпаривали. Остаток подвергли хроматографии на силикагеле (гексаны-этилацетат 3:1+5% CH2Cl2)), и чистые фракции перекристаллизовали из гексана с получением 3.97 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде кристаллов белого цвета, точка плавления 146-150°С.
1Н-ЯМР (CDCl3 300 МГц): 7.6-7.5 (м, 4 АrН), 4.5-4.3 (м 2Н), 3.6-3.4 (м, 2Н), 2.2-1.0 (м, 56 Н).
13С-ЯМР (CDCl3, 75.5 МГц): 169.17 (OC-Ph-CO), 163.62 (>C=N), 146.69 (О-C-(NH-)=N-).
Пример 13: Тримезиновой кислоты трис-N-(1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)-изоуре-1-ил)амид (соединение 13)
К раствору 1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевины (соединение 2) (7.04 г, 24 ммоль) и 4-диметиламинопиридина (100 мг) в дихлорметане (25 мл) и триэтиламине (3.35 мл, 24 ммоль) добавили хлорид тримезиновой кислоты (1.6 г, 6 ммоль). Смесь перемешивали 20 часов при комнатной температуре, разбавили дихлорметаном (80 мл), промыли водой (4×20 мл), высушили над MgSO4 и выпаривали. Остаток подвергли хроматографии на силикагеле (гексаны-этилацетат 3:1) с получением 4.95 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде бесцветной смолы.
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 8.0-7.7 (м, 3 АrН), 4.3-4.1 (м, 3Н), 3.5-3.3 (м, 3Н), 2.4-1.0 (м, 84 Н).
13С-ЯМР (CDCL3, 75.5 МГц): 168.69 (С6Н3(СО)3), 163.83 (>C=N), 145.62 (О-С-(NH-)=N-).
Пример 14: 1-Фениламинокарбонил-1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевина (соединение 14)
К раствору 1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевины (соединение 2) (2.93 г, 10 ммоль) в дихлорметане (15 мл) добавили фенилизоцианат (1.19 г, 10 ммоль). Смесь перемешивали 1 час при комнатной температуре и выпаривали с получением 4.12 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде масла светло-желтого цвета.
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 7.6-7.1 (м, 5 АrН), 4.1-3.9 (м, 1Н), 3.6-3.5 (м, 1Н), 2.5-1.0 (м, 28 Н).
13С-ЯМР (CDCl3, 75.5 МГц): 164.22, 163.54 (>C=N, изомеры), 153.37 (PhNHCO), 149.75 (0-C-(NH-)=N-).
Пример 15: 1-Трет-бутилоксикарбонил-1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевина (соединение 15)
К раствору 1,3-дициклогексил-O-(N-2-бутилиденамино)изомочевины (соединение 2) (5.87 г, 20 ммоль) и 4-диметиламинопиридина (125 мг) в дихлорметане (25 мл) добавили ди-трет-бутилдикарбонат (5.96 г, 27.3 ммоль). Смесь перемешивали 48 часов при комнатной температуре, разбавили метанолом (2 мл), перемешивали в течение дополнительного часа и выпарили. Остаток подвергли хроматографии на силикагеле (гексаны-этилацетат 3:1) с получением 5.3 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде бесцветного масла.
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 3.9-3.3 (м, 2Н), 2.4-1.0 (м, 28 Н), 1.4 (с, t-Bu)
13С-ЯМР (CDCl3, 75.5 МГц): 161.78 (>C=N), 153.28, 152.96 (t-BuOCO, изомеры), 145.28, 146.02 (O-C-(NH-)=N-, изомеры).
