本发明涉及选定的1-烷氧基-2,2,6,6四甲基哌啶、1-烷氧基-2,2- 二乙基-6,6-二甲基哌啶和1-烷氧基-2,6-二乙基-2,3,6-二甲基哌啶 衍生物,所述衍生物在第4位中被两个氧原子取代,形成包含a)至 少一种烯属不饱和单体和b)所述哌啶衍生物的开链或环状酮缩醇结 构的可聚合组合物。本发明另一个方面是烯属不饱和单体的聚合方 法,以及将在4位上被两个氧原子取代,形成开链或环状酮缩醇结构 的1-烷氧基-2,2,6,6四甲基哌啶、1-烷氧基-2,2二乙基-6,6二甲基 哌啶和1-烷氧基-2,6二乙基-2,3,6二甲基哌啶衍生物在受控聚合反 应的用途。中间体N-烃氧基衍生物、带有烯属不饱和单体的N-烃氧 基衍生物与自由基引发剂的组合物,以及聚合方法也是本发明的目 的。
本发明的化合物提供具有低的多分散度的聚合的树脂产物。该聚 合方法具有良好的从单体到聚合物的转化效率。具体说,本发明涉及 稳定的自由基传递的聚合方法,该方法以提高的聚合速度和提高的单 体到聚合物的转化率提供均聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、多段共 聚物、接枝共聚物等。
Solomon等的US-A-4581429(1986年4月8日颁布)公开了一种 控制聚合物链的生长,以制备短链或低聚的均聚物和共聚物,包括嵌 段共聚物和接枝共聚物的自由基聚合方法。该方法采用通式(部分) 为R′R″N-O-X的引发剂,其中X为能聚合不饱和单体的自由基部分。 该反应的转化率一般较低。具体提到的自由基R′R″N-O·基团衍生自 1,1,3,3-四乙基异二氢吲哚、1,1,3,3-四丙基异二氢吲哚、2,2,6,6- 四甲基哌啶、2,2,5,5-四甲基吡咯烷或二叔丁基胺。然而,建议的化 合物不能满足所有要求。尤其是丙烯酸酯的聚合反应进行得不够快和 /或单体到聚合物的转化率不如要求的高。
EP-A-0574666描述了某些新颖的1-烃氧基-2,2,6,6四甲基哌啶 化合物以及它们的制备方法,这些化合物在4位上具有开链或环状酮 缩醇结构。
US4105626也公开了衍生自在4位上具有酮缩醇结构的2,6-二乙 基-2,6-二甲基哌啶的氮氧化物(nitroxides)及它们的制备方法。
然而没有一种氮氧化物和硝酰醚化合物被描述成作为调节剂/引 发剂用于受控的自由基聚合反应。
GB2335190首先公开了基于2,2,6,6-四烷基哌啶的聚合反应调节 剂/引发剂,其中烷基带有1-6个碳原子,且至少一个基不是甲基。 未提及在4位上具有酮缩醇结构的具体化合物。
现已发现,在属于US-A-4581429和GB2335190中公开的那些 2,2,6,6-四烷基哌啶中,尤其有价值的是在4位上被两个氧原子取代, 形成开链或环状酮缩醇结构的1-烷氧基-2,2,6,6四甲基哌啶、1-烷 氧基-2,2二乙基-6,6二甲基哌啶和1-烷氧基-2,6二乙基-2,3,6二甲 基哌啶的衍生物。
在4位上的酮缩醇结构保证了高的热稳定性,这对于储存,特别 是高温下的储存是很重要的。酮缩醇结构的热稳定性显著高于相应的 4-氧代化合物。
该化合物即使在高温储存后也表现出不变的引发/调节活性,如 例如用于常用的稳定性测试中那样。
与硝酰基或硝酰基醚传递的自由基聚合相关的另一个问题是所得 聚合物形成明显的颜色。在4位上具有酮缩醇结构的本发明的化合物 比类似结构的其他现有技术化合物给聚合物提供的颜色明显减少。
用两个乙基代替两个甲基引起的位阻效应进一步提高了引发活性 和聚合反应可控性。
在哌啶环的2位和6位上的具体取代型式使得在短时间内获得高 的单体-聚合物转化率,和一般低于2的多分散度。高的单体-聚合 物转化率也可用诸如丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的丙烯酸酯实现。在短 时间内实现高转化率所必须的温度可例如低至120℃。
本发明的一个目的是一种可聚合的组合物,包含
a)至少一种烯属不饱和单体或低聚物,和
b)通式Ia、IIa或IIIa的化合物
其中
n为1或2;
X选自-CH2-苯基、CH3CH-苯基、(CH3)2C-苯基、(C5-C6环烷基)2CCN、 (CH3)2CCN、-CH2CH=CH2、CH3CH-CH=CH2、3-环己烯基、3-环戊烯基、(C1-C4烷基)CR20-C(O)-苯基、(C1-C4)烷基-CR20-C(O)-(C1-C4)烷氧基、(C1-C4) 烷基-CR20-C(O)-(C1-C4)烷基、(C1-C4)烷基-CR20-C(O)-N-二(C1-C4)烷 基、(C1-C4)烷基-CR20-C(O)-NH(C1-C4)烷基、(C1-C4)烷基-CR20-C(O)-NH2和通式
的基团,其中R20为氢或(C1-C4)烷基,R21为氢、(C1-C4)烷基或苯基, 和R22为未取代或被OH或N(R20)(R21)取代,或由O或NR20间断的(C1-C12) 烷基;
如果n为1
则Y和Y′独立地是C1-C12烷基、C3-C12链烯基、C3-C12链炔烃基 (alkinyl)、C5-C8环烷基、苯基、萘基、C7-C9苯基烷基;或 Y和Y′一起形成以下二价基之一:-C(R1)(R2)-CH(R3)-、CH(R1)-CH2-C(R2)(R3)-、-CH(R2)-CH2-C(R1)(R3)-、-CH2-C(R1)(R2)-CH(R3)-、邻亚 苯基、1,2-环亚己基(cyclohexyliden)、-CH2-CH=CH-CH2-或
其中R1为氢、C1-C12烷基、COOH、COO-(C1-C12)烷基或CH2OR4; R2和R3独立地是氢、甲基乙基、COOH或COO-(C1-C12)烷基;
R4为氢、C1-C12烷基、苄基或衍生自带有最多18个碳原子的脂族、环 脂族或芳族一元羧酸的单价酰基残基;
如果n为2
则Y和Y′一起形成以下四价基团之一:
其中
Q为衍生自C2-C12二羧酸或C1-C12亚烷基的双酰基残基;和
Z为C1-C12亚烷基。
优选的是其中的化合物为通式Ia或IIa的化合物的可聚合组合 物。
C1-C12烷基可以是直链或支链的。实例是甲基、乙基、丙基、异 丙基、丁基、2-丁基、异丁基、叔丁基、戊基、2-戊基、己基、庚基、 辛基、2-乙基己基、叔辛基、壬基、癸基、十一烷基或十二烷基。
带有3-12个碳原子的链烯基是支链基或非支链基,例如丙烯基、 2-丁烯基、3-丁烯基、异丁烯基、正2,4-戊二烯基、3-甲基-2-丁烯 基、正2-辛烯基、正2-十二碳烯基、异十二碳烯基。
带有3-25个碳原子的链炔烃基是支链基或非支链基,例如丙炔 基(-CH2-C≡CH)、2-丁炔基、3-丁炔基、正-2-辛炔基或正-2-十二碳 炔基。
