包封物質的方法

2023-05-28 05:36:06

專利名稱：包封物質的方法
包封物質的方法 本發明涉及包封物質的方法。
微囊包封是一種公知的工藝，該工藝通過將少量氣體、液體或固體包著在外殼材 料中以隔離被包著的物質。膠囊的內容物可以隨後通過本領域公知的各種方式釋放，例如， 膠囊壁的機械破裂或膠囊壁的溶解。一般地，單個膠囊的尺寸很小，僅容納很少量的物質。 同樣一般地，微囊包封工藝包括將不能混溶的液相混合，即，極性相和非極性相，從而開始 進行微囊包封。儘管在申請人的早期國際專利申請WO 2007/012860中公開了一種能夠包 封極性物質(特別是水)的體系，但是用來包封的大部分活性物質是指非極性材料。本發明的發明人意識到需要一種能夠提供包封更多所需物質的更大的膠囊技術。 此外，本發明的發明人意識到希望能夠容易地生產所需尺寸和/或形狀的膠囊。如果說採 用常規的微囊包封技術根本不可能實現這一點的話，那麼這也是不容易實現的。在常規的 微囊包封技術中，生產的微膠囊的尺寸主要由所採用的微囊包封系統的物理化學性質決 定。此外，本發明的發明人還意識到若能不需要存在兩相極性/非極性體系是很理想和方 便的。在至少一些實施方式中，本發明解決了上述問題和願望。根據本發明，提供了一種包封物質的方法，該方法包括如下步驟-提供含有如下子化學式(I)的基團的單體 其中，R2和 R3 各自獨立地選自(CR7R8)n，或者 CR9Rltl、CR7R8CR9Riq 或 CR9RltlCR7R8 基團， 其中η為0、1或2，R7和R8各自獨立地選自氫、滷原子或烴基，R9或Riq中的任意一個為氫， 另一個為吸電子基團，或者R9和Rki —起形成一個吸電子基團；並且R4和R5各自獨立地選自CH或CR11，其中R11為吸電子基團；虛線表示存在或不存在鍵，X1為CX2X3基團時與其連接的虛線鍵不存在，X1為CX2 基團時與其連接的虛線鍵存在，Y1為CY2Y3基團時與其連接的虛線鍵不存在，Y1為CY2基團 時與其連接的虛線鍵存在，並且X2、X3、Y2和Y3各自獨立地選自氫、氟或其它取代基；R1選自氫、滷原子、硝基或選擇性地被官能團取代或插入的烴基；R12選自氫、滷原子、硝基、選擇性地被官能團取代或插入的烴基或 Z為電荷為m的陰離子；-將所述單體與所述物質以及選擇性地與用於該單體的溶劑和引發劑中至少一種 混合以形成含有所述單體的混合物；-將預定量的含有所述單體的混合物放在預定的位置，以形成所需要的形狀；以 及
-使所述單體聚合以製得包封所述物質的具有所需形狀的聚合物基體。通過這種方法可以製得基本上具有預定尺寸和/或形狀的容納感興趣物質的大 的聚合物基體。不需要採用兩相極性/非極性液態體系進行包封，而在本發明的一種優選 的實施方式中採用單相體系。
將國際公開WO 00/06610,WO 00/06533,WO 00/06658,WO 01/40874,WO 01/74919 和TO 2007/012860的內容引入本文作為參考，其中公開了二烯型聚合物、相應的單體以及 製備該聚合物和單體的方法。國際公開WO 01/74919還公開了由含有一個乙烯型基團的季 銨類形成的聚合物。但是，這些公開並沒有暗示可以用於本發明所述類型的包封。當使用用於所述單體的溶劑時，該溶劑起到溶解單體的作用，而當單體不是液態 且待包封的物質不能溶解該單體時特別需要使用溶劑。有利地，將預定量的含有單體的混合物放在具有所需形狀的模具中。隨後所述單 體聚合形成形狀基本上與該模具相對應的聚合物基體。在另一種優選的實施方式中，將一種或多種預定量的含有單體的混合物以可控且 可重複的方式堆積在一個或多個具有可控特性的表面，從而使一定量的含有單體的混合物 形成所需要的形狀，使各個堆積的混合物中的單體聚合，形成至少一個具有所需形狀的聚 合物基體，在每個基體中包封所述物質。可以將預定量含有所述單體的混合物堆積並選擇性地在一個表面上鋪展開從而 可以形成聚合物基體的膜。或者，可以將大量預定量含有所述單體的混合物分別堆積在一 個表面的不連續的地方，從而形成大量具有所需形狀的聚合物基體。所述表面可以包括選 擇性地經過表面處理(例如矽烷處理)的玻璃基底。可以對該聚合物基體進行熱處理。該聚合物基體可以為尺寸大於Imm的膠囊。這被理解為是指沿三個互相垂直的軸 的尺寸均大於Imm的「三維」基體。儘管可以製成更大尺寸的膠囊(例如5mm或更大)，但 可以更優選地製成尺寸為l_3mm的膠囊。也可以製成尺寸小於Imm的膠囊。在一些優選的實施方式中，所述物質為液體。有利地，該液體可以用作所述單體的 溶劑，將單體與所述液體混合使得該液體將所述單體溶解。應理解的是，在所述物質為液體的實施方式中，所述物質可以為純的液體，或者該 液體可以含有溶解在溶劑中的一種或多種溶質。在後面的情況下，所述物質可以為酸，例如 硝酸、磷酸或檸檬酸。在所述物質為酸的實施方式中，優選地，R1和R12不是氫，使得該單體 和聚合物基本上為中性的。有利地，所述物質包括極性液體。此外，或者，所述單體和所述物質可以另外與用於該單體的溶劑混合，其中，所述 用於單體的溶劑為極性液體。優選地，所述極性液體為水，但也可以使用其它極性液體，例如二甲基亞碸 (DMSO)。在另一種優選的實施方式中，所述物質為固體。所述物質可以為離子固體，例如連 二硫酸鈉。在所述物質為固體的實施方式中，在將所述單體與該物質混合以形成含有所述 單體的混合物時，可以特別有利地使用至少一種用於所述單體的溶劑，特別是當所述單體 也是固體時。