Пример 16: 1-Ацетил-1,3-дициклогексил-O-(N-изопропилиденамино)изомочевина (соединение 16)
К раствору 1,3-дициклогексил-O-(N-изопропилиденамино)изомочевины (соединение 3) (16.7 г, 60 ммоль) и 4-диметиламинопиридина (180 мг) в пиридине (40 мл) добавили уксусный ангидрид (8.9 мл, 90 ммоль). Смесь перемешивали 2 часа и затем выпаривали при пониженном давлении. Остаток разбавили гексаном (150 мл), промыли водой (5×20 мл), высушили над MgSO4 и выпаривали. Твердый остаток перекристаллизовали из гексана с получением 13.3 г соединения, название которого указано в заглавии, в виде кристаллов белого цвета, точка плавления 74-78°С.
1Н-ЯМР (CDCl3, 300 МГц): 4.2-4.0 (м, 1Н), 3.7-3.3 (м, 1Н), 2.1-1.0 (м, 29Н).
13С-ЯМР (CDCl3, 75.5 МГц): 169.56, 169.35 (СН3-СО), 161.83, 159.49 (>C=N), 146.52 (O-C-(NH-)=N-).
Примеры полимеризации с применением выбранных из Таблицы 1 соединений
Материалы и способы:
- Все растворители и мономеры подвергаются дистилляции в атмосфере аргона или при пониженном давлении на колонке Vigreux непосредственно перед применением.
- Все реакционные смеси освобождаются от кислорода путем продувания аргоном, применяя методику замораживания/оттаивания и последующее помещение в атмосферу газа аргона перед полимеризацией.
- Из реагентов получают прозрачный гомогенный раствор перед началом реакции полимеризации.
- Превращение мономера определяют с помощью 1Н-ЯМР, путем интегрирования сигналов полимера и непрореагировавшего мономера.
- Полимеры охарактеризовывают с помощью GPC (гель-проникающей хроматографии).
- GPC: применялась производственная модель двухпоршневого насоса RHEOS 4000 от FLUX INSTRUMENTS (предоставлен компанией Еrcatech AG, Берн, Швейцария). Производительность насоса составляла
1 мл/мин. Хроматографию проводили на двух колонках Plgel mixed-C, объемом 5 мкм, от POLYMER INSTRUMENTS, Shropshire UK, соединенных последовательно, при 40°С, в ТГФ. Эти колонки откалибровывали, применяя полистирол, имеющий значения Мn в интервале от 200 до 2000000. Фракции измеряли, применяя Rl-детектор ERC-7515A от ERCATECH AG при 30°С.
Пример 100: Полимеризация н-бутилакрмлата с применением соединения 4 при 120°С
238 мг (0.5 ммоль) соединения 4 и 6.43 г (50 ммоль) н-бутилакрилата поместили в трехгорловую круглодонную колбу объемом 50 мл, оснащенную термометром, конденсатором и магнитной мешалкой, и смесь дегазировали. Прозрачный раствор нагревали 5 часов до 120°С в атмосфере аргона и затем охладили до комнатной температуры с получением вязкого полимера слегка желтоватого цвета. Превращение мономера составило 77%, GPC: Мn=7796, Mw=58308.
Пример 101: Полимеризация н-бутилакрилата с применением соединения 5 при 100°С
202 мг (0.5 ммоль) соединения 5 и 6.43 г (50 ммоль) н-бутилакрилата поместили в трехгорловую круглодонную колбу объемом 50 мл, оснащенную термометром, конденсатором и магнитной мешалкой, и смесь дегазировали. Прозрачный раствор нагревали 5 часов до 100°С в атмосфере аргона и затем охладили до комнатной температуры с получением вязкого полимеpa слегка желтоватого цвета. Превращение мономера составило 72%, GPC: Мn=72491, Mw=143925.
Пример 102: Полимеризация н-бутилакрилата с применением соединения 6 при 80°С
319 мг (1 ммоль) соединения 6 и 12.85 г (100 ммоль) н-бутилакрилата поместили в трехгорловую круглодонную колбу объемом 50 мл, оснащенную термометром, конденсатором и магнитной мешалкой, и смесь дегазировали. Прозрачный раствор нагревали 5 часов до 120°С в атмосфере аргона и затем охладили до комнатной температуры с получением бесцветного вязкого полимера. Превращение мономера составило. Превращение составило 86%, GPC: Мn=9262, Mw=70597.
