Моно- или диацилфосфиноксиды

 

Использование: в химии фосфорорганических веществ, в частности в качестве фотоинициаторов этиленоненасыщенных соединений. Сущность изобретения: продукт - моно- или диацилфосфиноксиды ф-лы: R₁R₂P(O)-C(O)-R₃, где R₁- замещенный алкоксигруппой C₁-C₈ - алкил или фенил; R₂ означает R₁ или означает остаток: -C(O)-R₃ или OR₄, или R₁ и R₂ - вместе с P образуют моно-, ди- или трициклическое кольцо с 4-15 атомами углерода; R₃ - алкил, C₅-C₁₀ циклоалкил, фенил; R₄ - алкил. Реагент 1: R₁P(OR₄)₂ или R₁PH₂. Реагент 2: R₃C(O)Cl. Реагент 3: окислитель. Условия реакции: в среде растворителя при 20-120^oС. 9 з.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к моно- и диацилфосфиноксидам, а также к их применению в качестве фотоинициаторов фотополимеризации этиленненасыщенных соединений.

Известны моноацилфосфиноксиды, которые могут использоваться в качестве фотоинициаторов (см. европейский патент А-7508) [1] Бисацилфосфиноксиды и их применение в качестве фотоинициаторов описано в европейском патенте А-184095 [2] Авторами изобретения получены новые моно- и бисацилфосфиноксиды, отличающиеся от известных соединений наличием у них определенных заместителей. При этом имеются в виду соединения формулы I P в которой R₁ означает С₁-C₁₈-алкил, С₂-С₁₈-алкенил, одно- или полизамещенный фенилом, (С₁-С₁₂-алкил)-фенилом, галогенфени- лом, (С₁-C₁₂-алкокси)-фенилом, циано-группой, С₂-С₅-алкоксикарбонилом, С₁-С₁₂-алкокси-группой и/или галогеном С₁-С₈-ал- кил, С₅-С₈-циклоалкил, С₆-С₁₂-арил, одно или многозамещенный галогеном, С₁-С₁₂-алкилом и/или С₁-С₁₂-алкокси-группой С₆-С₁₂-арил, содержащий один или несколько атомов О, S и/или N, 5- или 6-звенный гетероциклический одновалентный остаток, который может содержать аннелированный бензо-остаток и/или быть незамещенным или замещенным С₁-С₄-алкилом, С₁-С₄-алкокси-группой и/или галогеном, или остаток формулы -X- в которой Х означает незамещенный или одно- или многозамещенный галогеном С₁-С₄-алкилом, С₁-С₄-алкокси-группой или фенилом фенилен, ксилилен, циклогексилен, С₁-С₆-алкилен; R₂ -С₁-С₁₈ алкил, С₁-С₁₈-алкенил, одно- или многозамещенный фенилом, (С₁-С₁₂-алкил)-фенилом, галогенфенилом, (С₁-С₁₂-алкокси)-фенилом, циано-группой, С₂-С₅-алкоксикарбонилом, С₁-С₁₂-алкокси-группой и/или галогеном С₁-С₈-алкил, С₅-С₈-циклоалкил, С₆-С₁₂-арил, одно- или многозамещенный галогеном, С₁-С₁₂-алкилом и/или С₁-С₁₂-алкокси-группой С₆-С₁₂-арил, содержащий один или несколько атомов О, N или S 5- или 6-звенный гетероциклический одновалентный остаток, который может содержать ацелированный бензоостаток и/или является незамещенным или замещенным С₁-С₄-алкилом, С₁-С₄-алкокси-группой и/или галогеном, или остаток -СО-R₃ или -ОR₄; или R₁ и R₂ или R₁ и R₄ вместе с атомом фосфора образуют моно-, би- или трициклическое кольцо с 4-15 атомами углерода; R₃ С₁-С₁₈-алкил, С₂-С₆-алкенил, фенилвинил, одно- или многозамещенный фенилом, С₂-С₅-алкоксикарбонилом, галоге- ном, С₁-С₁₂-алкокси-, фенокси-, С₁-С₁₂-алкилтио- и/или фенилтио-группами С₁-С₈-алкил, незамещенный или замещенный С₁-С₁₂-алкилом, фенилом, фенокси-, С₁-С₁₂-алкокси-группами, С₂-С₅-алкоксикарбонилом, С₁-С₄-алкилтио-группой и/или галогеном С₅-С₁₀-циклоалкил, незамещенный или многозамещенный С₁-С₁₂-алкилом, С₁-С₁₂-алкокси-группой, С₁-С₁₂-алкоксиалкилом, С₁-С₄-алкилтио-группой и/или галогеном С₆-С₁₂-арил или содержащий один или несколько атомов О, S или N 5- или 6-звенный одновалентный гетероциклический остаток, который может быть одно- или многозамещенным галогеном, С₁-С₄-алкилом или С₁-С₄-алкокси-группой, а R₄ С₁-С₁₈-алкил, фенил-С₁-С₄-алкил, С₅-С₈-циклоалкил или С₆-С₁₀-арил, при условии, что по меньшей мере один из остатков R₁, R₂ и R₃ означает замещенный алкил или R₁ и R₂ вместе с атомом фосфора образуют би- или трициклическое кольцо, или R₃ означает замещенный циклоалкил, в котором однако, алкильные остатки не могут быть единственными заместителями.

R₁, R₂, R₃ и R₄ в значении С₁-С₁₅-алкил могут быть прямыми или разветвленными и могут означать, например, метил, этил, пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, гексил, гептил, октил, 2-этилгексил, 2,4,4-триметилфенил, децил, додецил, тетрадецил, гептадецил или октадецил.

R₃ в значении алкил предпочтительно является третичным алкилом, например, трет-бутилом, 1,1-диметилпропилом, 1,1-диметилбутилом или 1,1,3,3-тетраметилбутилом.

R₁ и R₂ в значении С₂-С₁₈-алкенил могут означать, например, винил, аллил, металлил, 1,1-диметилаллил, 2-бутенил, 2-гексенил, октенил, ундеценил, додеценил или октадеценил. R₄ в значении С₂-С₁₈-алкенил может означать, кроме того, винил.