本發明可以用於包封各種各樣的物質。本發明的一個優點是可以用於包封危險物 質，從而以安全的方式運送危險物質。因此，該物質可以為危險化學品，例如生物殺生劑、氧 化劑、還原劑、酸或鹼。在優選的實施方式中，所述物質可以通過至少部分地溶解所述聚合物而從所述聚 合物基體中釋放出來。可以通過與極性液體接觸將所述聚合物溶解，優選的極性液體為水。 有利的是，可以由包括能夠被水溶解的子化學式(I)的基團的單體製得聚合物。優選地，通過暴露於紫外線而使所述單體聚合。其它可選擇的聚合方法包括加熱 (可以為紅外線的形式)，而需要在引發劑的存在下通過應用其它種類的引發劑(例如化學 引發劑)或者通過使用電子束引發。如本領域所理解的，此處所使用的表達「化學引發劑」 是指能夠引發聚合反應的化合物，例如自由基引發劑和離子引發劑，例如陽離子或陰離子 引發劑。在通過暴露於紫外線使單體聚合的優選的實施方式中，聚合可以自發地進行或者 在適當的引發劑的存在下進行。適當的引發劑的例子包括2，2』_偶氮二異丁腈(AIBN)、芳 香酮，例如二苯甲酮，特別是苯乙酮；氯化苯乙酮，例如二-或三-氯苯乙酮；二烷氧基苯乙 酮，例如二甲氧基苯乙酮(以「Irgacure 651」的商品名出售)，二烷基羥基苯乙酮，例如二 甲基羥基苯乙酮(以「Darocure 1173」的商品名出售)，取代的二烷基羥基苯乙酮烷基醚， 例如下面的化學式所表示的化合物 其中，Ry為烷基，特別是2，2- 二甲基乙基，Rx為羥基或滷原子(例如氯)，Rp和Rtl 各自獨立地選自烷基或滷原子(例如氯)(例子為以「Darocure 1116」和「Trigonal PI」 的商品名出售的產品)；1-苯甲醯環己醇_2(以「Irgacure 184」的商品名出售)；苯偶姻 或其衍生物，例如苯偶姻乙酸酯、苯偶姻烷基醚，特別是苯偶姻丁基醚，二烷氧基苯偶姻，例 如二甲氧基苯偶姻或脫氧苯偶姻；二苄基酮；醯基肟(acyloxime)酯，例如醯基肟的甲基或 乙基酯(以「Quantaqure PD0」的商品名出售)；醯基膦氧化物，醯基磷酸酯，例如二烷基醯 基磷酸酯，酮硫化物(ketosulphide)，例如如下化學式 其中，Rz為烷基，Ar為芳基；二苯甲醯二硫，例如4，4』 - 二烷基苯甲醯二硫；二苯 基二硫代碳酸酯；二苯甲酮；4，4』 - 二(N，N-二烷基氨基)二苯甲酮；芴酮；噻噸酮；苯偶 醯；或如下化學式的化合物其中，Ar為芳基，例如苯基；RZ為烷基，例如甲基(以「Speedcure BMDS」的商品名出售)。此處所使用的術語「烷基」是指直鏈或支鏈烷基，適當地含有最多20個碳原子，優 選為最多6個碳原子。術語「烯基」和「炔基」是指不飽和的直鏈或支鏈，含有例如2-20個 碳原子，例如含有2-6個碳原子。鏈可以分別包括一個或多個雙鍵或三鍵。此外，術語「芳
基」是指芳香基團，例如苯基或萘基。術語「烴基」是指含有碳原子和氫原子的任何結構。例如，可以為烷基、烯基、炔基、 芳基(例如苯基或萘基)、芳基烷基、環烷基、環烯基或環炔基。適宜地，所述烴基可以含有 最多20個碳原子，優選為最多10個碳原子。術語「雜環」包括芳 香或非芳香環，例如含有 4-20個環原子，優選為5-10個環原子，其中至少一個原子為雜原子，例如氧、硫或氮。這種 基團的例子包括呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡咯烷基、咪唑基、三唑基、噻唑基、四唑基、噁唑 基、異噁唑基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、噠嗪基、三嗪基、喹啉基、異喹啉基、喹喔啉 基、苯並噻唑基、苯並噁唑基、苯並噻吩基或苯並呋喃基。術語「官能團」是指反應性基團，例如滷原子、氰基、硝基、氧基(OXO)、C(0)nRa、0Ra、 S (0) tR\ NRbRc, OC (0) NRbRc, C (0) NRbRc, OC (0) NRbRc, -NR7C (0)nR6、-NRaCONRbRc, -C = N0Ra、-N =CRbRc,S (0) tNRbRc、C (S) nRa、C (S) 0Ra、C (S) NRbRc 或-NRbS (0) tR% 其中 Ra、Rb 和 Rc 各自獨立地 選自氫或者任意取代的烴基，或者Rb和Re —起形成任意取代的環，該環還任意地含有雜原 子，例如S (O)s、氧和氮，η為1或2的整數，t為0或1-3的整數。