烷氧基的实例是甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、 异丁氧基、戊氧基、异戊氧基、己氧基、庚氧基或辛氧基。
C7-C9苯基烷基是例如苄基、α-甲基苄基、α,α-二甲基苄基或2- 苯基乙基,优选的是苄基。
C1-C12亚烷基是支链的或非支链基,例如亚甲基、亚乙基、亚丙 基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基、七亚甲基、八亚甲 基、十亚甲基或十一亚甲基。
C5-C8环烷基是例如环戊基、环己基、环庚基、甲基环戊基或环辛 基。
带有最多18个碳原子的一元羧酸的实例是甲酸、乙酸、丙酸、 戊酸的异构体、甲基乙基乙酸、三甲基乙酸、己酸、月桂酸或硬脂酸。 不饱和脂肪酸的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、亚油酸和油酸。
环脂族羧酸的典型实例是环己烷羧酸或环戊烷羧酸。
芳族羧酸的实例是苯甲酸、水杨酸或肉桂酸。
二元羧酸的实例是草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸 二酸、富马酸、马来酸、苯二甲酸、异苯二甲酸、对苯二甲酸。
优选的是这样的可聚合组合物,其中在通式Ia、IIa或IIIa的 化合物中,X选自-CH2-苯基、CH3CH-苯基、(CH3)2C-苯基、(C5-C6环烷 基)2CCN、(CH3)2CCN、3-环己烯基和以上定义的其他取代基,最优选 的X是CH3CH-苯基。
同样优选的是这样的可聚合组合物,其中在通式Ia、IIa或IIIa 的化合物中,X选自-CH2-苯基、CH3CH-苯基、(CH3)2C-苯基、(C5-C6环 烷基)2CCN、(CH3)2CCN、3-环己烯基;
n为1
Y和Y′独立地是C1-C12烷基、C3-C12链烯基、C3-C12链炔烃基、C5-C8环 烷基、苯基、萘基、C7-C9苯基烷基;或
Y和Y′一起形成以下二价基团之一:-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 CH(R1)-CH2-C(R2)(R3)-、-CH(R2)-CH2-C(R1)(R3)-、-CH2-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 邻亚苯基、1,2-环亚己基、-CH2-CH=CH-CH2-或
其中R1为氢、C1-C12烷基、COOH、COO-(C1-C12)烷基或CH2OR4;
R2和R3独立地是氢、甲基乙基、COOH或COO-(C1-C12)烷基;
R4为氢、C1-C12烷基、苄基或衍生自带有最多18个碳原子的脂族、环 脂族或芳族一元羧酸的单价酰基残基。
更优选的是这样的可聚合组合物,其中在通式Ia、IIa或IIIa 的化合物中,X为CH3CH-苯基;
n为1;
Y和Y′独立地是C1-C12烷基、C3-C12链烯基、苯基或苄基;或 Y和Y′一起形成以下二价基团之一:-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 CH(R1)-CH2-C(R2)(R3)-、-CH(R2)-CH2-C(R1)(R3)-、-CH2-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 -CH2-CH=CH-CH2-;或其中
R1为氢、C1-C12烷基、COO-(C1-C12)烷基或CH2OR4;
R2和R3独立地是氢、甲基乙基或COO-(C1-C12)烷基;
R4为氢、C1-C12烷基、苄基或衍生自带有最多12个碳原子的脂族、环 脂族或芳族一元羧酸的单价酰基残基。
最合适的单个化合物示于表1、2和3中。
表1:通式(Ia)的化合物
表2:通式(IIa)的化合物
表3:通式(IIIa)的化合物
尤其优选的是表1和2的化合物。
最优选的是以下化合物:
4,4-二丁氧基-2,6-二乙基-2,3,6-三甲基-1-(1-苯 基-乙氧基)哌啶(表1第4个)
7,9-二乙基-6,7,9-三甲基-8-(1-苯基-乙氧基)- 1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷(表1第10个)
7,9-二乙基-2,6,7,9-四甲基-8-(1-苯基-乙氧基)- 1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷(表1第11个)
[7,9-二乙基-6,7,9-三甲基-8-(1-苯基-乙氧基)- 1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸-2-基]甲醇(表1第18个)
8,10-二乙基-7,8,10-三甲基-9-(1-苯基-乙氧基)- 1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷(表1第34个)
8,10-二乙基-3,3,7,8,10-五甲基-9-(1-苯基-乙 氧基)-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷(表1第35个)
2,4-二乙基-1,2,4-三甲基-3-(1-苯基-乙氧基)- 7,16-二氧杂-3-氮杂-二螺[5.2.5.2]十六碳-11-烯(表1第40个)
[8,10-二乙基-3,7,8,10-四甲基-9-(1-苯基-乙氧 基)-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-3-基]甲醇(表1第41个)
9-(环己-2-烯氧基)-8,10-二乙基-3,3,7,8,10-五 甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]癸烷
优选的烯属不饱和单体或低聚物选自乙烯、丙烯、正丁烯、异丁 烯、苯乙烯、取代的苯乙烯、共轭二烯、丙烯醛、乙酸乙烯酯、乙烯 基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、马来酸酐、(烷基)丙烯酸酐、(烷基)丙 烯酸盐、(烷基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯腈、(烷基)丙烯酰胺、乙 烯基卤化物或亚乙烯基卤化物。