R₃ в значении С₂-С₆-алкенил может означать, например, винил, пропенил или бутенил.

R₁ и R₂ в значении одно- или многозамещенного, например, одно-трех-, предпочтительно одно-двухзамещенного С₁-С₈-алки- ла, могут означать, например, бензил, 1-фенилэтил, 2-фенилэтил,α,α-диметилбензил, бенгидрил, п-толилметил, 1-(п-бутилфе- нил)-этил, п-хлорбензил, 2,4-дихлорбензил, п-метоксибензил, м-этоксибензил, 2-цианоэтил, 2-цианопропил, 2-метоксикарбонилэтил, 2-бутоксикарбонилпропил, 1,2-ди(ме- токсикарбонил)-этил, 2-метоксиэтил, 1,3-диоксолан-2-ил, 1,3-диоксан-2-ил, 2-метил-1,3-диоксолан-2-ил, 4-метил-1,3-диоксолан-2- ил, 2-изопропоксиэтил, 2-бутоксипропил, 2-октилоксиэтил, хлорметил, 2-хлорэтил, трихлорметил или трифторметил, предпочтительно бензил.

R₃ в качестве одно- или многозамещенного, например, одно-трех-, предпочтительно одно-двухзамещенного С₁-С₈-алкила может означать, например, бензил, фенилэтил, α,α-диметилбензил, бензгидрил, 1,1-дихлорэтил, трихлорметил, трифторметил, 1,1-диметил-2-хлорэтил, 2-метоксиизопропил, 2-этоксиэтил, бутилтиометил, 2-додецилтиоэтил или 2-фенилтиоэтил.

R₄ в качестве одно- или многозамещенного, например, одно-трех-, предпочтительно одно-двухзамещенного С₁-С₈-алки- ла, может означать, например, бензил, 2-фенилэтил, 3-фенилпропил, 2-метоксиэтил, 2-бутоксиэтил, 2-гексилоксиэтил, 2-изопро- поксипропил, 2-хлорэтил или 2,2,2-трифторэтил.

R₁, R₂, R₃ и R₄ в качестве С₅-С₈-циклоалкила могут означать, например, циклопентил, циклогексил или циклооктил. R₃ в качестве замещенного, например, одно-четырехзамещенного С₅-С₁₀-циклоалкила может означать, например, метилциклопентил, диметилциклопентил, метилциклогексил, диметилциклогексил, диэтилцик- логексил, бутилциклогексил, метоксициклогексил, диметоксициклогексил, диэтоксициклогексил, бутилтиоциклогексил, хлорциклогексил, дихлорциклогексил или дихлорциклопентил, а также насыщенную или ненасыщенную бициклическую систему, такую как, например, норборнил или норборненил.

R₁, R₂, R₃ и R₄ в качестве С₆-С₁₂-арила могут означать, например, фенил, α-нафтил, β-нафтил или 4-дифенилил, в частности, фенил. R₁, R₂ и R₃ в качестве замещенного С₆-С₁₂-арила могут означать, например, хлорфенил, дихлорфенил, трихлорфенил, дифторфенил, толил, этилфенил, третбутилфенил, додецилфенил, метоксифенил, диметоксифенил, этоксифенил, гексилоксифенил, метилнафтил, изопропилнафтил, хлорнафтил или этоксинафтил. R₃ в качестве замещенного арила может, кроме того, означать, например, метоксиэтилфенил, этоксиметилфенил, метилфенил, изопропилтиофенил или третбутилтиофенил. Предпочтительным замещенным арилом также является замещенный фенил.

R₁, R₂ и R₃ в качестве гетероциклического остатка могут означать, например, фурил, тиенил, пиррил, пиридил, индолил, бензоксазолил, диоксолил, диоксил, бензимидазолил или бензтиазолил. Предпочтительно такой гетероциклический остаток содержит 3-12, в частности, 3-5 атомов углерода. Замещенным (например 1-3, предпочтительно одним или двумя заместителями) гетероциклическими остатками являются, например, диметилпиридил, метилхинолил, диметилпиррил, метоксифурил, диметоксипиридил или дифторпиридил.

Х в качестве С₁-С₈-алкилена может означать, например, метилен, 1,2-этилен, 2,2-диметил-1,3-пропилен, три-, тетра-, пента- и гексаметилен или фенилметилен.

В том случае, если R₁ и R₂ вместе с атомом Р образуют моноциклическое кольцо, то предпочтительно им является фосфациклопентановое кольцо.

В том случае, если R₁ и R₂ вместе с атомом Р образуют бициклическое кольцо, то предпочтительно им является фосфабициклогексановое или фосфабициклононановое кольцо.

В том случае, если R₁ и R₂ вместе с атомом Р образуют трициклическое кольцо, то предпочтительно им является (6Н)-дибенз-[c,e] [1,2]-оксафосфорное кольцо.