特別地，所述官能團為例 如滷原子、氰基、硝基、氧基(OXO)、C (0) nR\ 0Ra、S (0) tRa、NRbRc、OC (0) NRbRc、C (0) NRbRc、OC (0) NRbRc、-NR7C (O)nR6, -NRaCONRbRc、-NRaCSNRbRc、C = NORa、-N = CRbRc, S (0) tNRbRc 或-NRbS(O) tRa的基團，其中，Ra、Rb和Rc，η和t如上面所定義。此處所用的術語「雜原子」是指非碳原子，例如氧、氮或硫原子。當存在氮原子時， 它們一般作為氨基的組成部分存在，以便被例如氫或烷基取代。術語「醯胺」一般被理解為是指化學式C(O)NRaRb的基團，其中，Ra和Rb為氫或任 意取代的烴基。同樣地，術語「磺醯胺」是指化學式S(O)2NRaRb的基團。合適的基團Ra包括 氫或甲基，特別是氫。所有吸電子基團性能或用於所有特別情況的附加到胺部分的基團的性質取決於 它與需要它活化的雙鍵的相對位置，以及該化合物中的所有其它官能團的性質。術語「吸電 子基團」的範圍包括原子取代基，例如滷原子，例如氟、氯和溴，以及分子取代基，例如腈基、 三氟甲基、醯基(例如乙醯基、硝基或羰基)。當R11為吸電子基團時，可以為醯基，例如乙醯基、腈基或硝基。優選地，R7和R8各自獨立地選自氟、氯或烷基或H。當為烷基時，最優選為甲基。優選地，Χ2、X3、Y2和Y3全部為氫。或者，Χ2、X3、Y2和Y3中的至少一個或者可能全部可以為除氫或氟以外的取代基， 在這種情況下，優選為X2、X3、Y2和Y3中的至少一個或者可能全部為任意取代的烴基。在這 種實施方式中，優選為Χ2、Χ3、Υ2和Y3中的至少一個更優選為全部為任意取代的烷基。特別 優選的例子為C1-C4烷基，特別是甲基或乙基。或者，X2、X3、Y2和Y3中的至少一個更優選為 全部為芳基和/或雜環，例如吡啶基、嘧啶基，或者含有吡啶或嘧啶的基團。在優選的實施方式中，X1和Y1分別為CX2X3和CY1Y2基團，並且虛線表示不存在鍵。 因而優選的化合物如子化學式(IA)所示
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、Χ2、Χ3、Y2和 Y3 如上面所定義。當子化學式(I)中的虛線鍵存在時，得到的聚合物則含有聚乙炔鏈。這樣能產生 共軛體系，因而能得到傳導性聚合物。優選的陰離子Ζ"1—為滷離子(優選為Br—)、甲苯磺酸離子、三氟甲磺酸離子、硼酸根 離子、PFp或羧酸酯離子。用於本發明方法的化合物優選為結構(II)的化合物 特別是結構(IIA)的化合物 其中，廣爐^^^和虛線鍵與上面化學式(I)中的定義相同， r為1或更大的整數，R6為橋聯基團，為任意取代的烴基、全滷代烷基、矽氧烷基團或醯胺。當化學式(II)和(IIA)的化合物中的r為1時，可以根據基團R6的性質將化合 物聚合形成各種聚合物類型。優選其中的r為1或2的實施方式。其中的r為1的單體可 以表示為結構(III) 其中，Χ2、Χ3、Y2、Y3、R2、R3、R4和R5與上面化學式(I)中的定義相同，R6'為任意取 代烴基、全商代烷基、矽氧烷基團或醯胺。當化學式(II)的化合物中的r大於1時，聚合可以得到聚合物網絡。特別的例子 為如上所定義的式(II)化合物，其中R6為橋聯基團，r為2或更大的整數，例如為2-8，優 選為2-4。在將這些化合物聚合時形成網絡，所述網絡的性質可以通過R6基團的具體性質、 存在的鏈終止劑的量以及所採用的聚合條件選擇性決定。可以在WO 00/06610中找到橋聯 基團的例子。
R6或R6』可以為具有三個或更多碳原子的任意取代的烴基。R6或R6』可以為被官能團選擇性取代或插入的直鏈或支鏈烷基。R6或R6』可以具有 一至二十個碳原子，優選具有二至十二個碳原子。為了避免不確定，此處所用的術語「具有 X至y個碳原子」是指X至y個碳原子的範圍，包括具有X個碳原子的實施方式和具有y個 碳原子的實施方式。在優選的實施方式中，R1和R6或R6』和與它們連接的季銨氮原子一起形成雜環結 構。優選地，R1和R6或R6』和與它們連接的季銨氮原子一起形成四至八元環的任意取代的 雜環結構。所述任意取代的雜環結構可以為五元環或六元環。最優選地，R6或R6』和與它們 連接的季銨氮原子一起形成任意取代的哌啶環。由這些單體形成的聚合物基體特別適用於 包封酸，因為它們可以穩定存在很長時間。另外的優點是由於在季銨氮上不存在H+，這些單 體和聚合物傾向於中性。US3912693公開了製備這種R1和R6或R6』和與它們連接的季銨氮 原子一起形成雜環結構的類型的聚合單體的方法，將該內容引入此處作為參考。但是，該公 開並未暗示可以用於本發明所述類型的包封。