ES2207485T3 - Benzofenonas y su uso como fotoiniciadores. - Google Patents
Benzofenonas y su uso como fotoiniciadores.Info
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Abstract
Compuestos de fórmula general (I) en donde R es fenilo, fenilo sustituido con alquilo C1-4, alcoxi C1-4 o halógeno, naftilo o un anillo aromático que contiene heteroátomos; X es O, S; R1 y R2 son cada uno un radical metilo o bien R1 y R2 juntos son un radical alquileno C4-8; Y es hidroxilo, alcoxi C1-12, alquil(C1-4)amino, di-alquil(C1-4)amino o un anillo de piperidina o morfolina que está enlazado a nitrógeno.
Description
Benzofenonas y su uso como fotoiniciadores.
La invención se refiere a nuevos compuestos que
pueden ser usados como fotoiniciadores y/o fotosensibilizadores, a
un procedimiento para preparar dichos compuestos y a su uso como
fotoiniciadores y/o fotosensibilizadores.
El estado de la técnica describe compuestos
cetónicos simétricamente sustituidos como fotoiniciadores. La EP 0
003 002 describe compuestos cetónicos simétricamente sustituidos,
en especial compuestos de diisopropanol (Nos. 21 y 23 en la página
38) como fotoiniciadores para sistemas fotopolimerizables. La GB 2
025 999 describe compuestos de difenilcetona simétricamente
sustituidos (Nos. 14 y 15 en la página 5) como fotoiniciadores en
sistemas fotopolimerizables.
Los nuevos compuestos son de fórmula general
(I)
en
donde
R es fenilo, fenilo sustituido con alquilo
C_{1-4}, alcoxi C_{1-4} o
halógeno, naftilo o un anillo aromático que contiene
heteroátomos;
X es O, S;
R_{1} y R_{2} son cada uno un radical metilo
o bien R_{1} y R_{2} juntos son un radical alquileno
C_{4-8};
Y es hidroxilo, alcoxi
C_{1-12},
alquil(C_{1-4})amino,
di-alquil(C_{1-4})amino
o un anillo de piperidina o morfolina que está enlazado a
nitrógeno.
Con preferencia, R es un anillo fenilo
insustituido o un anillo fenilo sustituido con cloro o alquilo
C_{1-4}, X es oxígeno, R_{1} y R_{2} son cada
uno un radical metilo e Y es hidroxilo o morfolina.
Los compuestos de fórmula (I) se preparan
mediante halogenación de compuestos de fórmula (II)
en donde R, X, R_{1} y R_{2} se definen como
anteriormente e intercambio del radical halógeno por el grupo Y
empleando los correspondientes compuestos. Es preferible el uso de
bromo elemental e intercambiar el radical bromo por hidroxilo,
alcoxi o amino en un medio
alcalino.
Los compuestos de fórmula (II) son también nuevos
y pueden ser preparados haciendo reaccionar compuestos de fórmula
(III)
en donde R y X se definen como anteriormente con
compuestos de fórmula
(IV)
y/o sus derivados reactivos, en donde R_{1} y
R_{2} se definen como anteriormente, en presencia de
catalizadores adecuados, por ejemplo
AlCl_{3}.
Todas las etapas del procedimiento son reacciones
conocidas per se y pueden ser efectuadas en analogía con los
procedimientos ya descritos, bajo condiciones de reacción
conocidas.
Los nuevos compuestos (I) son fotoiniciadores y/o
fotosensibilizadores para compuestos insaturados
fotopolimerizables.
Ejemplos de tales compuestos son monómeros
insaturados tales como ésteres de ácido acrílico o metacrílico, por
ejemplo, acrilato de metilo, etilo, n- o
terc-butilo, isooctilo o hidroxietilo, metacrilato
de metilo o etilo, diacrilato de etileno, diacrilato de neopentilo,
trisacrilato de trimetilolpropano, tetraacrilato de pentaeritritol
o trisacrilato de pentaeritritol; acrilonitrilo, metacrilonitrilo,
acrilamida, metacrilamida, (met)acrilamidas
N-sustituidas; ésteres de vinilo tales como, por
ejemplo, acetato, propionato, acrilato o succinato de vinilo; otros
compuestos vinílicos tales como vinileteres, estireno,
alquilestirenos, haloestirenos, divinilbenceno, vinilnaftaleno,
N-vinilpirrolidona, cloruro de vinilo o cloruro de
vinilideno; compuestos alílicos tales como ftalato de dialilo,
maleato de dialilo, isocianurato de trialilo, fosfato de trialilo o
dialileter de etilenglicol, y las mezclas de dichos monómeros
insaturados.