Предпочтительным являются те из соединений формулы I, у которых R₁ означает С₁-С₁₂-алкил, одно-трехзамещенный фенилом, (С₁-С₄-алкил)-фенилом, хлорфенилом, (С₁-С₄-адкокси)-фенилом и/или С₁-С₄-алкокси-группой С₁-С₄-алкил, циклогексил, С₆-С₁₀-арил или одно-трехзамещенный хлором, С₁-С₁₂-алкилом и/или С₁-С₄-алкокси-группой С₆-С₁₀-арил или содержащий один или несколько атомов О, S или N 5- или 6-звенный одновалентный гетероциклический остаток; R₂ имеет те же значения, что и R₁, или означает остаток -СО- R₃ или -ОR₄, или R₁ и R₂ или R₁ и R₄ вместе с атомом Р образуют моно- или бициклический остаток с 4-8 атомами углерода; R₃ означает С₁-С₈-алкил, одно- или двухзамещенный фенилом, С₁-С₄-алкокси-группой, С₂-С₅-алкоксикарбонилом и/или хлором С₁-С₆-алкил, незамещенный или замещенный фенилом, С₁-С₄-алкокси-группой, С₂-С₅-алкоксикарбонилом и/или хлором С₅-С₆-циклоалкил, С₆-С₁₀-арил или одно-трехзамещенный С₁-С₁₂-алкилом, С₁-С₄-алкокси-группой и/или хлором С₆-С₁₀-арил, а R₄ С₁-С₈-алкил, циклогексил, бензил или фенил, предпочтительно, у которых R₁ означает С₁-С₈-алкил, одно- или двухзамещенный фенилом, (С₁-С₄-алкил)-фенилом или С₁-С₄-алкокси группой С₁-С₄-алкил, циклогексил, фенил или одно-трехзамещенный С₁-С₄-алкилом или С₁-С₄-алкокси-группой фенил; R₂ имеет те же значения, что и R₁, или означает остаток -СО-R₃ или -ОR₄, или R₁ и R₂ или R₁ и R₄ вместе с атомом Р образуют моно- или бициклическое кольцо; R₃ означает незамещенный или замещенный фенилом, хлором и/или С₁-С₄-алкокси-группой С₁-С₆-алкил, незамещенный или замещенный фенилом, С₁-С₄- алкокси-группjq, С₂-С₅-алкоксикарбонилом и/или хлором С₅-С₆- циклоалкил, фенил или одно-трехзамещенный С₁-С₄-алкилом, С₁-С₄-алкокси-группой и/или хлором фенил, а R₄ С₁-С₄-алкил, циклогексил или фенил.

Предпочтительно R₁ означает замещенный алкил в соответствии с указанным определением, в частности, одно-двух- замещенный (С₁-С₄-алкил)-фенилом, фенилом или С₁-С₄-алкокси-группой С₁-С₄-алкил, наиболее предпочтительно бензил.

R₃, в частности, означает фенил, замещенный в обоих ортоположениях С₁-С₄-алкилом, С₁-С₄-алкокси-группой или хлором.

Предпочтительным далее являются бициклические соединения формулы II или III P в которых n равно 1-8, а R₃ имеет одно из указанных значений, в частности, соединения формулы II или III, у которых n равно 1-8, предпочтительно 1-4, а R₃ означает замещенный фенилом С₁-С₄-алкил, С₆-С₁₀-алкил или одно-трехзамещенный С₁-С₁₂-алки- лом, С₁-С₄-алкокси-группой или хлором фенил.

Примерами соединений формулы I являются: дибензил-(2,4,6-триметилбензил)-фосфиноксид; бис(2-фенилэтил)-(2,6- дихлорбензоил)-фосфиноксид; бис(2-фенилпропил)-(2,6-диметоксибензоил)-фосфинок- сид; бис(2-фенилпропил)-(2,4,6-триметилбензоил)-фосфиноксид; бис(2-цианоэтил)-(2,4,6-триметилбензоил)-фосфиноксид; метиловый эфир 2-фенилпропил-(2,4,6-триме- тилбензоил)-фосфиновой кислоты; 6-бис(хлорметил)пропионил-(6Н)-дибенз[c,e][1,2] оксафосфорин-6-оксид; метиловый эфир фенил-(2,2-диметил-3-фенилпропионил)-фосфиновой кислоты; дифенил-(2,2-диметил-3-финилпропионил)-фосфиноксид; дифенил-2,6-диметоксициклогексаноил-фо- сфиноксид; дибутил-(2-метил-2-фенилбутирил)-фосфиноксид; бутил-1,1-диэтоксиэтил-2,4,6-триметилбезоил-фосфиноксид; бис(циклогексил)-(2-метил-2-фенилтиопро- пионил)-фосфиноксид; дифенил -(2-октилокси-2-фенилпропионил)-фосфиноксид; 1-(2,6-диметилбензоил)-фосфолан-1-оксид; 6-(2,6-дихлорбензоил)-6-фосфабицикло[2.1.1] гексан-6-оксид; 9-(2,6-дихлорбензоил)-9-фосфабицикло[3.3.1]нонан-9-оксид; 9-(2.4.6-триметилбензоил)-9-фосфабицикло[4,2,1] но- нан-9-оксид; бис(2,6-дихлорбензоил)-2-фенилпропилфосфиноксид; бис(2,6-диметоксибензоил)-бензилфосфиноксид; бис(2,6-диме- токсибензоил)-2-фенилпропилфосфиноксид; бис(2,6-диметоксибензоил)-2-фенилэтилфос- финоксид; бис(2,6-дихлорбензоил)-бензилфосфиноксид; бис(2,6- дихлорбензоил)-2-фенилэтилфосфиноксид; бис(2,4,6-триметилбензоил)-бензилфосфи- ноксид; бис(2,4,6-триметилбензоил)-2-фенилпропилфосфиноксид; бис(2,4,6-триметилбензоил)-2-фенилэтилфосфиноксид; бис(2,4,6-триметилбензоил)-2-цианоэтилф- осфиноксид; бис(2,6-дихлорбензоил)-2-цианоэтилфосфиноксид; бис(2,6-диметоксибензоил)-2-цианоэтилфосфиноксид; бис(2-метилтиобензоил)-2-фенилпропилфо- сфиноксид; бис(2-метил-1-нафтоил)-2-фенилпропилфосфиноксид; бис(2-метил-2-фенилпропионил)-циклогексилфосфиноксид; бис(2-метил-2-фенилбутирил)-фенилфосфи- ноксид; бис(2,2-диметил-4-фенилбутирил)-фенилфосфиноксид; бис(2-метокси -2-фенилбутирил)-4-пропилфенилфосфиноксид; бис(2-метилтио-2-фенилбутирил)- циклогексилфосфиноксид; бис(2-метил-2-фенилтиопропионил)-2-фенилпропилфосфиноксид; бис(2-метил-2-фенилбутирил)-2-фенилпро-пилфосфиноксид; бис(2-метил-2,-фенилбутирил)-2-циклогексилфосфиноксид; (2,6-дихлорбензоил)-(1,3-диоксолан-2-ил)-фенил- фосфиноксид; дифенил-(3-фенил-бицикло[2.2.1] гепт-5-ен-2-илкарбонил)-фосфинок- сид; дифенил(2-метил-3-фенил-бицикло[2.2.1] гептан-2-илкарбонил)-фосфиноксид; 2,4,6-триметилбензоил-бензил-бути- лфосф- иноксид; 2,6-дихлорбензоил-бензил-бутирилфосфиноксид; 2,6-диметоксибензоил-бензил-бутилфосфиноксид; 2,6-диметоксибензоил-бензил-октилф-осфиноксид; 2,6-дихлоррбензоил-бензил-октилфосфиноксид; 2,4,6-триметилбензоил-бензил-октилфосфиноксид; 2,4,6-триме-тилбензоил-бензил-метилфос- финоксид; 2,4,6-триметилбензоил-бензил-циклогексилфосфиноксид; 2,6-дихлорбензоил-бензил-циклогексилфосфиноксид; 2,6-диметоксибензоил-бензил-циклогекси- лфосфиноксид.