所述單體為化學式(IV)的化合物 所述雜環結構除了含有R1和R6或R6』所連接的季銨N以外，還可以含有至少一個 另外的雜原子。所述另外的雜原子可以為N、0或S。優選地，所述雜環結構含有至少兩個N 雜原子，在這種情況下，所述單體為化學式(V)的化合物 其中，A為四元至八元的雜環，所述季銨氮原子位於環中的任意適當的一對位置。 優選地，A為五元雜環或六元雜環。在A為六元雜環的實施方式中，該環可以為1，2、1，3或 1，4N取代的環。有利地，A為任意取代的哌啶環。所述單體可以為化學式(VI)的化合物 在另外的優選的實施方式中，所述單體為化學式(VII)的化合物 其中，R13為直鏈或支鏈烷基，優選具有一至二十個碳原子，更優選具有二至十二個 碳原子；並且R14為氫或直鏈或支鏈烷基，優選具有一至五個碳原子，更優選為甲基或乙基。在一種優選的實施方式中，所述單體為化學式(VIII)的化合物 在另一種優選的實施方式中，所述單體為化學式(IX)的化合物 在所述式(VIII)和(IX)的化合物中，優選地，R14為甲基。最優選地，Zm_為Br_。當包封酸(例如硝酸)時，該陰離子特別有用，因為它可以賦 予製得的聚合物穩定性。甲苯磺酸陰離子和三氟甲磺酸陰離子在酸性介質中也是穩定的， 因此在包封酸時，它們也是優選的Ζ"1—的實施方式。
R1可以為氫、烷基(優選為具有少於3個碳原子的烷基，最優選為甲基)或
，其中 R15 和 R16 各自獨立地選自(CR7R8) n、或 CR9R1Q、CR7R8CR9R10 或
CR9R10CR7R8基團，其中η為0、1或2，R7和R8各自獨立地選自氫、滷原子或烴基，並且R9或 R10中的任一個為氫，另一個為吸電子基團，或者R9和Rw —起形成一個吸電子基團；虛線表 示存在或不存在鍵，Z1為CZ2Z3基團時它所連接的虛線鍵不存在，或者為CZ2基團時它所連 接的虛線鍵存在，Z2和Z3各自獨立地選自氫、氟或其它取代基。在R12不是
的實施方式中，所述單體優選為具有如下化學式 其中，R6如前面所定義，並且可以為前面定義的R6』基團。可以在將單體聚合的步驟中製得均聚物。或者，可以在將單體聚合的步驟中製得共聚物，所述單體與不同的單體單元混合。 該具有不同單體單元的共聚用單體可以包括子化學式(I)的基團。該共聚用單體可以具有 任何上述的化學式。或者，該共聚用單體可以為不同種類的化合物。所述單體可以與交聯 劑共聚。所述交聯劑可以為上述化學式(VII)的化合物，優選為上述化學式(VIII)或(IX) 的化合物。優選地，包封在由共聚物形成的聚合物基體中的物質通過至少部分地溶解該聚合 物而釋放。該共聚物可以全部溶解，或部分聚合物基體可以溶解以釋放該物質。在後一種 情況下，可以預期，該聚合物基體可以保持足夠的結構完整性，從而可以在經過足夠的時間 使所需量的物質釋放之後將其從釋放地點移走。在所述物質釋放過程中該聚合物基體的溶 解程度是可以改變的，例如通過在製備含有單體的混合物時改變所使用的交聯劑的濃度。據信，其中R1和R6或R6』和與它們連接的季銨氮原子一起形成雜環結構的至少一 些單體本身是新穎的，同樣由它們形成的聚合物也是新穎的。因此，在本發明的另外方面， 提供了上述類型的化合物，其中，R1和R6或R6』和與它們連接的季銨氮原子一起形成雜環結 構，以及由這些化合物形成的聚合物。在本發明的另外方面，提供了製備所述化合物的方法 以及製備所述聚合物的方法。儘管本領域技術人員可能認為在本發明的這些方面所述聚合 對於包封物質的方法來說是不必要的，但是此處是對這些方法的一般性描述。當然，所述聚 合可以指一般的聚合步驟，例如在不存在待包封在該聚合物中的物質的情況下在聚合步驟 中而製得聚合物。可以在國際公開WO 00/06610,WO 00/06533和WO 00/06658中找到關於 可以應用於R1和R6或R6』和與它們連接的季銨氮原子一起形成雜環結構的類型的化合物的 聚合方法的詳細內容。雖然上面對本發明進行了描述，但是本發明還包括上述特徵或下面的說明書、附 圖或權利要求中的特徵的創造性組合或子組合。下面將結合附圖對本發明方法的實施方式進行描述，其中

圖1為本發明的(a)第一種方法、(b)第二種方法和(C)第三種方法的示意圖；圖2表示加入含有連二亞硫酸鈉的膜之後pH值的變化；以及圖3表示加入含有硝酸的球團之後pH值的變化。