具体的烯属不饱和单体是乙烯、丙烯、正丁烯、异丁烯、异戊烯、 1,3-丁二烯、α-C5-C18链烯烃、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙 烯或通式CH2=C(Ra)-(C=Z)-Rb的化合物,其中Ra为氢或C1-C4烷基,Rb为NH2、O-(Me+)、缩水甘油基、未取代的C1-C18烷氧基、被至少一个N和/或O原子中断的C2-C100烷氧基,或羟基取代的C1-C18烷氧基、未 取代的C1-C18烷氨基、二(C1-C18烷基)氨基、羟基取代的C1-C18烷基氨 基或羟基取代的二(C1-C18烷基)氨基、-O-CH2-CH2-N(CH3)2或 -O-CH2-CH2-N+H(CH3)2An-;An-为一价有机或无机酸的阴离子;Me为一价金属 原子或铵离子。Z为氧或硫。
作为被至少一个O原子中断的C2-C100烷氧基的Ra的实例是通式
其中Rc为C1-C25烷基、苯基或被C1-C18烷基取代的苯基,Rd为氢或甲 基,v为1-50的数。这些单体例如通过相应的烷氧基化的醇或酚的 丙烯酰化(acrylation)而衍生自非离子表面活性剂。重复单元可衍 生自环氧乙烷、环氧丙烷或它们的混合物。
合适的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体的其他实例如下。
或
其中An-和Ra具有上述定义且Re为甲基或苄基。An-优选的为Cl-、Br-或-O3S-CH3。
其他丙烯酸酯单体为
除丙烯酸酯外的合适单体的实例是
或
优选的Ra是氢或甲基,Rb为NH2、缩水甘油基、未取代的或羟基 取代的C1-C4烷氧基、未取代的C1-C4烷基氨基、二(C1-C4烷基)氨基、 羟基取代的C1-C4烷基氨基或羟基取代的二(C1-C4烷基)氨基;和Z为 氧。
尤其优选的烯属不饱和单体是苯乙烯、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯 酸酯、丁基丙烯酸酯、异丁基丙烯酸酯、叔丁基丙烯酸酯、羟乙基丙 烯酸酯、羟丙基丙烯酸酯、二甲基氨基乙基丙烯酸酯、脱水甘油基丙 烯酸酯、甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、丁基(甲 基)丙烯酸酯、羟乙基(甲基)丙烯酸酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯、 二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、脱水甘油基(甲基)丙烯酸酯、 丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或二甲基氨基丙基-甲基丙烯酰胺。
优选的引发剂化合物以基于单体或单体混合物为0.01-20mol%, 更优选的0.01-10mol%,最优选的0.05-10mol%的量存在。
当采用单体混合物时,mol%是基于混合物的平均分子量计算。
本发明的另一个目的是通过至少一种烯属不饱和单体或低聚物的 自由基聚合反应制备低聚物、共低聚物、聚合物或共聚物(嵌段的或 无规的)的方法,该方法包括在通式Ia、IIa或IIIa的引发剂化合 物存在下,在能实现O-C键断裂以形成两个自由基的反应条件下, (共)聚合该单体或单体/低聚物,其中基·X能引发聚合反应。
O-C键的断裂优选的通过超声波处理、用从γ射线到微波的电磁辐 射加热或照射来实现。
O-C键的断裂更优选的是通过加热并置于50℃-160℃温度下来 实现。
优选的引发剂和烯属不饱和单体在上文已提及。
该方法可在有机溶剂存在下,或在水存在下,或在有机溶剂与水 的混合物中进行。可存在其他共溶剂或表面活性剂,如甘醇或脂肪酸 的铵盐。其他合适的共溶剂将在下文描述。
优选的是该方法使用尽可能少的溶剂。在反应混合物中,优选的 是使用大于30%(重量),尤其优选的大于50%,最优选的大于80%的 单体和引发剂。
如果采用有机溶剂,合适的有机溶剂或溶剂混合物通常为纯链烷 烃(己烷、庚烷、辛烷、异辛烷)、烃(苯、甲苯、二甲苯)、卤代烃 (氯苯)、链烷醇(甲醇、乙醇、乙二醇、乙二醇一甲醚)、酯(乙酸 乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯或乙酸己酯)和醚(二乙醚、二丁醚、乙 二醇二甲醚),或它们的混合物。
水性聚合反应可用水可混溶的或亲水的共溶剂进行,有助于保证 反应混合物在单体转化过程中保持均匀的单一相。可采用任何水溶性 或水可混溶的共溶剂,只要该水性溶剂介质能有效提供这样的溶剂体 系,该体系能避免反应物或聚合物产物的沉淀或相分离,直到所有聚 合反应完成。用于本发明的共溶剂的实例可选自脂肪醇、乙二醇、醚、 乙二醇醚、吡咯烷、N-烷基哌啶酮、N-烷基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚 丙二醇、酰胺、羧酸和它们的盐、酯、有机硫化物、亚砜、砜、醇衍 生物、羟基醚衍生物如丁基卡必醇或溶纤剂、氨基醇、酮等,以及它 们的衍生物和它们的混合物。具体实例包括甲醇、乙醇、丙醇、二噁 烷、乙二醇、丙二醇、二甘醇、甘油、二丙二醇、四氢呋喃,和其他 水溶性或水混溶性材料,以及它们的混合物。当选择水和水溶性或水 混溶性有机液体的混合物作为水性反应介质时,水与共溶剂的重量比 通常为约100∶0-约10∶90。
该方法尤其可用于嵌段共聚物的制备。
嵌段共聚物是例如聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的嵌段共聚物(如聚(苯 乙烯-共-丙烯酸酯)或聚(苯乙烯-共-丙烯酸酯-共-苯乙烯))。它们 可用作粘合剂或作为聚合物混合物的相容剂或作为聚合物增韧剂。聚 (甲基丙烯酸甲酯-共-丙烯酸酯)二嵌段共聚物或聚(甲基丙烯酸酯 -共-丙烯酸酯-共-甲基丙烯酸酯)三嵌段共聚物可用作涂料体系的分 散剂,作为涂料添加剂(如流变剂、相容剂、反应稀释剂)或作为涂 料中的树脂成分(如高固体涂料)。苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯和/或 丙烯腈的嵌段共聚物可用于塑料、弹性体和粘合剂。
此外,本发明的嵌段共聚物,其中嵌段在极性单体与非极性单体 之间交替,可用于许多应用中作为两亲的表面活性剂或分散剂,以制 备高均匀性聚合物混合物。本发明的(共)聚合物可具有1000- 400000g/mol,优选的2000-250000g/mol,更优选的2000- 200000g/mol的数均分子量。当产物为块状时,数均分子量可高达 500000(具有上述同样的最小重量)。数均分子量可由尺寸排除色谱 法(SEC)、凝胶渗透色谱法(GPC)、基质辅助的激光解吸/电离质谱 仪(MALDI-MS)测定或,如果引发剂带有容易从单体中区别开的基团 的话,通过NMR光谱或其他常用方法测定。
