[发明专利]制备含膦酰基-磷酸根的化合物的方法

说明书

本发明公开了一种制备膦酰基‑磷酸根化合物的方法。所述方法涉及将包含膦酸、膦酸根或它们的混合物的第一组分与包含磷酸或磷酸根的来源的第二组分混合的第一步骤。所述混合物的所述第一组分与所述第二组分的摩尔磷比率为1∶1至1∶10。所述第二步骤涉及将所述混合物物理或化学脱水，以产生膦酰基‑磷酸根化合物。

技术领域

本发明涉及制备含膦酰基-磷酸根的化合物的新型方法。更具体地，本发明公开了制备包含膦酸或膦酸根的第一组分与包含磷酸或磷酸根的来源的第二组分的混合物，并且使该混合物脱水。

背景技术

与溶液中的多价阳离子以及与含多价阳离子的表面相互作用的化学结构对于操纵这些体系是有用的。例如，多磷酸盐和焦磷酸盐已被用作衣物洗涤和盘碟制剂中的助洗剂，以控制钙并用于钻探泥浆中，以防止沉淀。它们也已被用于口腔护理行业中，以帮助控制牙垢并减小牙齿上的薄膜层的厚度，从而产生光滑的牙齿感觉。类似地，双膦酸盐和羟基-双膦酸盐由于它们与钙羟基磷灰石表面的强相互作用而成为骨质疏松药物中的活性组分，并且还用作盘碟洗涤液和锅炉体系中的晶体生长抑制剂。这些示例中的每一个均具有固有的局限性。多磷酸盐易于在所有pH下随时间推移在水溶液中降解，最终致使溶液中的正磷酸根增加。多磷酸盐本质上也为相当阴离子的，并且不溶于非极性有机体系。然而，多磷酸盐通常可安全食用，并且可在不同的食物产品中使用。相反，双膦酸盐和羟基-双膦酸盐在水中长时间稳定，并且可根据连接到双膦酸盐碳的有机基团的性质，使其在有机体系中相当可溶。然而，双膦酸盐为骨活性的，并且因此不能用于其中它们由于其强效药理学而可能被意外食用的食物或其它体系中。包含分子量不足以穿过肠壁的双膦酸盐的聚合物将可能不具有骨活性，然而可穿过肠壁的任何低分子量残余单体或低聚物使得此类聚合物的使用在潜在可食用环境中受到限制。此外，由于双膦酸盐不易分解，因此它们的活性在使用后可在环境中持续存在。

因此，仍然需要一种制备磷酸根样组合物的方法，该磷酸根样组合物与溶液中的多价阳离子以及与含多价阳离子的表面相互作用，不易降解，并且对于人类食用为安全的。

发明内容

已惊奇地发现，膦酰基-磷酸根化学基团改善了多磷酸盐和双膦酸盐的问题，同时发现在类似体系中的效用。具体地，含膦酰基-磷酸根基团的组合物、含膦酰基-磷酸根基团的单体以及含膦酰基-磷酸根基团的聚合物，无论是通过掺入含膦酰基-磷酸根基团的单体，还是通过后聚合反应改性以添加膦酰基-磷酸根基团，均可用于其中使用含多磷酸盐和双膦酸盐的结构的多种应用中。此类应用通常包括其中在溶液中和在含二价阳离子的表面上均涉及与多价阳离子的结合作用的那些应用。含膦酰基-磷酸根的结构也可用于多磷酸盐和双膦酸盐用途有限的应用中。膦酰基-磷酸根基团是有条件地稳定的，并且将仅在酸性或催化条件下释放磷酸根。因此，膦酰基-磷酸根基团比多磷酸盐更稳定，但不如双膦酸盐稳定。这使得制剂能够进入其中必须具有非有害食用效果和水稳定性的体系中。此外，连接到膦酰基-磷酸根基团的有机基团或聚合物可使得整个分子可溶于有机溶剂中，或者用于向整个分子添加附加的官能度。

本发明公开了一种制备膦酰基-磷酸根化合物的方法。该方法涉及将包含膦酸、膦酸根或它们的混合物的第一组分与包含磷酸或磷酸根的来源的第二组分混合的第一步骤。该混合物的第一组分与第二组分的摩尔磷比率为1∶1至1∶10。第二步骤涉及将混合物物理脱水以产生具有式1的结构的膦酰基-磷酸根化合物：

其中：

ε为与碳原子的连接位点；

R₁选自由以下项组成的组：-H、具有Na、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Fe或Sn阳离子的金属盐、胺阳离子盐和式2的结构：

其中：

δ为与式1的连接位点，