Соединения формулы I, в которых R₂ означает остаток -ОR₄, могут быть получены по реакции Арбузова-Михайлиса, при взаимодействии соответствующего фосфонита формулы IV с хлорангидридом карбоновой кислоты формулы V по следующей схеме: R₁-OR₄)₂+ROCl ____→ R₁-O-R₃+R₄Cl Реакцию можно проводить в среде растворителя или без него. В том случае, если исходные реагенты IV и V являются жидкими, предпочтительно реакцию проводить без использованиями растворителя. Подходящими растворителями являются прежде всего углеводороды, например, алканы и их смеси, бензол, толуол или ксилол. Предпочтительно реакцию проводить при 20-120^оС. Образующийся R₄Cl предпочтительно отгонять в ходе реакции. При использовании растворителя его отгоняют в конце реакции. Полученный сырой продукт может быть очищен, например, с помощью перегонки, кристаллизации или хроматографии.

Фосфониты формулы IV могут быть получены известным образом, путем взаимодействия дихлорфосфина R₁-PCl₂ с как минимум 2 молями R₄ОН в присутствии акцептора НСl (см. Houben-Weyl, Methoden d. Org. Chemie XII/1, 324-327 (1963), Штутгарт).

Соединения формулы I, в которых R₂ означает остаток -СОR₃, могут быть получены путем двойного ацилирования первичного фосфина формулы VI по меньшей мере двумя эквивалентами хлорангидрида кислоты формулы V в присутствии по меньшей мере двух эквивалентов основания и последующего окисления образующегося диацилфосфина формулы VII до фосфиноксида по следующей схеме PH₂+2RCOCl -P(COR₃)₂ VII
В качестве основания можно использовать, например, третичные амины, щелочные металлы, диизопропиламид лития, алкоголяты или гидриды щелочных металлов. Первую стадию предпочтительно проводят в среде растворителя. В качестве растворителей можно использовать в первую очередь углеводороды, например, алканы, бензол, толуол или ксилол. После отделения образующегося хлорида основания фосфин VII можно выделить путем упаривания реакционной смеси или же вторую стадию проводят не отделяя VII, а используя раствор сырого продукта. В качестве окислителя для осуществления второй стадии можно использовать прежде всего перекись водорода и органические перекисные соединения, например, надуксусную кислоту.

Используемые в качестве исходного материала первичные фосфины формулы VI являются известными соединениями или они могут быть получены аналогично известным соединениям (см. Houben Weyl, Methoden der Org. Chemie XII/1, 60-63 (1963), G. Thieme Verlag, Штутгарт).

Соединения формулы I, у которых R₂ не является ни одним из остатков -ОR₄ или -СОR₃, могут быть получены путем ацилирования вторичных фосфинов формулы VIII и последующего окисления по схеме:
COCl P-COR₃
Исходные фосфины формулы VIII могут быть получены известными методами, например, путем восстановления монохлорфосфинов (R₁) (R₂) PCl и AlH₄ (см. Ноuben Weyl, Methoden der Org. Chemie XII/1, 60-63 (1963), G. Thieme Verlag, Штутграт).

По другому варианту эти соединения могут быть получены по реакции Арбузова-Михаэлиса, путем взаимодействия фосфинитов формулы IX c V по следующей схеме:
P -R₅+R₃COCl _________→ P+R₅Cl
В этой схеме R₅ означает алкил.

Исходные соединения формулы IX могут быть получены известными методами, например, путем алкоголиза монохлорфосфинов (R₁) (R₂) PCl спиртом R₅ОН в присутствии основания (см. Ноuben Weyl, Methoden d. Org. Chemie XII/1, 208-210 (1963), G. Thieme Verlag, Штутгарт).

В соответствии с изобретением соединения формулы I могут использоваться в качестве фотоинициаторов фотополимеризации этиленненасыщенных соединений или смесей, содержащих такие соединения. Такие ненасыщенные соединения могут содержать одну или несколько олефиновых двойных связей. Они могут быть низкомолекулярными (мономеры) или высокомолекулярными (олигомеры). Примерами мономеров с одной двойной связью являются алкил или оксиалкилакрилаты или алкил- или оксиалкилметакрилаты, такие как метил-, этил-, бутил-, 2-этилгексил- или 2-оксиэтилакрилаты, изоборнилакрилат, метил- или этилметакрилаты. Другими примерами таких соединений являются акрилнитрил, акриламид, метакриламид, N-замещенные (мет)акриламиды, виниловые эфиры, такие как винилацетат, простые виниловые эфиры, например, изобутилвиниловый эфир, стирол, алкил- и галогенстиролы, N-винилпирролидон, винилхлорид или винилиденхлорид.

Примерами мономеров с несколькими двойными связями являются этиленгликоль-, пропиленгликоль-, неопентилгликоль-, гексаметиленгликоль- или бисфенил-А- диакрилаты, 4,4'-бис(2-акрилоил-оксиэтокси)-дифенилпропан, триметилолпропан- триакрилат, пентаэритриттриакрилат, пента- эритриттетраакрилат, винилакрилат, дивинилбезол, дивинилсукцинат, диаллил- фталат, триаллилфосфат, триаллилизоцианурат или трис-(2-акрилоилэтил)изоцианурат.