本发明的聚合物或共聚物优选的具有1.0-2,更优选的1.1- 1.9,最优选的1.1-1.8的多分散度。
因此,本发明还包含新颖的嵌段共聚物、多嵌段共聚物、星状共 聚物、梯度共聚物、无规共聚物、高分支的共聚物和树枝状的共聚物, 以及接枝共聚物的合成。
通过本发明制备的聚合物可用于以下应用:粘合剂、洗涤剂、分 散剂、乳化剂、表面活性剂、消泡剂、粘性促进剂、腐蚀抑制剂、增 粘剂、润滑剂、流变改性剂、增稠剂、交联剂、纸张处理剂、水处理 剂、电子材料、油漆、涂料、照片、油墨材料、成像材料、超级吸收 剂、化妆品、护发产品、防腐剂、杀虫剂,或沥青、皮革、织物、陶 瓷和木材的改性剂。
因为本发明的聚合反应是“活跃的”聚合反应,它在实践中可根 据意愿开始和停止。而且,聚合物产物保留了烷氧基氨基官能团,使 得聚合反应能以活跃的形式继续。因此,在本发明的一个实施方式中, 一旦第一种单体在起始聚合步骤中耗尽,可在第二聚合步骤中加入第 二种单体,在生成的聚合物链上形成第二段。因此,有可能用相同或 不同的单体进行额外的聚合反应,以制备多嵌段共聚物。此外,由于 这是自由基聚合,基本上可以任何顺序制备嵌段。技术人员不必局限 于以这样的方式制备嵌段共聚物,即聚合步骤的顺序必须从最不稳定 的聚合物中间体到最稳定的聚合物中间体,如在离子聚合中那样。因 此有可能制备这样的多嵌段共聚物,其中首先制备聚丙烯腈或聚(甲 基)丙烯酸酯嵌段,然后在该嵌段上连接苯乙烯或丁二烯嵌段,等等。
此外,不要求用连接基连接本发明嵌段共聚物的不同嵌段。技术 人员能简单地陆续加入单体,以形成嵌段。
通过本发明可获得许多特别设计的聚合物和共聚物,尤其是例如 C.J.Hawker在Angew.Chemie,1995,107,第1623-1627页中描 述的星状和接枝(共)聚合物;K.Matyaszewski等在Macromolecules 1996,Vol.29,No.12,第4167-4171页中描述的树枝状聚合物 (dendrimer);C.J.Hawker等在Macromol.Chem.Phys.198,155 -166(1997)中描述的接枝(共)聚合物;C.J.Hawker在 Macromolecules 1996,29,2686-2688中描述的无规共聚物;或N.A. Listigovers在Macromolecules 1996,29,8992-8993中描述的二 段和三段共聚物。
通式Ia、IIa和IIIa的化合物是新颖的。因此本发明进一步的 目的是通式Ia、IIa或IIIa的化合物
其中
n为1或2;
X选自-CH2-苯基、CH3CH-苯基、(CH3)2C-苯基、(C5-C6环烷基)2CCN、3- 环己烯基、3-环戊烯基、(CH3)2CCN、-CH2CH=CH2、CH3CH-CH=CH2、(C1- C4烷基)CR20-C(O)-苯基、(C1-C4)烷基-CR20-C(O)-(C1-C4)烷氧基、(C1- C4)烷基-CR20-C(O)-(C1-C4)烷基、(C1-C4)烷基-CR20-C(O)-N-二(C1-C4) 烷基、(C1-C4)烷基-CR20-C(O)-NH(C1-C4)烷基、(C1-C4)烷基-CR20- C(O)-NH2,以及通式
的基团,其中R20为氢或(C1-C4)烷基,R21为氢、(C1-C4)烷基或苯基, 和R22为未取代或被OH或N(R20)(R21)取代的,或被O或NR20间断的(C1-C12) 烷基;
如果n为1
Y和Y′独立地是C1-C12烷基、C3-C12链烯基、C3-C12链炔烃基、C5-C8环 烷基、苯基、萘基、C7-C9苯基烷基;或
Y和Y′一起形成以下二价基团之一:-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 CH(R1)-CH2-C(R2)(R3)-、-CH(R2)-CH2-C(R1)(R3)-、-CH2-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 邻亚苯基、1,2-环亚己基、-CH2-CH=CH-CH2-或
其中R1为氢、C1-C12烷基、COOH、COO-(C1-C12)烷基或CH2OR4;
R2和R3独立地是氢、甲基乙基、COOH或COO-(C1-C12)烷基;
R4为氢、C1-C12烷基、苄基或衍生自带有最多18个碳原子的脂族、环 脂族或芳族一元羧酸的单价酰基残基;
如果n为2
Y和Y′一起形成以下四价基团之一:
其中
Q为衍生自C2-C12二元羧酸或C1-C12亚烷基的双酰基残基;和
Z为C1-C12亚烷基;条件是以下化合物A、B、C除外
上文的定义和参考也适用于这些化合物。
本发明的化合物的制备根据公知的反应步骤进行。通式Ia、IIa 和IIIa的化合物的常用制备方法始于GB 2335190中描述的4-氧代化 合物Xa或XIa,或例如DE 2352127中描述的公知的化合物XIIa。
这些起始化合物与例如合适的一元醇、二元醇或四元醇反应,形 成通式Xb、XIb或XIIb的中间体,其中Y、Y′和n如上定义。这种酮 缩醇化反应是本领域公知的,且相应的化合物是最熟悉的。该反应例 如描述在US 3790525、US 3899464、US 4007158和US 4105626中。
通式Xb、XIb和XIIb的化合物根据标准方法氧化成相应的通式 Xc、XIc和XIIc的氮氧化物,如例如GB 2335190或WO 99/46261中 描述的。
然后在氧化条件下氮氧化物与通式HX的化合物偶合。合适的基 团X如上定义。该偶合反应描述在例如GB 2335190中。优选的是偶 合反应在Cu(II)盐存在下,根据国际申请号PCT/EP01/05668中描述 的方法进行。
这些氮氧化物也可以与自由基的来源结合用作聚合调节剂。
因此本发明另一个目的是一种可聚合组合物,该组合物包含
a)至少一种烯属不饱和单体或低聚物;
b)通式Ib或IIb的化合物
其中
n为1或2;
如果n为1
Y和Y′独立地是C1-C12烷基、C3-C12链烯基、C3-C12链炔烃基、C5-C8环 烷基、苯基、萘基、C7-C9苯基烷基;或
Y和Y′一起形成以下二价基团之一:-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 CH(R1)-CH2-C(R2)(R3)-、-CH(R2)-CH2-C(R1)(R3)-、-CH2-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 邻亚苯基、1,2-环亚己基、-CH2-CH=CH-CH2-或