圖1表示了本發明的三種實施方式。在這三種情況中，使用此處將進一步說明的 技術製備含有單體的混合物10。在圖1(a)表示的第一種實施方式中，將已知量的含有單體 的混合物10堆積在表面12上並用塗布器14將其鋪展開形成薄膜16。在圖1 (b)表示的 第二種實施方式中，將預定量的含有單體的混合物10堆積在表面12上形成不連續的小滴 17並保留在原地，即不進行塗布。在圖1(c)表示的第三種實施方式中，將含有單體的混合 物10加入到模具18中。在這三種情況中，當含有單體的混合物以其最終的堆放狀態存在 時，被暴露在引發單體聚合的紫外線中。在第一種實施方式的情況中，紫外線處理得到包封 所述物質的聚合物膜20。在第二種和第三種實施方式中，紫外線聚合分別得到離散的膠囊 22,24ο實施例1N，N-二烯丙基哌啶溴化銨(1)的合成目標分子丄如下所示 在監控溫度並回流的條件下，向置於1升的三頸燒瓶中的1，5_ 二溴戊烷(97%， Aldrich，150g)、碳酸鉀(99%,180g)和乙醇(99+%, 100ml)的混合物中加入二烯丙基胺 (99%，Aldrich，65g)。在加熱至回流後，從70°C開始反應進行得非常快。使反應在回流下 進行1小時，然後冷卻到室溫放置18小時。加入二氯甲烷(GPR，100ml)，將碳酸鉀過濾掉，然後將得到的液體與水(300ml)混 合。然後加入二甲苯(100ml)，將該含有產品的水溶液充分混合，以從產品中除去黃色油狀 雜質。用正己烷重複上述操作，之後在減壓除去水，得到乳白色固態產品(產率約70%)。實施例2連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)從N，N- 二烯丙基哌啶溴化銨聚合物的膜內釋放到水中通過將單體丄(2. Og)溶解在水(0. 50g,自來水，pH 7. 6)中，然後加入 CibaIrgacure 184光引發劑CPQ)充分溶解並混合製得單體配方。然後向該溶液 中加入細粉狀的連二亞硫酸鈉(0.60g)並充分混合。然後用手動K-bar塗布機將該單體配方塗布在玻璃基底上製成薄膜(厚度約為 Imm)。在聚焦的Fe摻雜的Hg燈(FusionUV F300S, 120ff/cm)下以2m/min的速度硬化三次。將製得的淡黃色膜整個從玻璃上取下，在20°C下，在持續攪拌下放入含有50ml自 來水的小燒杯中。在該膜溶於水的過程中，實時監測PH值。進行對照實驗用如上所述同 樣的條件將連二亞硫酸鈉粉末(0.60g)放入水中並實時監測pH值。進行另外的對照實驗 如上所述地製備薄膜，但使用的配方不含有連二亞硫酸鈉。這些實驗的結果列於圖2，其中， 數據點30表示由該聚合物/連二亞硫酸鈉膜得到的pH值，數據點32表示由不含有連二亞 硫酸鈉的聚合物膜得到的PH值，數據點34表示由水中的連二亞硫酸鈉得到的pH值。含有連二亞硫酸鈉的膜和連二亞硫酸鈉對照均表現出30分鐘以上充分溶解在水中。該聚合物膜表現出連二亞硫酸鈉的稍微定相的釋放，這可以通過改變單體和連二亞硫 酸鈉的比例改變釋放特性。實施例3硝酸從N，N" 二烯丙基哌啶溴化銨聚合物的小球內釋放到水中通過將單體丄(2.5g)溶解在稀釋的硝酸(0.87g35wt%&水溶液)中，然後加入 Ciba Irgacure 184光引發劑(相對於單體充分溶解並混合製得單體配方。然後將該溶液轉移到針式注射器中，以直徑為2_3mm小球的形式堆積在「無粘性 的」矽烷(Repelcote (VS)，BDH)處理過的玻璃板上。用Ga摻雜的Hg燈(120W/cm，Fusion UV300S)以1.5m/min的速度使該玻璃板的上表面在燈下通過兩次，並使該玻璃板的下表面 通過兩次，以使這些滴狀物硬化。形成了固態的小球，然後將其置於烘箱中在70°C下進一步乾燥60分鐘。該乾燥步 驟除去了小球中約20重量％的水。然後通過輕輕地刮玻璃的表面將乾燥的小球從玻璃上 取下。在20°C下，在持續攪拌下將這些小球的一部分(0.714g)放入含有50ml自來水的小 燒杯中，並用PH計實時監測pH值。作為對照實驗在同樣的條件下監測與加入到小球中的 量相同量的硝酸的PH值隨時間的變化。這些實驗的結果列於圖3，其中，數據點40表示由 該聚合物/硝酸小球得到的PH值，數據點42表示由單獨的硝酸得到的pH值。這些小球表 現出很快釋放所有裝載的硝酸，在約45秒前就達到了 pH值為2。與直接加入硝酸相比，這 些小球表現出稍微定相的釋放，這可以通過改變單體和使用的硝酸的比例改變釋放特性。實施例4N，N，N，，N，-四烯丙基癸烷-1，10-二甲基三氟甲磺酸銨(2)的合成目標分子如下所示 將二烯丙胺(99%，70g, 0. 72 摩爾)、1，10- 二溴癸烷(97 %，IOOg, 0. 33 摩爾)和 碳酸鉀(99% +乾燥的，200g，0.69摩爾)加入到含有乙醇(IOOml)的反應容器中，回流96 小時。將反應混合物冷卻後，加入二氯甲烷(50ml)，然後將該混合物過濾除去碳酸鉀和其它 鹽。通過旋轉蒸發除去溶劑和過量的二烯丙胺，得到黃色油，使用二氧化矽(60 A)和二氯甲 烷作為洗脫液通過柱色譜法純化該油。減壓除去二氯甲烷得到淺黃色油狀N，N，N』，N』 -四 烯丙基癸烷-1，10-二胺中間體。產率約為75%。將N，N，N』，N』 _四烯丙基癸烷-1，10-二胺中間體(33. 26g，100毫摩爾)加入到 二氯甲烷(乾燥的，230g，2.7摩爾)中，然後加入到反應燒瓶中並加熱至回流。