Примерами высокомолекулярных (олигомерных) соединений со многими ненасыщенными связями являются акрилированные эпоксидные смолы, акрилированные полиуретаны или акрилированные полиэфиры. Другими примерами ненасыщенных олигомеров являются ненасыщенные полиэфирные смолы, получаемые обычно из малеиновой, фталевой кислот и одного или нескольких диолов, имеющих мол.м. примерно 500-3000. Такие ненасыщенные олигомеры можно назвать также предполимерами.

Часто используют двухкомпонентные смеси предполимера с мономером с несколькими ненасыщенными связями или трехкомпонентные смеси, которые кроме того содержат еще мономер с одной ненасыщенной связью. Предполимер в этом случае определяет в первую очередь свойства образующейся лаковой пленки. Подбирая тот или иной предполимер, специалист может изменять свойства отверждаемой пленки. Мономеры с несколькими ненасыщенными связями играют роль сшивателя, который делает пленку нерастворимой. Мономер с одной ненасыщенной связью играет роль реакционноспособного разбавителя, с помощью которого можно снизить вязкость без использования растворителя.

Такие двух- трехкомпонентные системы на основе предполимеров используют при получении печатных красок, а также лаков, фоторезисторов или других фотоотверждаемых масс. В качестве связующих для печатных красок применяются также однокомпонентные системы на основе фотоотверждаемых преполимеров.

Ненасыщенные полиэфирные смолы чаще всего применяются в двухкомпонентных системах в комбинации с ненасыщенными мономерами с одной связью, предпочтительно со стиролом. Для получения фоторезисторов часто применяются специальные однокомпонентные системы, например, полималеинимиды, полихалконы или полиимиды.

Ненасыщенные соединения могут применяться также в смеси с нефотополимеризующимися пленкообразующими компонентами. Это могут быть, например, физически высыхающие полимеры или их растворы в органических растворителях, также как нитроцеллюлоза или ацетобутиратцеллюлоза. К таким компонентам относятся также химически или термически отверждающиеся смолы, такие, как, например, полиизоцианаты, полиэпоксидные или меламиновые смолы. Использование в таких комбинациях термически отверждаемых смол играет важную роль при применении так называемых гибридных систем, которые на первой стадии фотополимеризуются, а на второй стадии сшиваются с помощью дополнительной термической обработки.

Фотополимеризующиеся смеси помимо фотоинициатора могут содержать также различные добавки. Примерами таких добавок являются термические ингибиторы, назначение которых состоит в предотвращении преждевременной полимеризации, в частности, гидрохинон или стерически затрудненные фенолы. Для повышения стабильности при хранении в темноте можно использовать, например, соединения меди, фосфора, четвертичные аммониевые основания или производные гидроксиламина. Для исключения влияния в процессе полимеризации кислорода воздуха можно добавлять парафин или аналогичные воскообразные материалы, которые в начале полимеризации выходят на поверхность. В качестве фотостабилизаторов можно добавлять небольшие количества УФ-абсорберов, например, типа бензтриазола, бензофенона или оксаланилида. Еще более эффективными являются добавки фотостабилизаторов, не абсорбирующих УФ, таких как стерически затрудненные амины (НАLS).

В некоторых случаях может оказаться целесообразным применять смеси двух или нескольких фотоинициаторов в соответствии с изобретением. Разумеется, можно применять также смеси с известными фотоинициаторами, например смеси с бензофеноном, производными ацетофенона, бензиновыми эфирами или бензилкеталями.

Для ускорения фотополимеризации можно применять добавки аминов, например, триэтаноламина, N-метилдиэтаноламина, этилового эфира п-диметиламинобензойной кислоты или кетона Мехлера. Действие аминов можно усилить путем добавки ароматических кетонов типа бензофенона.

Ускорения фотополимеризации можно добиться также путем добавки фотосенсибилизаторов, смещающих или расширяющих спектральную чувствительность. Такими добавками являются, в частности, ароматические карбонильные соединения, такие как, например, производные бензофенона, тиоксантона, антрахинона и 3-ацилкумарина, а также 3-(ароилмети- лен)-тиазолины.

Другими обычно используемыми добавками в зависимости от целей применения являются наполнители, пигменты, красители, смачиватели или вспомогательные средства, способствующие растеканию.

Соединения использованы в фотополимеризующихся композициях, содержащих: (а) по меньшей мере одно этиленненасыщенное соединение и (в) в качестве фотоинициатора по меньшей мере одно соединение формулы I, причем такие композиции могут содержать кроме того и другой фотоинициатор и/или другие добавки.

Содержание фотоинициатора (в) в заявляемых фотополимеризующихся композициях предпочтительно составляет 0,05-15, наиболее предпочтительно 0,2-5 мас. в расчете на массу композиции.

Заявляемые фотополимеризующиеся композиции могут использоваться для различных целей, например в качестве печатных красок, белой эмали, пигментированных лакокрасочных материалов, красок для наружных работ, для получения фоторепродукций, фотоизображений или печатных плат, в качестве масс для зубных пломб, клеящих веществ, покрытий оптических волокон, для печатных схем или для нанесения покрытий на электронные детали.

Полимеризацию осуществляют известными методами фотополимеризации, путем облучения солнечным светом или светом с большим содержанием коротковолнового излучения. В качестве источников облучения можно использовать, например ртутные излучатели высокого, среднего и низкого давления, суперактиновые люминисцентные лампы или лазеры, максимум излучения которых находится в интервале 250-450 нм. В случае комбинаций фотосенсибилизаторов можно использовать также источники света с большей длиной волны или лазерное излучение с длиной должны до 600 нм.

В следующих примерах, если это не оговорено, приведенные части и проценты, как в описании и формуле изобретения, являются массовыми.

П р и м е р 1. Получение бис(2-фенилпропил)-(2,6-диметоксибензоил)-фосфинокс- ида.