Пример 103: (Полимеризация композиции покрытия)
Применялась следующая ненасыщенная полимеризуемая композиция (мас/мас %)
Уретан-акрилат (Ebecryl 4858, UCB Chemicals / Cytec) 50%
1,6-Гександиолдиакрилат (UCB Chemicals / Cytec) 30%
Трипропиленгликоля диакрилат (UCB Chemicals / Cytec) 20%
1% соединения (смотрите Таблицу 1) растворили в этой композиции, и полученную смесь исследовали методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Активность протестированного соединения проявлялась в виде экзотермической реакции отверждения, которая характеризуется Начальной, Максимальной и Конечной температурами, а также количеством высвободившегося тепла (экзотермия).
Применялись следующие параметры ДСК:
Устройство: DSC 30 (Mettler)
Температурный градиент: 5°С/мин
Интервал температур: 30-300°С
Измерения проводили в атмосфере азота, скорость потока составляла 5 мл/мин.
Количество образца: около 10 мг соединения в алюминиевой чашке
Результаты, приведенные в Таблице 2, показывают, что никакое отверждение не происходит с контрольной композицией, однако различное экзотермическое отверждение наблюдается с примерами соединений по изобретению.
Пример 104: (Определение превращения двойных связей посредством ATR-IR)
А) полимеризация между двумя PET пленками
Акрилатную композицию (0.2 г) нанесли в виде слоя между PET пленками и затем отверждали в печи при 120°с в течение 25 мин. Превращение двойных связей оценивали с помощью ATR-IR (область пика при 810 см* 1).Результаты приведены в Таблице 3.
В) Полимеризация на белом свернутом листе
Акрилатную композицию (0.2 г) нанесли в виде пленки толщиной 200 мкм на белый свернутый лист, а затем покрыли PET пленкой и отверждали в печи при 130°С в течение 25 минут.Превращение двойных связей оценивали с помощью ATR-IR (область пика при 810 см-1). Результаты приведены в Таблице 4.
Реферат
Изобретение относится к применению соединений О-имино-изомочевины общей формулы (I) и их солей в качестве источника радикалов, в частности в качестве инициаторов полимеризации. В формуле (I) n представляет собой 1, 2, 3 или 4; Rи Rнезависимо представляют собой водород (Н), Cалкил, С-Сциклоалкил, С-Сарил, или Rи Rобразуют вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, моноциклическое С-Cкарбоциклическое кольцо; Rи Rнезависимо представляют собой C-Cалкил, С-Сциклоалкил, С-Сарил, C-Cарил, один или более раз замещенный С-Салкилом; R, если n равно 1, представляет собой Н, С-Салкил или ацил, выбранный из группы, состоящей из следующих ацилов: -С(=O)-Н, -С(=O)-С-Салкил, -С(=O)-С-Сарил, -С(=O)-O-С-Салкил и -С(=O)-NH-С-Сарил; R, если n больше 1, представляет собой диацилы, триацилы или тетраацилы. Изобретение относится также к новым соединениям О-имино-изомочевины, композициям для радикальной полимеризации с использованием соединений О-имино-изомочевины, способу получения олигомера, соолигомера, полимера или сополимера в условиях свободнорадикальной полимеризации и применению соединений О-имино-изомочевины для получения покрытия. 5 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл., 21 пр.
