[发明专利]苯并呋喃衍生物及其应用

说明书

技术领域

本发明关于一种具抗氧化能力的苯并呋喃衍生物，更进一步地，本发明关于一种添加于塑料中，提升该高分子抗氧化能力的苯并呋喃衍生物。

背景技术

塑料在制造及加工过程中，会需要利用高热来处理，这时塑料会因自由基及过氧化物的生成，而快速劣化，造成物性及机械性质下降。抗氧化剂能捕获并淬灭自由基及过氧化物而有效保持塑料的物性，所以被广泛添加于塑料中。

抗氧化剂依照其不同的作用机制可分成如图1所示的三种类型，第一类型的作用是捕获碳中心自由基(carbon-centered radical quencher)并将其淬灭，因此被称为碳中心自由基抗氧化剂；第二类型主要结构是受阻酚，作用是捕获碳过氧化物或氧化物自由基并将其淬灭，一般又称之为一级抗氧化剂；第三类型的主要代表是磷酸酯，其作用是捕获过氧化物并将其淬灭，因此也被称为二级抗氧化剂。由于碳中心自由基的生成位于塑料氧化过程的顶端，能立即淬灭这种自由基，就能最有效的保护材质。

碳中心自由基抗氧化剂有许多类型，其中一种类型是以苯并呋喃为主结构的化合物(如下式(A))。此类结构的抗氧化剂是在1980年代第一次被Sandoz开发出来(US4,325,863、US 4,338,244)。

但直到1990年中期，Ciba才推出第一支具有苯并呋喃的结构的商品Irganox HP-136(如下式(B)所示)(US 5,607,624)。这支抗氧化剂与一级及二级抗氧化剂并用时，有相当突出的效果，尤其是用在聚烃类的塑料上。但此化合物仍存在着分子太小而造成热安定性不佳等缺陷。

不幸的是，HP-136制造过程的中间体(如下式(C))具有毒性，最后选择下市。

US 2003/0109611提出一个新的苯并呋喃抗氧化物结构如下式(D)，但此专利却限定于使用于PBT及PU等工程塑料，并没有在聚烃类的塑料的应用数据。

Radically Different Antioxidants：Thermally Generated Carbon-Centered Radicals as Chain-Breaking Antioxidants(Mathieu Frenette，Patricia D.MacLean，L.Ross C.Barclay，and Juan C.Scaiano，J.Am.Chem.Soc.，2006，vol.128，pp 16，432-16，433)是第一个提出苯并呋喃抗氧化物的作用机制。实验证明位于呋喃上的活性氢可以经由共振，快速转移到比较不拥挤的羰基上，而使得此类分子可以有效淬灭碳中心自由基。

受阻酚系的一级抗氧化剂是目前使用量最大的单一家族抗氧化剂。受阻酚有许多衍生物，其中含有COOH基的受阻酚是最被广泛应用于合成大分子的一级抗氧化剂，以下仅例示数个受阻酚系一级抗氧化剂结构。

结合受阻酚系的一级抗氧化剂与各种二级抗氧化剂的化合物也已被发表或商业化(如下所示化合物)，这两种抗氧化剂结合的单一分子有时效果会超出两种抗氧化剂分别添加的效果。但是还没有出现碳中心自由基抗氧化剂与一级抗氧化剂结合为一分子的例子。

上述专利披露的技术可见，苯并呋喃衍生物具有优异的抗氧化能力，能作为塑料的极佳的热安定性保护剂。如果此类分子能再结合一级抗氧化剂的特性并开发出具有相乘效应的新型抗氧化剂，将是塑料业界很期待的产品。

发明内容

本发明旨在开发一种兼具有碳中心自由基分子抗氧化剂以及一级抗氧化剂的抗氧化物，添加于塑料时，能改善其流动及颜色稳定性。

为此，本发明提供一种具有抗氧化特性的苯并呋喃衍生物，其具有下式I的结构：

其中，n＝0、1或2；R₁及R₂各自独立为氢或C1-C8的烷基；R₃及R₄各自独立为氢或C1-C6的烷基，但不同时为C1-C6的烷基；R₅及R₆各自独立为氢或C1-C6的烷基，但不同时为C1-C6的烷基；及R₇为氢或羟基。

根据本发明的具体技术方案，优选地，在上述衍生物中，R₃为氢、R₄为C3-C5烷基。