К раствору 1,1 г (0,011 моль) диизопропиламина в 10 мл абсолютного тетрагидрофурана (ТГФ) добавляют по каплям в течение 10 мин в атмосфере аргона при 0^оС 6,9 мл (0,011 моля 1,6 М) бутиллития. Этот раствор при (-20)-(-30)^оС добавляют по каплям в течение примерно 40 мин к раствору 2,2 г (0,011 моль) 2,6-диметоксибензоилхлорида и 2,7 г (0,01 моль) бис(2-фенилпропил)-фосфина в 20 мл абсолютного ТГФ. После перемешивания в течение 2 ч при -30^оС желтый раствор нагревают до комнатной температуры, разбавляют 100 мл толуола и промывают один раз водой и один раз насыщенным раствором бикарбоната натрия. Органическую фазу высушивают над сульфатом магния, фильтруют и концентрируют в ротационном выпарном аппарате. Остаток растворяют в 40 мл ацетонитрила и смешивают с 1,1 г (0,01 моль) 30%-ной перекиси водорода. После перемешивания в течение 1 ч при 50^оС реакционную смесь разбавляют толуолом, промывают рассолом и насыщенным раствором карбоната натрия, высушивают с помощью сульфата магния и упаривают в ротационном выпарном аппарате. После очистки с помощью хроматографии (элюент:смесь гексана и уксусного эфира в соотношении 1: 1) получают 3,1 г (68,9% от теоретического выхода) целевого соединения в виде маслянистой жидкости.

Вычислено, C 71,98; H 6,94.

Найдено, С 71,45; Н 7,05.

П р и м е р 2. Получение бис(2-фенилпропил)-(2,4,6-триметилбензоил)-фосфинок-сида.

Указанный фосфиноксид получают аналогичным описанному в примере 1 способом.

Вычислено, С 77,75; Н 7,69.

Найдено, С 77,24; Н 7,72.

П р и м е р 3. Получение дифенил-[2,2-бис(хлорметил)пропионил]-фосфиноксида 3,9 г (0,02 моль) дихлорпропионилхлорида добавляют к 20 мл толуола и нагревают смесь до 80^оС. В течение примерно 5 мин к полученному раствору добавляют по каплям 4,3 г (0,02 моль) метоксидифенилфосфина, причем при этом отгоняется метилхлорид. После перемешивания в течение 1 ч при 80^оС желтоватый раствор охлаждают по комнатной температуры и упаривают в ротационном выпарном аппарате. После хроматографической очистки (элюент:смесь гексана и уксусного эфира в соотношении 3:1) получают 1,6 г (22,8% от теоретического выхода) целевого соединения в виде желтой смолы.

Вычислено, C 57,48; H 4,82; Cl 19,96.

Найдено, С 57,37; Н 5,16; Сl 18,84.

П р и м е р 4. Получение этокси-(2,6-диметоксибензоил)-(диэтоксиметил)-фосфиноксида.

Указанное соединение получают аналогичным описанному в примере 3 способом. Полученное соединение имеет температуру плавления 81^оС.

Вычислено, С 53,33; Н 6,99; Р 8,60.

Найдено, С 53,15; Н 6,94; Р 9,24.

П р и м е р 5. Получение дифенил-[1,2,2-триметил-3-метоксикарбонил)-циклопент-1-ил]-фосфиноксида.

Указанное соединение получают аналогичным описанному в примере 3 способом. Полученное соединение представляет собой маслянистую жидкость (выход 28,2% от теоретического).

Вычислено, C 69,33; Н 6,83.

Найдено, С 69,75; Н 6,87.

П р и м е р 5а. Получение бис(2,6-диметоксибензоил)-бензилфосфиноксида
К раствору 71,1 г (0,354 моля) 2,6-диметоксибензоилхлорида в 300 мл толуола добавляют при 100-110^оС в течение 30 мин смесь 52,6 г (0,161 моля) бензилфосфина (38% в толуоле) и 49,3 мл (0,345 моля) триэтиламина. Для совершенствования реакции, смесь перемешивают в течение 6 ч при той же самой температуре. Реакционную смесь разбавляют толуолом и промывают два раза и разбавленным раствором бикарбоната. При перемешивании и охлаждении к органической фазе добавляют в течение 20 мин 18,2 г (0,161 моля) 30%-ной перекиси водорода. Для совершенствования превращения еще перемешивают реакционную смесь в течение 1 ч при той же температуре и после этого промывают ее два раза водой и разбавленным раствором бикарбоната. После высушивания органической фазы над сульфатом магния ее упаривают в вакууме. Осажденный продукт реакции перекристаллизуют от уксусного эфира. Получают 24,8 г (32,9% от теоретического выхода) целевого соединения в виде желтого порошка.

Точка плавления: 193-194^оС
Вычислено, С 64,10; Н 5,38.

Найдено, С 64,16; Н 5,40.

П р и м е р 5b. Получение бис(2,6-дихлорбензоил)-бензилфосфиноксида
Указанное в примере 5б соединение получают аналогичным описанному в примере 5а способом, причем замещают 2,6-диметоксибензоилхлорид 2,6-дихлорбензоилхлоридом. Получают 23,8 г (40,4% от теоретического выхода) целевого соединения.

Точка плавления 149-151^оС.

Вычислено, C 51,89; H 2,70; Cl 29,17.

Найдено, С 51,82; Н 2,80; Сl 28,94.

П р и м е р 5с. Получение бис(2,4,6-триметилбензоил)-бензилфосфиноксида
CH К раствору 49,6 мл (0,354 моля) диизопропиламина в 100 мл тетрагидрофурана добавляют по каплям в течение 30 мин в атмосфере аргона при 0^оС 221,3 мл (0,354 моля, 1,6 М) булиллития. Этот раствор при -20 до -30^оС добавляют по каплям в течение примерно 90 мин к раствору 64,7 г (0,354 моля) 2,4,6-триметилбензоилхлорида и 52,6 г (0,161 моля, 38% в толуоле) бензилфосфина в 200 мл тетрагидрофурана. После перемешивания в течение 2 ч при -30^оС желтый раствор нагревают до комнатной температуры и промывают один раз водой. Органическую фазу высушивают над сульфатом магния, фильтруют и упаривают в ротационном выпарном аппарате. Остаток растворяют в 200 мл толуола и смешивают с 18,2 г (0,161 моля) 30%-ной перекиси водорода. После перемешивания в течение 2 ч при 40^оС промывают водой и насыщенным раствором гидрокарбоната натрия, органическую фазу высушивают с помощью сульфата магния и реакционную смесь после отфильтрирования сульфата магния упаривают в ротационном выпарном аппарате. После очистки с помощью хроматографии (элюент: смесь гексана и уксусного эфира в соотношении 3:1) получают 7,3 г (10,5% от теоретического выхода) целевого соединения в виде желтой смолы.