其中R1为氢、C1-C12烷基、COOH、COO-(C1-C12)烷基或CH2OR4;
R2和R3独立地是氢、甲基乙基、COOH或COO-(C1-C12)烷基;
R4为氢、C1-C12烷基、苄基或衍生自带有最多18个碳原子的脂族、环 脂族或芳族一元羧酸的单价酰基残基;
如果n为2
Y和Y′一起形成以下四价基团之一:
其中
Q为衍生自C2-C12二元羧酸或C1-C12亚烷基的双酰基残基;和
Z为C1-C12亚烷基;和
c)能引发烯属不饱和单体的聚合反应的自由基的来源。
优选的是这样的可聚合组合物,其中在通式Ib或IIb中:
n为1
Y和Y′独立地是C1-C12烷基、C3-C12链烯基、苯基或苄基;或
Y和Y′一起形成以下二价基团之一:-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 CH(R1)-CH2-C(R2)(R3)-、-CH(R2)-CH2-C(R1)(R3)-、-CH2-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 -CH2-CH=CH-CH2-或;其中R1为氢、C1-C12烷基、COO-(C1-C12)烷基或 CH2OR4;
R2和R3独立地是氢、甲基乙基或COO-(C1-C12)烷基;
R4为氢、C1-C12烷基、苄基,或衍生自带有最多12个碳原子的脂族、 环脂族或芳族一元羧酸的单价酰基残基。
用于本发明的具体的氮氧化物化合物示于表4和5中。
表4:根据通式(Ib)的化合物
表5:根据通式(IIb)的化合物
尤其优选的是表4和5的化合物。
最优选的是以下化合物:
4,4-二丁氧基-2,6-二乙基-2,3,6-三甲基-哌啶-1-氧基 (表4第4个)
7,9-二乙基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5] 癸-8-氧基(表4第10个)
7,9-二乙基-2,6,7,9-四甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺 [4.5]癸-8-氧基(表4第11个)
7,9-二乙基-2-羟甲基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮 杂-螺[4.5]癸-8-氧基(表4第18个)
8,10-二乙基-7,8,10-三甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺 [5.5]十一烷-9-氧基(表4第34个)
8,10-二乙基-3,3,7,8,10-五甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂- 螺[5.5]十一烷-9-氧基(表4第35个)
2,4-二乙基-1,2,4-三甲基-7,16-二氧杂-3-氮杂-二螺 [5.2.5.2]十六碳-11-烯-3-氧基(表4第40个)
8,10-二乙基-3-羟甲基-3,7,8,10-四甲基-1,5-二氧杂 -9-氮杂-螺[5.5]十一烷-9-氧基(表4第41个)
自由基的来源可以是双-偶氮化合物、过氧化物或氢过氧化物。
C为中心的自由基的产物尤其描述在Houben Weyl,Methoden der Organischen Chemie,vol.E 19a,第60-147页中。这些方法可以 类似方式实施。
优选的自由基的来源为2,2′-偶氮双异丁腈、2,2′-偶氮双(2-甲 基-丁腈)、2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2′-偶氮双(4-甲氧基- 2,4-二甲基戊腈)、1,1′-偶氮双(1-环己烷腈)、2,2′-偶氮双(异丁酰 胺)二水合物、2-苯基偶氮-2,4-二甲基-4-甲氧基戊腈、二甲基-2,2′- 偶氮双异丁酸酯、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈、2,2′-偶氮双(2,4,4- 三甲基戊烷)、2,2′-偶氮双(2-甲基丙烷)、2,2′-偶氮双(N,N′-二亚 甲基异丁脒)、游离碱或氢氯化物、2,2′-偶氮双(2-脒基丙烷)、游离 碱或氢氯化物、2,2′-偶氮双(2-甲基-N-[1,1-双(羟甲基)乙基]丙酰 胺}或2,2′-偶氮双{2-甲基-N-[1,1-双(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺}。
优选的过氧化物和氢过氧化物是环己烷磺酰基过氧化乙酰、过氧 二碳酸二异丙酯、过新癸酸叔戊酯、过新癸酸叔丁酯、过新戊酸叔丁 酯、过新戊酸叔戊酯、过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)、过氧化二异壬酰、 过氧化二癸酰、过氧化二辛酰、过氧化二月桂酰、过氧化双(2-甲基 苯甲酰)、二琥珀酸过氧化物、过氧化二乙酰、过氧化二苯甲酰、过2- 乙基己酸叔丁酯、过氧化双(4-氯苯甲酰)、过异丁酸叔丁酯、过马来 酸叔丁酯、1,1-双(叔丁基过氧)3,5,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁 基过氧)环己烷、过氧基异丙基碳酸叔丁酯、过异壬酸叔丁酯、2,5- 二甲基己烷2,5-二苯甲酸酯、过乙酸叔丁酯、过苯甲酸叔戊酯、过苯 甲酸叔丁酯、2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、2,2-双(叔丁基过氧)丙烷、 二枯基过氧化物、2,5-二甲基己烷-2,5-二叔丁基过氧化物、3-叔丁 基过氧3-苯基2-苯并[c]呋喃酮、二叔戊基过氧化物、α,α′-双(叔丁 基过氧异丙基)苯、3,5-双(叔丁基过氧)3,5-二甲基1,2-二氧戊环、 二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基己炔-2,5-叔丁基过氧化物、 3,3,6,6,9,9-六甲基1,2,4,5-四氧杂环壬烷、氢过氧化对烷、氢过 氧化蒎烷、一-α-氢过氧化二异丙基苯、氢过氧化枯烯或叔丁基氢过 氧化物。
这些化合物可商购。
如果使用一种以上自由基来源,可获得取代类型的混合物。
自由基来源优选的以基于单体或单体混合物计为0.01mol%- 30mol%,更优选的0.1mol%-20mol%,最优选的0.5mol%-10mol%的 量存在。
