[发明专利]乙酰丙酸衍生物与环氧化脂肪酸酯的加合物及其用途

说明书

本申请是名为“乙酰丙酸衍生物与环氧化脂肪酸酯的加合物及其用途”、申请号为200680049098.3之中国专利申请的分案申请，原申请200680049098.3是根据专利合作条约于2006年11月22日提交的国际申请(PCT/US2006/045273)进入中国国家阶段的国家申请。

技术领域

本发明内容涉及由乙酰丙酸酯和环氧化的不饱和脂肪酸酯制备化合物的方法。所述化合物可用作多种聚合物的可再生的基于生物质的增塑剂。

背景技术

用于各种聚合物的增塑剂在本领域中是众所周知的。大多数增塑化合物由昂贵并且不可再生的源于石油的原料制得。通常通过不饱和脂肪酸部分的环氧化，由可再生原料(如植物油的甘油三酯)制备某些增塑剂化合物。然而，因为环氧化的甘油三酯与聚氯乙烯(PVC)聚合物的相容性有限，所以环氧化的甘油三酯具有明显的局限性并且不能满意地用作主增塑剂。

由各种不饱和脂肪酸化合物制备某些脂肪族二羧酸的酯(如癸二酸和壬二酸的酯)。这些二羧酸具有优良的增塑性质。然而，由于相关的合成复杂性或原料成本，这些二羧酸相对昂贵，并用作打算在低温下使用的应用中的高级产品。

在工业实践中使用的某些已知增塑剂化合物(比如磷酸和烷基化酚的酯)对环境有害并给最终产品带来令人不悦的气味，且导致有害的空气污染。

近来已暗示在增塑PVC中常用的邻苯二甲酸酯为造成动物和人的有害生殖作用的内分泌干扰剂，尤其是人类男性的生殖毒性。

因此，希望提供廉价、无毒、由可再生的充裕原料制备的且具有基本上避免有害作用的环境降解产物的增塑化合物。

发明内容

本发明公开了可作为与很多聚合物都具有良好相容性的通用增塑剂的酯化合物。由充裕且廉价的可再生原料比如不饱和脂肪酸酯和乙酰丙酸酯制备这些酯化合物。在合适催化剂(通常为质子酸或路易斯酸)的存在下，使单环氧化的不饱和脂肪酸酯的环氧基与乙酰丙酸酯反应，以形成二羟基化脂肪酸酯的乙酰丙酸酯的缩酮。类似地，使乙酰丙酸酯与源自具有两个或三个双键的不饱和脂肪酸酯的双环氧化的不饱和脂肪酸酯和三环氧化的不饱和脂肪酸酯反应，从而得到相应的双缩酮和三缩酮。另外，在与环氧化的不饱和脂肪酸酯的反应中，可以组合使用乙酰丙酸和当归内酯(angelicalactone)，或用当归内酯代替乙酰丙酸酯。乙酰丙酸酯和环氧化的不饱和脂肪酸的加合物可用作多种工业聚合物的增塑剂。

由乙酰丙酸酯、乙酰丙酸和/或当归内酯与环氧化的不饱和脂肪酸制备的化合物的实例包括下式：

和下式：

其中X选自以下式：

其中R¹和R³独立地为直链或支链的C₁-C₁₀烷基或烷氧基烷基；A或B之一为氢且另一个为酯化的羧基；n和m独立地为0～20的整数，m+n的和的值为8～21。

所述反应产物还可具有下式：

其中R¹和R²独立地为直链或支链的C₁-C₁₀烷基或烷氧基烷基。

当乙酰丙酸酯、乙酰丙酸和/或当归内酯与双环氧化的不饱和脂肪酸酯或三环氧化的不饱和脂肪酸酯反应时，所得化合物的实例可包括以下的：

其中R¹和R²独立地为直链或支链的C₁-C₁₀烷基或烷氧基烷基。在一些实施方案中，R¹和R²可以是甲基、乙基、正丁基、异丁基、异戊基、或2-乙基己基。

所述化合物还可以用作增塑剂与基础聚合物一起用于增塑的聚合物组合物中。基础聚合物可包括氯乙烯聚合物、聚(3-羟基烷酸酯)、聚(乳酸)和多糖聚合物。

在附图和以下的说明书中详述本发明的一个或更多个实施方案。根据说明书和附图以及权利要求书，本发明的其它特征、目的和优点将是明显的。

附图说明

图1显示了根据实施例6在GC-MS分析过程中得到的化合物(4)(图1A)和化合物(11)(图1B)的代表性的EI质谱(以70eV进行电子离子化)。