Формула
где
n представляет собой 1, 2, 3 или 4,
R100 и R101 независимо представляют собой водород (Н), C1-18 алкил, С3-С12 циклоалкил, С6-С14арил, или
R100 и R101 образуют вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, моноциклическое С3-C18 карбоциклическое кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой C1-C18 алкил, С3-С12 циклоалкил, С6-С14 арил, C6-C14 арил, один или более раз замещенный С1-С18алкилом;
R104, если n равно 1, представляет собой Н, С1-С18 алкил или ацил, выбранный из группы, состоящей из следующих ацилов: -С(=O)-Н, -С(=O)-С1-С18алкил, -С(=O)-С6-С14арил, -С(=O)-O-С1-С18алкил и -С(=O)-NH-С6-С14арил;
R104, если n больше 1, представляет собой диацилы, триацилы или тетраацилы,
и их солей.
где
R100 и R101 независимо представляют собой Н, С1-18 алкил, С3-С12 циклоалкил, С6-С14арил, или
R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют моноциклическое С3-С18 карбоциклическое кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой C1-C18 алкил, С3-С12 циклоалкил, С6-С14 арил, С6-С14 арил, один или более раз замещенный С1-С18алкилом;
R104 представляет собой Н, С1-С18 алкил или ацил, выбранный из группы, состоящей из следующих ацилов: -С(=O)-Н, -С(=O)-С1-С18алкил, -С(=O)-С6-С14арил, -С(=O)-O-С1-С18алкил и -С(=O)-NH-С6-С14арил;
и их солей.
n равно 1,
R100 и R101 независимо представляют собой Н, С1-18 алкил, С5-С12 циклоалкил, С6-С14 арил, или
R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют С5-С12 карбоциклическое кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой C1-C4 алкил, С5-С12 циклоалкил, С6-C14 арил, С6-С14 арил, один или более раз замещенный С1-С18алкилом;
R104 представляет собой Н, C1-C18 алкил или ацил, выбранный из группы, состоящей из следующих ацилов: -С(=O)-Н, -С(=O)-С1-С18алкил, -С(=O)-С6-С14арил;
и их солей.
R100 и R101 независимо представляют собой С1-18 алкил, С5-С12 циклоалкил, С6-С14 арил, или
R100 и R101 образуют вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, С5-С12 карбоциклическое кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой С1-С4 алкил, циклогексил, С6-C14 арил, С6-C14 арил, один или более раз замещенный C1-С18 алкилом;
R104 представляет собой Н, С1-С18 алкил;
и их солей.
R100 и R101 независимо представляют собой С1-18 алкил, фенил, или
R100 и R101 образуют вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, С5-С12 циклоалкильное кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой С1-С4 алкил, С5-С12 циклоалкил, С6-С14 арил, С6-С14 арил, один или более раз замещенный C1-С6 алкилом;
R104 представляет собой водород или -C(=O)-C1-C18алкил;
и их солей.
n равно 2, 3 или 4;
R100 и R101 независимо представляют собой С1-18 алкил, фенил, или
R100 и R101 образуют вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, С5-С12 циклоалкильное кольцо;
R102 и R103 независимо представляют собой С1-С4 алкил, С5-С12 циклоалкил, С6-C14 арил, С6-С14 арил, один или более раз замещенный С1-С6 алкилом;
R104 представляет собой диацилы, триацилы или тетраацилы;
и их солей.
где
n равно 1, 2, 3 или 4,
R100 независимо представляет собой С1-18 алкил, С3-С12 циклоалкил, С6-С14 арил,
R101 независимо представляет собой С1-18 алкил, С3-С12 циклоалкил, С6-С14 арил, или
R100 и R101 вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют моноциклическое С3-С18 карбоциклическое кольцо;
R102, R103 и R104 имеют значения, определенные в пп.1-6, и их соли; при условии, что исключаются следующие соединения:
и следующие О-имино-изомочевины, полученные из кетоксимов:
где R100, R101, R102, R103 и R104 имеют значения, определенные в п.7, и их соли.
A) по меньшей мере один этиленненасыщенный полимеризуемый мономер или олигомер; и
B) по меньшей мере один инициатор полимеризации, представляющий собой соединение формулы I или I′, как определено в пп.1 или 7;
C) при необходимости фотоинициатор.