Вычислено, С 74,92; Н 6,76.

Найдено, С 73,90; Н 6,89.

П р и м е р 5d.

PH₂)_m
(I): n 4, m 2
(II): n 3; m 3 К 20,7 г (0,146 моля) смеси изомеров 9Н-9-фосфабицикло[3,3,1] -нонан и 9Н-9-фосфабицикло[4,2,1]-нонан (®Proban фир- мы НOECHST), растворенной в 100 мл абсолютного тетрагидрофурана, добавляют в течение 30 мин при 20-30^оС 100 мл (0,16 моля) бутиллития (1,6 молярно в гексане). После этого реакционную смесь нагревают до 40^оС и при этой температуре перемешивают в течение 1 ч. При -30^оС этот раствор в течение 60 мин добавляют к раствору 29,2 г (0,146 моля) 2,4,6-триметилбензоилхлорида в 150 мл абсолютного тетрагидрофурана. Для совершенствования превращения, реакционную смесь перемешивают в течение 3 ч. После этого смеси дают нагреваться до комнатной температуры и промывают ее два раза водой и насыщенным раствором бикарбоната. После высушивания органической фазы над сульфатом магния, ее упаривают в вакууме. Остаток растворяют в 200 мл толуола и при перемешивании и охлаждении в течение 20 мин при 20-30^оС добавляют по каплям к 16,5 г (0,146 моля) 30% -ной перекиси водорода. Для совершенствования реакции реакционную смесь еще перемешивают в течение 1 ч при той же самой температуре. После этого промывают ее два раза водой и разбавленным раствором бикарбоната. После высушивания над сульфатом магния и фильтрации остаток упаривают в вакууме. Оба изомера выделяют с помощью хроматографии (элемент: смесь гексана и этилового эфира уксусной кислоты в соотношении 4:1) и перекристаллизуют от циклогексана. Получают 10,0 г (22% от теоретического выхода) целевого соединения (I), имеющего точку плавления (82-83^оС, и 6,0 г (13,5% от теоретического выхода) целевого соединения (II), имеющего точку плавления 90-91^оС.

Соединение I. Вычислено, C 71,03; Н 8,28.

Найдено, С 70,88; Н 8,49.

Соединение II. Вычислено, С 71,03; Н 8,28.

Найдено, С 69,99; Н 8,17.

П р и м е р 5е.

PH₂)_m
(I): n 4; m 2
(II): n 3; m 3
Соединение примера 5е получают аналогичным к описанному в примере 5а способом получения, причем 2,4,6-триметилбен- зоилхлорид замещают смесью изомеров 9Н-9-фосфабицикло[3,3,1] -нонана и 9Н-9-фосфабицикло[4,2,1]-нонана (®Proban фирмы НОЕСНST). Оба изомерных продуктов реакции выделяют с помощью хроматографии, как описано в примере 5с.

Точки плавления:
Соединение (I) 127-128^оС
Соединение (II) 163-164^оС
Результаты элементарного анализа:
Соединение (I) Вычислено, С 63,35; Н 7,19.

Найдено, С 63,22; Н 7,11.

Соединение (II) Вычислено, С 63,35; Н 7,19.

Найдено, С 63,14; Н 7,13.

П р и м е р 5f. Получение 9-пивалоил-9-фосфабицикло[4,2,1]нонан-9-оксида (I) и 9-пивалоил-9-фосфабицикло[3,3,1]нонан-9- оксида (II)
CH₃- К раствору 12,1 г (0,10 моля) пивалоилхлорида в 100 мл толуола в атмосфере азота добавляют по каплям в течение 20 мин при 0,5^оС 26,7 г (0,11 моля) смеси изомеров, состоящей из 9-триметилсилилокси-9-фосфабицикло[4,2,1] нонана и 9-триметилси- лилокси-9-фосфабицикло[3,3,1] нонана. После перемешивания в течение 30 мин при 0-5^оС, желтый раствор дают нагреваться до комнатной температуры и упаривают его в ротационном выпарном аппарате. После очистки с помощью хроматографии (элемент: уксусной эфир) получают названные целевые соединения (I) и (II).

(I): 4,0 г (16,5% от теоретического выхода) в виде воскообразного продукта.

(II): 7,3 (30,2% от теоретического выхода) в виде белого порошка, имеющего точки плавления 77-78^оС.

П р и м е р 6. Реакционная способность инициатора в покровном слое из белой эмали.

30 ч. H₇C A) 608 (эпоксиакрилат фирмы UCB, Бельгия)
15 ч. триметилолпропантрисакрилата
5 ч. N-винилпирролидона
50 ч. диоксида титана (рутия)
Полученную белую эмаль перемешивают с двумя массовыми процентами испытуемого инициатора и приготовленную композицию наносят слоем толщиной 100 мкм на алюминиевую жесть, предварительно загрунтованную белой Соil Coat-эмалью. Образцы отверждают, облучая их ртутной лампой среднего давления (Наnovia 30 Вт/см). Отверждение происходит после высыхания нижний стороны отделенной пленки эмали. Реакционную способность определяют по числу проходов под лампой при определенной скорости движения ленты. Кроме того, реакционную способность определяют после предварительного освещения в течение минуты под 5 лампами мощностью 40 Вт (Рhilips TL 03). Сразу же после отверждения и после дополнительного облучения в течение 15 мин или соответственно 16 ч (блеск) под 5 лампами мощностью 40 Вт (Рhilips TL 03) измеряют твердость по маятниковому прибору (по Konig, DIN 53157), пожелтение (индекс пожелтения, А S TM D 1925-70) и блеск при 20 и 60^оС (Multiglossgerat, A S TM D 523). Полученные результаты приведены в табл. 1 и 2.

П р и м е р 7.

Реакционная способность в прозрачном лаке.