然後在60 分鐘內滴加三氟代甲磺酸甲酯(>98%，37. 09g，226毫摩爾)，再保持回流3小時。減壓除 去二氯甲烷後，得到N，N, N』，N』 -四烯丙基癸烷-1，10- 二甲基三氟甲磺酸銨乳白色固體。實施例5硝酸從N，N- 二烯丙基哌啶溴化物/N，N, N，，N，-四烯丙基癸烷_1，10- 二甲基三氟甲磺酸銨共聚物的小球內釋放到水中將N，N-二烯丙基哌啶溴化物(1. 50g)和N，N，N』，N』 _四烯丙基癸烷_1，10-二甲 基三氟甲磺酸銨(0. 50g)加入到硝酸(35wt%，0. 70g)中，緩緩加熱到40°C充分混合得到粘 稠的溶液。待溶液冷卻後，加入Irgacure 2022 (3% w/w單體)，充分攪拌該溶液幾分鐘。
將該溶液轉移到注射器中，在疏水性矽氧烷處理過的玻璃板Otepelcote(VS)BDH) 上滴加；每個液滴的直徑約為lmm-3mm。然後使該玻璃板在紫外燈(FusiOnUVF300S，Ga摻 雜的燈，120ff/cm, 1. 5m/min)下通過兩次，然後置於烘箱中在90°C下乾燥1小時，使小球不 完全乾燥形成橡膠狀固體。在偶爾攪拌下將製得的0. Ig小球加入到自來水(pH約7.6，10ml，20°C)中。四分 鍾後PH逐漸降低到pH值為3. 6，10分鐘後pH值為3. 2，表明所有裝載的酸已經從小球中 釋放出來了。觀察到這些小球的尺寸或外形幾乎沒有變化。將由這些小球產生的酸性溶液 濾過，除去水後得到0. 022g蒸發殘留物，說明在釋放所有裝載的酸和痕量引發劑後，超過 90 %的聚合物留在水中不溶解。實施例6N，N，N』，N』_四烯丙基丙烷-1，3-二甲基甲苯磺酸銨(3)的合成目標分子2如下所示 Α. 二胺中間體的合成將1，3-二溴丙烷(99%，150.0g，0. 743 摩爾)、二烯丙胺(99%，160. 5g，1. 652 摩 爾)、碳酸鉀(97%，456g，3. 300摩爾)和2-丙醇(400ml)加入到五頸反應燒瓶中，攪拌回 流。持續120小時後冷卻。將混合物過濾，減壓除去揮發性物質。得到黃色油，使用二氧化 矽(60 A)和DCM作為洗脫液通過柱色譜法純化該油。除去DCM後，得到淺黃色油(密度= 0. 86g/cm3，產率=80% ) B.由叔二胺合成季銨鹽在120分鐘內向上述二胺中間體(120g，0. 5128摩爾)和四氫呋喃(600ml)的回 流混合物中滴加對甲苯磺酸甲酯(98%，216g，1. 1598摩爾)。
再回流120分鐘後，將反應混合物冷卻，產物以軟白色吸溼性固體沉澱。除去上清液(含有THF和所有未反應的起始原料)，然後向該燒瓶中加入約1500ml丙酮。然後將該 混合物攪拌15分鐘，將白色沉澱減壓過濾(產率約為87%)。然後用新鮮的低溫的丙酮清 洗該產品，在約40°C下乾燥得到白色粉末(最終產率約為65% )。實施例7硝酸從N，N-二烯丙基哌啶溴化物/N，N，N』，N』 -四烯丙基丙烷_1，3_ 二甲基甲苯 磺酸銨共聚物的小球內釋放到水中使用與實施例5相同的方法，不同的是，使用如下材料Ν，N, N』，N』 -四烯丙基丙 烷-1，3- 二甲基甲苯磺酸銨(0. 50g)、N，N- 二烯丙基哌啶溴化物(1. 50g)與硝酸(35wt%， 0. 70g)和 Irgacure 2022 (3% w/w 單體)。酸性溶液逐漸釋放，與實施例5看到的趨勢相似，在最初幾分鐘內PH值變化很大， 隨後逐漸緩和。該聚合物在水中大部分不溶，生成的< 10%可溶性殘餘物。實施例8硝酸從N，N，N』，N』 -四烯丙基丙烷_1，3_ 二甲基甲苯磺酸銨聚合物的小球內釋放 到水中使用與實施例5相同的方法，不同的是，使用如下材料N，N, N』，N』 -四烯丙基 丙烷-1，3-二甲基甲苯磺酸銨(0. 50g)與硝酸(35wt%,0. 3g)和 Irgacure 2022 (Ciba, 0. 026g)。另外，重複同樣的方法，但是用60wt%的硝酸代替35wt%的酸。當使用60wt%的硝酸時，酸在水(20°C )中逐漸釋放，更快達到較低的PH值。與 相同量的硝酸的水溶液相比，含有酸的小球達到了相近的PH值，隨著延長小球在水中的時 間，這兩個PH值更加接近。10分鐘之後，對於兩種濃度的酸，只有很少量的聚合物溶解到水中。
權利要求