硝酰化合物优选的以基于单体或单体混合物计为0.01mol%- 20mol%,更优选的0.01mol%-10mol%,最优选的0.05mol%-10mol% 的量存在。
自由基来源与通式Ib、IIb或IIIb的化合物的摩尔比可为1∶10 -10∶1,优选的1∶5-5∶1,更优选的1∶2-2∶1。
仍为本发明另一个目的的是通过至少一种烯属不饱和单体/低聚 物的自由基聚合反应制备低聚物、共低聚物、聚合物或共聚物(嵌段 的或无规的)的方法,该方法包括将上述组合物经受加热或光化辐射。
该组合物优选的在90℃-160℃下加热。
本发明的另一个目的是通式Ib或IIb的化合物
其中
n为1或2;
如果n为1
Y和Y′独立地是C1-C12烷基、C3-C12链烯基、C3-C12链炔烃基、C5-C8环 烷基、苯基、萘基、C7-C9苯基烷基;或
Y和Y′一起形成以下二价基团之一:-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 CH(R1)-CH2-C(R2)(R3)-、-CH(R2)-CH2-C(R1)(R3)-、-CH2-C(R1)(R2)-CH(R3)-、 邻亚苯基、1,2-环亚己基、-CH2-CH=CH-CH2-或
其中R1为氢、C1-C12烷基、COOH、COO-(C1-C12)烷基或CH2OR4; R2和R3独立地是氢、甲基乙基、COOH或COO-(C1-C12)烷基;
R4为氢、C1-C12烷基、苄基或衍生自带有最多18个碳原子的脂族、环 脂族或芳族一元羧酸的单价酰基残基;
如果n为2
Y和Y′一起形成以下四价基团之一:
其中
Q为衍生自C2-C12二元羧酸或C1-C12亚烷基的双酰基残基;和
Z为C1-C12亚烷基;但条件是以下化合物D、E、F、G、H除外
仍为本发明另一个目的的是带有衍生自通式Ia、IIa或IIIa的 至少一个氧胺基的聚合物或低聚物。
该聚合物或低聚物也可称为大引发剂。它们可用于引发例如与第 二单体的聚合反应,形成上述嵌段共聚物。
本发明另一个目的是通式Ia、IIa或IIIa的化合物用于烯属不 饱和单体的聚合反应的用法,和通式Ib或IIb的化合物与自由基的 来源一起用于烯属不饱和单体的聚合反应的用法。
不同取代基的定义和参考已述及。它们也可用于包括特选的和单 独的化合物的本发明的其他目的。
以下实施例用于描述本发明。
实施例A1:7,9-二乙基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸-8-氧基(表4,化合物10)
该化合物根据US 4105626(实施例5)制备。
实施例A2:7,9-二乙基-2-羟甲基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸-8-氧基(表4,化合物18)
该标题化合物根据US 4105626的方法,通过氧化7,9-二乙基-2- 羟甲基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷制备。得到 红色油脂。对于C15H28NO4计算的元素分析:C 62.91%,H 9.85%,N 4.89%; 发现:C 62.83%,H 9.83%,N 4.75%。
实施例A3:8,10-二乙基-3,3,7,8,10-五甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-9-氧基(表2,化合物35)
该标题化合物根据US 4105626的方法,通过氧化7,9-二乙基-2- 羟甲基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷制备。得到 红色油脂。对于C15H28NO4计算的元素分析:C 68.42%,H 10.81%,N4.69%;发现:C 68.21%,H 10.66%,N 4.63%。
实施例A4:7,9-二乙基-6,7,9-三甲基-8-(1-苯基-乙氧基)-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷(表1,化合物10)
向10.3g(0.04mol)7,9-二乙基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8- 氮杂-螺[4.5]癸-8-氧基(表2,化合物10)在40ml乙苯的溶液中, 加入8.3ml(0.06mol)70%叔丁基氢过氧化物的水溶液,和0.7ml催 化剂溶液(在153ml乙醇中含有13.44g CuCl2和4.24g LiCl)。将混 合物在65℃下搅拌,直到完全褪色(约90分钟)。冷却到室温后,加 入25ml水和5g Na2S2O5,剧烈搅拌混合物10分钟。分离出有机相, 用水清洗并蒸发掉剩余乙苯。获得作为无色油脂的层析提纯的残渣 (SiO2己烷-乙基乙酸酯(19∶1))和10.3g该标题化合物。对于C22H35NO3计算的元素分析:C 73.09%,H 9.76%,N 3.87%;发现:C 72.95%, H 9.79%,N 3.68%。
实施例A5:[7,9-二乙基-6,7,9-三甲基-8-(1-苯基-乙氧基)-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸-2-基]甲醇(表1,化合物18)
该标题化合物用与实施例A4相似的方法,由7,9-二乙基-2-羟甲 基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸-8-氧基(表4,化 合物18)制备。无色油脂,1H NMR(CDCl3,300MHz,d ppm):7.4- 7.1m(5ArH),4.7-4.55m(1H),4.3-3.55m(5H),2.1-0.5m(26H)。
实施例A6:8,10-二乙基-3,3,7,8,10-五甲基-9-(1-苯基-乙氧基)-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷(表1,化合物35)
该标题化合物用与实施例A4相似的方法,由8,10-二乙基- 3,3,7,8,10-五甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-9-氧基(表 4,化合物35)制备。无色油脂。对于C25H41NO3计算的元素分析:C74.40%,H 10.24%,N 3.47%;发现:C 74.19%,H 10.43%,N 3.43%。
实施例A7:3,8,10-三乙基-3-羟甲基-7,8,10-三甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-9-氧基(表4,化合物42)