Прозрачный лак получают из 99,5 ч. Roshydal UV 502 А (раствор ненасыщенного полиэфира в стироле, фирма Байер, ФРГ)
0,5 ч. Byk 300 (добавка).

Приготовленный лак смешивают с 2 мас. испытуемого инициатора и композицию наносят слоем толщиной 100 мкм на зажимные плиты, покрытые слоем белой синтетической смолы.

Образцы облучают в РРС-приборе ртутной лампой среднего давления (2х60 Вт/см). При этом определяют скорость движения ленты в м/мин, необходимую для получения стойкой к истиранию поверхности. Твердость определяют в единицах твердости по маятниковому прибору по Konig (DIN 53157), а также измеряют пожелтение в единицах индекса пожелтения (A S TM D 1925-70). Полученные результаты приведены в табл. 3.

Примеры использования с сравнительными данными.

П р и м е р 8. Реакционная способность инициатора в белом лаке.

В качестве соединения по уровню техники (ЕР-А 184095) подвергают испытанию соединение формулы А,
®Ebecryl а в качестве соединений по изобретению испытывают соединения, используемые в примерах 5а, 5b и 5с.

Инициаторы в концентрациях 1 мас. перемешивают с композицией белого лака, состоящей из 67,5 ч. Ebecryl 830 (полиэфиракрилат фирмы UCB, Бельгия. 5,0 ч. гександиолдиакрилата 2,5 ч. триметилолпропантриакрилата 25,0 ч. диоксида титана (R-TC2), типа рутила.

Образцы наносят ракелем толщиной 100 мкм на зажимные плиты и, с целью их отверждения, направляют 4 раза под ртутной лампой среднего давления (типа Hanovia) при скорости движения ленты 10 м/мин. Твердость по маятниковому прибору определяют по методике Кonig (DIN 53157). После этого дополнительно облучают образцы под 5 лампами типа ТL 40/03 и после 15 мин или соответственно 16 ч снова определяют твердость по маятниковому прибору. Чем выше величины, тем лучше активность испытуемого инициатора. Полученные результаты приведены в табл. 4 и показывают значительное превосходство соединения по изобретению.

П р и м е 9. Реакционная способность инициатора в белом лаке
В качестве соединения по уровню техники подвергают испытанию описанное в примере 8 соединение А, а в качестве соединений по изобретению испытывают используемые в примере 5d соединения (I) и (II).

Испытуемые соединения в концентрации 2 мас. перемешивают с композицией лака фирмы SIRCA, свободно от пигментов. К полученной смеси добавляют 20 вес. белой пасти пигмента (TiO₂).

Смеси наносят ракелем толщиной 150 μм на зажимные плиты и до отверждения обрабатывают воздухом в течение 1 мин при 50^оС, чтобы удалить долю растворителя лаковой композиции.

В течение нескольких проходов облучают образцы под ртутной лампой среднего давления (типа Наnovia) при скорости движения ленты 10 м/мин. Реакционную способность инициатора определяют количеством проходов до того, что отвержденный слой лака является прочным на истирание. Чем ниже количество проходов, тем больше реакционная способность инициатора. После отверждения измеряют пожелтения (Yellowness Ingex, VI) по ASTM D 1925-70. Чем ниже полученные значения, тем меньше пожелтение. Полученные значения приведены в табл. 5. Они показывают превосходство соединений по изобретению по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1. МОНО- ИЛИ ДИАЦИЛФОСФИНОКСИДЫ общей формулы I

где R₁ замещенный фенилом или С₁ - С₁₂-алкоксигруппой С₁ С₈-алкил или фенил;
R₂ имеет указанное для R₁ значение или означает остаток - СО-R₃, или ОR₄, или R₁ и R₂ вместе с атомом фосфора образуют моно-, ди- или трициклическое кольцо с 4 15 атомами углерода;
R₃ незамещенный или замещенный галогеном С₁ - С₈-алкил, незамещенный или замещенный С₁ С₁₂-алкилом или/и С₂ С₅-алкоксикарбонилом С₅ - С₁₀-циклоалкил, незамещенный или одно- или многозамещенный С₁ С₁₂-алкилом, С₁ С₁₂-алкоксигруппой или/и галогеном фенил;
R₄ С₁ С₄-алкил при условии, что по меньшей мере один из остатков R₁, R₂ и R₃ означает замещенный алкильный остаток или что R₁ и R₂ вместе с атомом фосфора образуют би- или трициклическое кольцо, или что R₃ замещенный циклоалкильный остаток, который не может содержать алкильные остатки в качестве единственных заместителей.

2. Соединение п. 1, где R₁ фенил или земещенный С₁ - С₁₂-алкоксигруппой С₁ С₈-алкил.

3. Соединение по пп. 1 и 2, где R₁ замещенный фенилом или С₁ С₄-алкоксигруппой С₁ С₄-алкил.

4. Соединение по п. 1, где R₁ бензил.

5. Соединение по п. 1, где R₃ замещенный С₁ - С₄-алкилом, С₁ С₄-алкоксигруппой или хлором фенил.

6. Соединение по п. 1, где R₃ незамещенный или замещенный С₁ С₄-алкилом или/и С₂ С₅-алкоксикарбонилом С₅ С₁₀-циклоалкил.

7. Соединение по п. 1 общей формулы

или

где n 1 4;
R₃ имеет одно из указанных в п. 1 значений.

8. Соединение по п. 7, где n 1 4, R₃ замещенный фенилом С₁ С₄-алкил, фенил или от моно- до трехзамещенного С₁ - С₁₂-алкилом, С₁ С₄-алкоксигруппой или хлором фенил.

9. Соединение по п. 1, где R₂ остаток СО-R₃.

10. Соединение по п. 1, где R₁ замещенный фенилом или С₁ - С₄-алкоксигруппой С₁ С₄-алкил или фенил, R₂ имеет значение R₁ или означает -О-(С₁ С₄-алкил), R₃ - замещенный С₁ С₄-алкилом, галогеном или С₁ - С₄-алкоксигруппой фенил, замещенный хлором С₁ С₄-алкил или замещенный С₁ С₄-алкилом или/и С₂ - С₅-алкоксикарбонилом циклопентил.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2