Otros compuestos fotopolimerizables incluyen
oligómeros o polímeros insaturados y sus mezclas con monómeros
insaturados. Aquellos incluyen resinas termoplásticas que contienen
grupos insaturados tales como éster fumárico, grupos alilo o grupos
acrilato o metacrilato. Dichos grupos insaturados están enlazados
generalmente a la cadena principal de dichos polímeros lineales por
medio de grupos funcionales. De gran importancia son las mezclas de
oligómeros con monómeros mono- y poli-insaturados.
Ejemplos de dichos oligómeros son poliésteres insaturados, resinas
acrílicas insaturadas y oligómeros de acrilatos modificados con
isocianato o con epoxi y también oligómeros de poliéter acrilatos.
Ejemplos de compuestos poliinsaturados incluyen en particular los
acrilatos de dioles y polioles, por ejemplo, diacrilato de
hexametileno o tetraacrilato de pentaeritritol. Como monómeros
monoinsaturados se dan también preferencia a los acrilatos tales
como, por ejemplo, acrilato de butilo, acrilato de fenilo, acrilato
de bencilo, acrilato de 2-etilhexilo o acrilato de
2-hidroxipropilo. Seleccionando entre los diversos
representantes de los tres componentes es posible variar la
consistencia de la mezcla sin polimerizar y también la plasticidad
de la resina polimerizada.
Además de dichas mezclas de tres componentes, las
mezclas de dos componentes juegan un papel particularmente
importante en el caso de las resinas de poliéster. Dichas mezclas
de dos componentes consisten generalmente en un poliéster
insaturado y en un compuesto vinílico. Los poliésteres insaturados
son productos de esterificación oligoméricos de al menos un ácido
dicarboxílico insaturado tal como, por ejemplo, ácido maleico,
fumárico o citracónico, y generalmente de al menos un ácido
dicarboxílico saturado, tal como ácido ftálico, ácido succínico,
ácido sebácico o ácido isoftálico, por ejemplo, con glicoles tales
como etilenglicol, 1,2-propanodiol, dietilen- o
trietilenglicol o tetrametilenglicol, por ejemplo, empleándose
normalmente también ácidos monocarboxílicos y monoalcoholes para
efectuar modificaciones. Dichos poliésteres insaturados se
disuelven normalmente en un compuesto vinílico o alílico,
empleándose preferentemente estireno para esta finalidad.
Los sistemas fotopolimerizables tal como se
utilizan para diversos fines incluyen generalmente no solo los
compuestos fotopolimerizables y el fotoiniciador sino también un
número de otros aditivos. Así, en muchos casos, es común añadir
inhibidores térmicos, cuya finalidad es la de proteger los sistemas
contra la polimerización prematura, especialmente durante la
preparación de los sistemas mediante la mezcla de los
componentes.
Con el fin de aumentar la estabilidad en el
almacenamiento en la oscuridad, es posible añadir compuestos de
cobre tales como naftenato, estearato u octoato de cobre,
compuestos de fósforo tales como trifenilfosfina, tributilfosfina,
fosfito de trietilo, fosfito de trifenilo o fosfato de tribencilo,
compuestos de amonio cuaternario tales como cloruro de
tetrametilamonio o cloruro de trimetilbencilamonio, o derivados de
hidroxilamina tal como N-dietilhidroxilamina, por
ejemplo.
Los sistemas fotopolimerizables incluyen además,
dependiendo del uso al que se destinen, cargas tales como sílice,
talco o yeso, pigmentos, tintes, fibras, agentes tixotrópicos o
auxiliares de la igualación.
Igualmente, es posible usar combinaciones con
fotoiniciadores conocidos, tales como benzoinéteres,
dialcoxiacetofenonas o bencilcetales.
Para la fotopolimerización de películas finas y
de tintas de impresión en particular es posible usar combinaciones
del fotoiniciador de la invención con aminas y/o cetonas
aromáticas. Ejemplos de aminas son trietilamina,
N-metildietanolamina,
N-dimetiletanolamina y ésteres de ácido
p-dimetilaminobenzoico. Ejemplos de cetonas son
benzofenona, derivados sustituidos de benzofenona, cetona de
Michler, antraquinona y derivados de antraquinona, así como
tioxantona y sus derivados.