一種包封物質的方法，該方法包括如下步驟-提供含有子化學式(I)的基團的單體其中，R2和R3各自獨立地選自(CR7R8)n，或者CR9R10、CR7R8CR9R10或CR9R10CR7R8基團，其中n為0、1或2，R7和R8各自獨立地選自氫、滷原子或烴基，R9或R10中的任意一個為氫，另一個為吸電子基團，或者R9和R10一起形成一個吸電子基團；並且R4和R5各自獨立地選自CH或CR11，其中R11為吸電子基團；虛線表示存在或不存在鍵，X1為CX2X3基團時與其連接的虛線鍵不存在，X1為CX2基團時與其連接的虛線鍵存在，Y1為CY2Y3基團時與其連接的虛線鍵不存在，Y1為CY2基團時與其連接的虛線鍵存在，並且X2、X3、Y2和Y3各自獨立地選自氫、氟或其它取代基；R1選自氫、滷原子、硝基或選擇性地被官能團取代或插入的烴基；R12選自氫、滷原子、硝基、選擇性地被官能團取代或插入的烴基或並且Z為電荷為m的陰離子；-將所述單體與所述物質以及選擇性地與用於該單體的溶劑和引發劑中的至少一種混合以形成含有單體的混合物；-將預定量的所述含有所述單體的混合物放在預定的位置，以形成所需要的形狀；以及-使所述單體聚合以製得包封所述物質的具有所需形狀的聚合物基體。FPA00001138417000011.tif,FPA00001138417000012.tif
2 根據權利要求1所述的方法，其中，將所述預定量的含有所述單體的混合物放在具 有所需形狀的模具中。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，將一種或多種預定量的含有所述單體的混合物 以可控且可重複的方式堆積在一個或多個具有可控特性的表面，從而使一定量含有所述單 體的混合物形成所需要的形狀，使各個堆積的混合物中的所述單體聚合，形成至少一個具 有所需形狀的聚合物基體，在每個基體中包封所述物質。
4 根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述聚合物基體為尺寸大於1mm的 膠囊。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述物質為液體。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述液體用作所述單體的溶劑，將所述單體與所 述液體混合使得該液體將所述單體溶解。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其中，所述液體含有溶解在溶劑中的一種或多種溶質。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述物質為酸。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述酸為硝酸。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，所述酸為磷酸或檸檬酸。
11.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，所述物質包括極性液體。
12.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，所述單體和所述物質另外與用於所 述單體的溶劑混合，其中，用於所述單體的所述溶劑為極性液體。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其中，所述極性液體為水。
14.根據權利要求1_4、12或引用權利要求12時的13中任一項所述的方法，其中，所述 物質為固體。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述固體為離子固體。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述離子固體為連二硫酸鈉。
17.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，所述物質為危險化學品，例如生物 殺生劑、氧化劑、還原劑、酸或鹼。
18.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，通過暴露於紫外線而使所述單體聚合o
19.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，Zm_為滷離子，優選為Br—、甲苯磺酸 離子、三氟甲磺酸離子、硼酸根離子、PF6_、或羧酸酯離子。
20.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，所述單體為結構(II)的化合物 其中，X1、Y1、R2、R3、R4、R5和虛線鍵如權利要求1所定義，r為1或更大的整數，R6為橋 聯基團，為任意取代的烴基、全商代烷基、矽氧烷基團或醯胺。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，所述單體為結構(III)的化合物 其中，X2、X3、Y2、Y3、R2、R3、R4和R5如權利要求1所定義，R6』為任意取代烴基、全滷代烷 基、矽氧烷基團或醯胺。