该标题化合物用与实施例A1相似的方法,通过(3,8,10-三乙基- 7,8,10-三甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-3-基)甲醇(如US 4105626中描述的制备)氧化制备。红色油脂。GC-MS:M+=328 (C18H34NO4=328.48)的4峰窄束(非对映体)。
实施例A8:乙酸3,8,10-三乙基-7,8,10-三甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-3-基甲基酯-9-氧基(表4,化合物54)
该标题化合物用与实施例A1相似的方法,通过乙酸3,8,10-三乙 基-7,8,10-三甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-3-基甲基酯 (用与US 4105626中实施例4类似的方法制备)氧化制备。红色油 脂。
实施例A9:十八烷酸3,8,10-三乙基-7,8,10-三甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-3-基甲基酯-9-氧基(表4,化合物55)
该标题化合物用与实施例A1相似的方法,通过十八烷酸3,8,10- 三乙基-7,8,10-三甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-3-基甲 基酯(用与US 4105626实施例4类似的方法制备)氧化制备。红色 油脂。MS(C1):MH+=595(C36H68NO5=594.95)。
实施例A10:乙酸7,9-二乙基-6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸-2-基甲基酯-8-氧基(表4,化合物19)
该标题化合物用与实施例A1相似的方法,通过乙酸7,9-二乙基- 6,7,9-三甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸-2-基甲基酯(用US 4105626实施例4描述的方法制备)氧化制备。红色油脂。GC-MS:M+=328 (C17H30NO5=328.43)的6峰窄束(非对映体)。
实施例A11:2-(8,10-二乙基-3,3,7,8,10-五甲基-1,5-二氧杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-9-氧基)-丙酸2-羟乙酯(表1,化合物54)
向89.54g(0.3mol)8,10-二乙基-3,3,7,8,10-五甲基-1,5-二氧 杂-9-氮杂-螺[5.5]十一烷-9-氧基(表4,化合物35)、43.04g(0.3mol) 溴化铜(I)、19.06g(0.3mol)铜粉和103.9g(0.6mol)五甲基-亚乙 基-三胺在500ml甲苯的混和物中,在氮气下用30分钟搅拌滴加59.1g (0.3mol)2-溴丙酸-2-羟乙酯。室温搅拌混合物17小时后过滤。用 水(3×500ml)然后用EDTA溶液(300ml)清洗滤液。通过Na2SO4干 燥有机层,然后蒸发得到122.8g(98.5%)的浅黄色油脂的标题化合 物。1H NMR(CDCl3,300MHz,d ppm):4.45-4.26m(1H),4.25-4.23m(2H), 3.85 bs m(2H),3.71-0.72(36H)。
B)用通式Ia、IIa或IIIa的化合物作为引发剂/调节剂的与丙烯酸 正丁酯的聚合反应
一般备注:
溶剂和单体在使用前短时间内,在氩气气氛下或真空下用Vigreux 柱蒸馏。
为了除去氧,所有聚合反应混合物在聚合前用氩气吹扫,并在真 空下通过冰冻-熔化循环排空。然后在氩气气氛下聚合该反应混合 物。
在聚合反应开始时,所有原材料均匀溶解。
转化率通过在80℃和0.002Torr下从聚合物中除去未反应的单 体,对剩余聚合物称重并减去引发剂重量来确定。
聚合物的表征通过MALDI-MS(基质辅助的激光解吸电离质谱仪) 和/或GPC(凝胶渗透色谱法)进行。
MALDI-MS:在线性TOF(飞行时间)MALDI-MS LDI-1700 Linear Scientific Inc.,Reno,USA上进行测量。基质为2,5-二羟基苯甲 酸,激光波长为337nm。
GPC:用FLUX INSTRUMENTS的RHEOS 4000进行。用四氢呋喃(THF) 作为溶剂并以1ml/min泵入。将两个色谱柱串连:POLYMER INSTRUMENTS,Shropshire,UK的Plgel 5μm混和C型。在40℃下测 量。用Mn为200-2000000道尔顿的低多分散度聚苯乙烯校正色谱柱。 用ERCATECH AG的RI-Detector ERC-7515A在30℃下进行检测。
实施例B1:丙烯酸正丁酯与表1的化合物10(实施例A4)在145℃下的聚合
在装有温度计、冷却器和电磁搅拌器的50ml三颈烧瓶中,将644mg (1.78mmol)表1的化合物10与15g(117mmol)丙烯酸正丁酯混和 并去气。将得到的清澈的溶液在氩气下加热到145℃,并聚合5小时。 然后冷却反应混合物到60℃。高真空下蒸发除去剩余单体。11.1g (74%)起始单体已反应。得到亮黄色粘稠流体。Mn=6460,Mw=8280, PD=1.28。
实施例B2:丙烯酸正丁酯与表1的化合物35(实施例A6)在145℃下的聚合
在装有温度计、冷却器和电磁搅拌器的50ml三颈烧瓶中,将718mg (1.78mmol)表1的化合物35与15g(117mmol)丙烯酸正丁酯混和 并去气。将得到的清澈的溶液在氩气下加热到145℃,并聚合5小时。 然后冷却反应混合物到60℃。高真空下蒸发除去剩余单体。12.3g (82%)起始单体已反应。得到亮黄色粘稠流体。Mn=6630,Mw=8450, PD=1.27。
实施例B3:丙烯酸正丁酯与表1的化合物18(实施例A5)在145℃下的聚合
在装有温度计、冷却器和电磁搅拌器的50ml三颈烧瓶中,将679mg (1.78mmol)表1的化合物18与15g(117mmol)丙烯酸正丁酯混和 并去气。将得到的清澈的溶液在氩气下加热到145℃,并聚合5小时。 然后冷却反应混合物到60℃。高真空下蒸发除去剩余单体。12.37g (82.5%)起始单体已反应。得到亮黄色粘稠流体。Mn=7000,Mw=9000, PD=1.29。
实施例B4:由丙烯酸正丁酯与N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯(DMAEA)用表1的化合物10制备嵌段共聚物