El fotocurado es de gran importancia para las
tintas de impresión, dado que el tiempo de secado del ligante es un
factor crítico para la velocidad de producción de productos
gráficos y deberá encontrarse dentro del orden de fracciones de
segundos. El iniciador de la invención resulta también muy adecuado
para sistemas fotocurables para la producción de planchas de
impresión. En este caso, se emplean mezclas, por ejemplo, de
poliamidas lineales solubles con monómeros fotopolimerizables,
tales como acrilamidas, y un fotoiniciador. Las películas o
planchas de estos sistemas se exponen por medio del negativo (o
positivo) del original de la impresión y las porciones sin curar se
eliminan posteriormente mediante lavado usando un disolvente.
Otro campo de uso del curado UV es aquel de los
revestimientos metálicos, citándose como ejemplo el pintado de
chapas metálicas para tubos, botes o tapones para botellas, y
también el curado UV de revestimientos de material plástico, por
ejemplo, recubrimientos de suelos o paredes a base de PVC.
Ejemplos del curado UV de revestimientos de papel
son el barnizado incoloro de etiquetas, camisas de registro o
cubiertas para libros.
Para dichos campos de aplicación, el
fotoiniciador se emplea adecuadamente en cantidades de 0,1 a 20% en
peso, con preferencia de alrededor de 0,5 a 5% en peso, basado en
el sistema fotopolimerizable o reticulable. Por el término
"sistema" en este contexto se quiere dar a entender la mezcla
del compuesto fotopolimerizable o reticulable, del fotoiniciador y
de las otras cargas y aditivos, tal como se utilicen en la
respectiva aplicación.
El fotoiniciador se añade generalmente a los
sistemas fotopolimerizables por medio de una simple incorporación
con agitación, puesto que la mayoría de estos sistemas son líquidos
o fácilmente solubles. Normalmente, el iniciador se disuelve,
asegurando con ello su distribución uniforme y también la
transparencia de los polímeros.
La polimerización tiene lugar de acuerdo con los
métodos conocidos de fotopolimerización por irradiación con
radiación de luz de onda larga o corta. Ejemplos de fuentes de luz
adecuada son las lámparas de mercurio de presión media, presión
alta y presión baja y también los tubos fluorescentes
superactínicos cuyos máximos de emisión están situados dentro del
intervalo comprendido entre 250 y 400 nm.
a) Se introducen 13,7 g de
p-fenoxibenzofenona 5 p.f.
69-71ºC, en 100 ml de clorobenceno junto con 6 g de
cloruro de isobutirilo, se añaden en porciones 15 g de AlCl_{3} a
esta solución en el transcurso de 8 horas a 8ºC y la mezcla se
agita durante la noche. Después de la descomposición del complejo
de AlCl_{3} con hielo-agua, la fase orgánica se
separa y se lava con agua y el disolvente se elimina por
destilación. El residuo se cristaliza en isopropanol. Cristales
blancos de p.f. 97-99ºC.
Análisis Elemental \hskip0.7mm calc.: | C: 80,2% | H: 5,8% | O: 13,9% |
encontrado: | C: 79,4% | H: 5,8% | O: 14,1% |
b) Se introducen 8,6 g del producto de la etapa
a) en 80 ml de ácido acético glacial, se añaden 4,8 g de bromo en
el transcurso de una hora con agitación a 15ºC y la solución de
color marrón rojizo se agita a 30ºC durante 5 horas más. Se vierte
entonces la solución en 500 ml de hielo-agua y el
producto precipita. El precipitado se separa por filtración con
aspiración, se lava con agua y se cristaliza en isopropanol.
Cristales blancos de p.f. 131-132ºC.
Análisis Elemental \hskip0.7mm calc.: | C: 65,2% | H: 4,5% | O: 11,3% | Br: 18,8% |
encontrado: | C: 65,7% | H: 4,5% | O: 11,7% | Br: 18,2% |
c) Se disuelven 8,9 g del producto de la etapa
b) en 30 ml de isopropanol y se calienta a 60ºC, en el transcurso
de lo cual se forma una solución transparente. La solución se
mezcla entonces gota a gota con una solución de 0,88 g de NaOH en
10 ml de agua durante 3 horas a la misma temperatura, en el
transcurso de lo cual precipita el producto de la reacción. El
precipitado se separa por filtración con aspiración a 5ºC y se seca.