22.根據權利要求20或21所述的方法，其中，R6或R6』為具有三個或更多碳原子的任 意取代的烴基。
23.根據權利要求20至22中任一項所述的方法，其中，R6或R6』為被官能團選擇性取 代或插入的直鏈或支鏈烷基。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，R6或R6』具有一至二十個碳原子，優選具有二 至十二個碳原子。
25.根據權利要求20至24中任一項所述的方法，其中，R1和R6或R6』和與它們連接的 季銨氮原子一起形成雜環結構。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，R1和R6或R6』和與它們連接的季銨氮原子一起 形成四至八元環的任意取代的雜環結構。
27.根據權利要求26所述的方法，其中，所述任意取代的雜環結構為五元環。
28.根據權利要求26所述的方法，其中，所述任意取代的雜環結構為六元環。
29.根據權利要求28所述的方法，其中，R1和R6或R6』和與它們連接的季銨氮原子一起 形成任意取代的哌啶環。
30.根據權利要求29所述的方法，其中，所述單體為化學式(IV)的化合物
31.根據權利要求26至28中任一項所述的方法，其中，所述雜環結構除了含有R1和R6 或R6』所連接的季銨N以外，還含有至少一個另外的雜原子。
32.根據權利要求31所述的方法，其中，所述雜環結構含有至少兩個N雜原子。
33.根據權利要求32所述的方法，其中，所述單體為化學式(V)的化合物( 其中，A為四元至八元的雜環，所述兩個季銨氮原子位於環中的任意適當位置。
34.根據權利要求33所述的方法，其中，A為六元環。
35.根據權利要求34所述的方法，其中，A為任意取代的哌啶環。
36.根據權利要求35所述的方法，其中，所述單體為化學式(VI)的化合物
37.根據權利要求24所述的方法，其中，所述單體為化學式(VII)的化合物 (VII)其中，R13為直鏈或支鏈烷基，優選具有一至二十個碳原子，更優選具有二至十二個碳原子；R14為氫或直鏈或支鏈烷基，優選具有一至五個碳原子，更優選為甲基或乙基；並且 r-如權利要求1所定義。
38.根據權利要求37所述的方法，其中，所述單體為化學式(VIII)的化合物 明夕CH—CH2\ (Z-)1/m (廣^/⑶廠⑶^^
39.根據權利要求38所述的方法，其中，所述單體為化學式(IX)的化合物 H c>CH—CH2\ (Zm-)1/m (Zm")1/m/CH-CH^cH^
40.根據權利要求37至39中任一項所述的方法，其中，R14為甲基。
41.根據前述任意一項權利要求所述的方法，其中，在將所述單體聚合的步驟製得均聚物。
42.根據權利要求1至40中任一項所述的方法，其中，在將所述單體聚合的步驟製得共 聚物，所述單體與不同的單體單元混合。
43.根據權利要求42所述的方法，其中，將所述單體與交聯劑共聚。
44.根據權利要求42所述的方法，其中，所述交聯劑為如權利要求37所定義的式(VII)化合物。
45.根據權利要求44所述的方法，其中，所述交聯劑為如權利要求38所定義的式(VIII)化合物。
46.根據權利要求44所述的方法，其中，所述交聯劑為如權利要求39所定義的式(IX) 化合物。
47.根據權利要求44至46中任一項所述的方法，其中，R14為甲基。
全文摘要
本發明提供一種包封物質的方法，該方法包括如下步驟提供含有子化學式(I)的基團的單體，(I)，其中，R2和R3各自獨立地選自(CR7R8)n，或者CR9R10、CR7R8CR9R10或CR9R10CR7R8基團，其中n為0、1或2，R7和R8各自獨立地選自氫、滷原子或烴基，R9或R10中的任意一個為氫，另一個為吸電子基團，或者R9和R10一起形成一個吸電子基團；並且R4和R5各自獨立地選自CH或CR11，其中R11為吸電子基團；虛線表示存在或不存在鍵，X1為CX2X3基團時與其連接的虛線鍵不存在，X1為CX2基團時與其連接的虛線鍵存在，Y1為CY2Y3基團時與其連接的虛線鍵不存在，Y1為CY2基團時與其連接的虛線鍵存在，並且X2、X3、Y2和Y3各自獨立地選自氫、氟或其它取代基；R1選自氫、滷原子、硝基或選擇性地被官能團取代或插入的烴基；R12選自氫、滷原子、硝基、選擇性地被官能團取代或插入的烴基或並且Z為電荷為m的陰離子；將所述單體與所述物質以及選擇性地與用於該單體的溶劑和引發劑中的至少一種混合以形成含有所述單體的混合物；將預定量的含有所述單體的混合物放在預定的位置以形成所需要的形狀；以及使所述單體聚合以製得包封所述物質的具有所需形狀的聚合物基體。
文檔編號B01J13/14GK101861204SQ200880116432
公開日2010年10月13日 申請日期2008年11月17日 優先權日2007年11月17日
發明者羅爾夫·詹姆斯, 艾倫·沃裡克 申請人:新聚合物解決方案有限公司