1)聚丙烯酸正丁酯的制备
在装有温度计、冷却器和电磁搅拌器的50ml三颈烧瓶中,将644mg (1.78mmol)表1的化合物10与15g(117mmol)丙烯酸正丁酯混和 并去气。将得到的清澈的溶液在氩气下加热到145℃,并聚合5小时。 然后冷却反应混合物到60℃。高真空下蒸发除去剩余单体。11.1g (74%)起始单体已反应。得到黄色粘稠流体。Mn=5700,Mw=8050, PD=1.41。
2)与DMAEA的嵌段共聚物的制备
在装有温度计、冷却器和电磁搅拌器的50ml三颈烧瓶中,将6.5g 上述聚丙烯酸正丁酯与6.5g(45.5mmol)N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸 酯混和并去气。将得到的清澈的溶液在氩气下加热到145℃,并聚合 3小时。然后冷却反应混合物到70℃。高真空下蒸发除去剩余单体。 1g(15%)单体已反应。得到黄棕色粘稠流体。
组成(NMR):87wt%丙烯酸丁酯和13wt%N,N-二甲基氨基乙基丙烯 酸酯。Mn=5700,Mw=8170,PD=1.43。
实施例B5:由丙烯酸正丁酯与N,N-二甲基氨乙基丙烯酸酯(DMAEA)用表1的化合物35制备嵌段共聚物
1)聚丙烯酸正丁酯的制备
在装有温度计、冷却器和电磁搅拌器的50ml三颈烧瓶中,将718mg (1.78mmol)表1的化合物35与15g(117mmol)丙烯酸正丁酯混和 并去气。将得到的清澈的溶液在氩气下加热到145℃,并聚合5小时。 然后冷却反应混合物到60℃。高真空下蒸发除去剩余单体。12.3g (82%)起始单体已反应。得到黄色粘稠流体。Mn=6170,Mw=8300, PD=1.34。
2)与DMAEA的嵌段共聚物的制备
在装有温度计、冷却器和电磁搅拌器的50ml三颈烧瓶中,将6.5g 上述聚丙烯酸正丁酯与5g(35mmol)N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯混 和并去气。将得到的清澈的溶液在氩气下加热到145℃,并聚合3小 时。然后冷却反应混合物到70℃。高真空下蒸发除去剩余单体。1g (22%)单体已反应。得到黄棕色粘稠流体。
组成(NMR):82wt%丙烯酸丁酯和18wt%N,N-二甲基氨基乙基丙 烯酸酯。Mn=5700,Mw=8350,PD=1.46。
C)用通式Ia、IIa或IIIa的化合物作为引发剂/调节剂的与苯乙烯的聚合反应
在已用氩气吹扫并装有电磁搅拌器的排空的Schlenk管中,将表 6所示数量的硝酰醚在氩气气氛下加入50ml新蒸馏出的正苯乙烯中。 封闭Schlenk管并用液氮在两个冷冻-熔化循环中除去剩余的氧气。 将该管充满氩气并搅拌加热到表6所示温度达6小时。在室温真空下 除去剩余单体。持续干燥直到残余物重量不再变化。分子量及其分布 用凝胶渗透色谱法用四氢呋喃确定,并用聚苯乙烯标准校准。结果示 于表6中。
表6 试验 温度 (℃) 调节剂 的量 转化率 (%) Mn (GPC) Mw (GPC) Mw/Mn C0 130 1mol% 82 7600 9500 1.24 C1 130 0.1mol% 81 42700 62800 1.47 C2 120 1mol% 65 6200 7400 1.19 C3 120 0.1mol% 55 35000 47900 1.37 C4 110 1mol% 40 3800 4700 1.25 C5 110 0.1mol% 28 22700 28300 1.25 C6 100 1mol% 20 1700 2800 1.65 C7 100 0.1mol% 15 13100 17800 1.36
1mol%对应8.72×10-2mol NOR苯乙烯,0.1mol%对应8.72×10-3mol NOR苯乙烯。
引发剂/调节剂为表1的化合物35。
用通式Ib、IIb的化合物和过氧化二苯甲酰(BPO)作为调节剂/引发剂的与苯乙烯的聚合反应
在已用氩气吹扫并装有电磁搅拌器的排空的Schlenk管中,将表 7所示数量的硝酰和BPO在氩气气氛下加入50ml新蒸馏出的正苯乙烯 中。封闭Schlenk管并用液氮在两个冷冻-熔化循环中除去剩余的氧 气。将该管充满氩气并搅拌加热到表7所示温度达6小时。在室温真 空下除去剩余单体。持续干燥直到残余物重量不再变化。分子量及其 分布用凝胶渗透色谱法用四氢呋喃确定,并用聚苯乙烯标准校准。结 果示于表7中。
表7 试验 温度 (℃) 浓度 产率 (%) Mn (计算值) Mn(GPC) Mw(GPC) Mw/Mn C8 130 [NO·]=8,72×10-2 mol/l [BPO]=6,7×10-2mol/l 44 5100 5300 6600 1.24 C9 130 [NO·]=8,72×10-2 mol/l [BPO]=6,7×10-2mol/l 47 5300 5400 7100 1.32 C10 130 [NO·]=8,72×10-3 mol/l [BPO]=6,7×10-3mol/l 77 81000 39000 55900 1.43 C11 120 [NO·]=8,72×10-3 mol/l [BPO]=6,7×10-3mol/l 43 45500 29400 38900 1.33
[BPO]=6.7×10-3mol/l对应于0.077mol%引发剂,
[BPO]=6.7×10-2mol/l对应于0.77mol%引发剂,
[NO·]=8.72×10-3mol/l对应于0.1mol% NO基,
[NO·]=8.72×10-2mol/l对应于1mol% NO基。
NO基为表4的化合物35
D)嵌段共聚反应
将通过用0.05mol%浓度的化合物35(表1)(分子量数据见表) 进行C部分中描述的方法,然后在120℃下聚合苯乙烯而获得的20g 苯乙烯大引发剂溶解在装有1)100g苯乙烯,2)90g苯乙烯与30g丙 烯腈的混合物的玻璃反应釜中。
用氩气吹扫30分钟对溶液去气,随后在110℃的油浴中加热6小 时。通过在10倍的过量甲醇中沉淀获得聚合物,并真空干燥除去未 反应的单体,直到重量恒定。分子量通过C部分中描述的GPC确定。 从试验D0到D1和D2(表8)的分子量中的变化清楚的表明了嵌段共 聚物的形成,并确认了用例举的化合物合成的聚合物的再引发能力。
表8 试验# 共聚单体 所加入单体 的产率(%) Mn Mw Mw/Mn D0 60400 108600 1.80 D1 苯乙烯 45 96700 165600 1.71 D2 苯乙烯/AN 50 143900 258700 1.80