Cristales blancos de p.f. 113-114ºC.
Análisis Elemental \hskip0.7mm calc.: | C: 76,6% | H: 5,5% | O: 17,7% |
encontrado: | C: 76,9% | H: 5,4% | O: 17,7% |
El método del Ejemplo 1 se emplea también para
preparar los siguientes ejemplos ofrecidos en la tabla:
Ejemplo de Uso
1
Una mezcla consistente en 60 g de un prepolímero
de fórmula:
que tiene una viscosidad de aproximadamente 9000
poises (a 77ºC), 35 g de tetraacrilato de pentaeritritol y 5 g del
compuesto
se aplica usando una espátula a papel couché en
una cantidad de 3,5 g/m^{2} y se cura en un dispositivo UV
Mini-Cure a una velocidad de la cinta de 72
m/minuto para obtener una película
brillante.
\newpage
Ejemplo de Uso
2
Se mezclan 3 partes de un fotoiniciador con 100
partes de un poliéter acrilato modificado con amina (viscosidad a
23ºC: 600 mPas) - (Laromer© PO 84F (BASF AG).
Se lleva a cabo un ensayo para determinar la
velocidad de curado, como la velocidad de la cinta con la cual una
película de revestimiento líquida, aplicada a papel blanco, puede
pasarse bajo una lámpara de mercurio de alta presión sin dopar
(potencia: 120 W/cm de longitud de la lámpara; distancia desde la
lámpara al sustrato: 12 cm) para obtener un revestimiento que se
adhiere y que es resistente al rascado con la uña del dedo. Las
películas de revestimiento líquidas se aplican usando una varilla
de revestimiento enrollada en espiral de 100 \mum.
Ejemplo de Uso
3
Se mezclan 3 partes de un fotoiniciador con una
mezcla de 90 partes de un poliacrilato modificado con amina
(viscosidad a 23ºC: 600 mPas) - (Laromer© PO 84F (BASF AG) y 10
partes de anatasa. Se realiza una medición del espesor del
revestimiento que puede ser curado a través del mismo de forma
directa. Para este fin, el material de revestimiento, introducido
en un recipiente con una profundidad de alrededor de 1 cm, es
irradiado a una velocidad de la cinta de 5 m/minuto. El
revestimiento curado se lava con acetato de etilo y se mide su
espesor.
Claims (6)
1. Compuestos de fórmula general (I)
en
donde
R es fenilo, fenilo sustituido con alquilo
C_{1-4}, alcoxi C_{1-4} o
halógeno, naftilo o un anillo aromático que contiene
heteroátomos;
X es O, S;
R_{1} y R_{2} son cada uno un radical metilo
o bien R_{1} y R_{2} juntos son un radical alquileno
C_{4-8};
Y es hidroxilo, alcoxi
C_{1-12},
alquil(C_{1-4})amino,
di-alquil(C_{1-4})amino
o un anillo de piperidina o morfolina que está enlazado a
nitrógeno.
2. Compuestos según la reivindicación 1, en donde
R es un anillo fenilo insustituido o sustituido con cloro o alquilo
C_{1-4}, X es oxígeno, R_{1} y R_{2} son cada
uno un radical metilo e Y es hidroxilo o morfolina.
3. Procedimiento para la preparación de los
compuestos de fórmula (I) según la reivindicación 1,
caracterizado porque se halogenan compuestos de fórmula
(II)
en donde R, X, R_{1} y R_{2} se definen como
en la reivindicación 1 para la fórmula (I) y el radical halógeno se
intercambia por el grupo Y usando los correspondientes
compuestos.
4. Compuestos de fórmula (II) según la
reivindicación 3.
5. Procedimiento para la preparación de los
compuestos de fórmula (II) según la reivindicación 3,
caracterizado porque se hacen reaccionar compuestos de
fórmula (III)
en donde R y X se definen como en la
reivindicación 1 para la fórmula (I) con compuestos de fórmula
(IV)
y/o sus derivados reactivos, en donde R_{1} y
R_{2} se definen como en la reivindicación 1, en presencia de
catalizadores
adecuados.
\newpage
6. Uso de los compuestos de fórmula (I) según la
reivindicación 1 como fotoiniciadores y/o fotosensibilizadores para
compuestos insaturados fotopolimerizables.
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