Новые функциональные олигосилсесквиоксаны и олигофосфазены для модификации полимерных композиций стоматологического назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат химических наук Бредов, Николай Сергеевич

• Бредов, Николай Сергеевич
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Бредов, Николай Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Полимерные композиции стоматологического назначения.

1.2 Синтез функциональных олигофосфазенов.

1.3 Синтез гибридных кремнийсодержащих олигофосфазенов.

1.4 Гидролитическая поликонденсация функциональных триалкоксисиланов.

1.4.1 Полностью конденсированные олигоорганосилсесквиоксаны.

1.4.2 Метакрилат- и аминосодержащие силсесквиоксаны.

2 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

2.1 Синтез функциональных олигоорганоксифосфазенов.

2.1.1 Эпокси- и метакрилатсодержащие гексаорганоксициклотрифосфазены.

2.1.2 Синтез метакрилатсодержащих алкоксифосфазенов.

2.1.3 Синтез смешанных функциональных органоксифосфазенов.

2.2 Синтез силоксанфосфазеновых олигомеров.

2.2.1* Гидросилилирование три-(4-аллил-2-метоксифенокси)-трихлорциклотрифосфазена.

2.2.2 Гидросилилирование гексакис-(4-аллил-2-метоксифенокси)циклотрифосфазена.

2.3 Гидролитическая поликонденсация функциональных триалкоксисиланов.

2.3.1 Гидролитическая сополиконденсация фенилтриметоксисилана и этоксисилана Пента-61.

2.3.2 Гидролитическая сополиконденсация фенилтриметоксисилана с у-метакрилоксипропилтриметоксисиланом.

2.3.3 Гидролитическая сополиконденсация у-метакрилоксипропилтриметоксисилана с триэтоксисилилфосфазенами.

2.4 Применение функциональных олигосилсесквиоксанов, олигофосфазенов и гибридных силоксанфосфазеновых олигомеров.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1 Характеристика исходных соединений.

3.2 Методики синтезов.

3.3 Методы исследования полученных олигомеров.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Новые функциональные олигосилсесквиоксаны и олигофосфазены для модификации полимерных композиций стоматологического назначения»

В последние годы установлена эффективность использования для модификации полимерных композиционных материалов олигомерных силоксанов и фосфазенов, содержащих в соединенных с атомами кремния или фосфора органических радикалах различные функциональные группы -гидроксильные, эпоксидные, метакриловые. Так, при введении 10-15 мас.% метакрилатсодержащих олигосилсесквиоксанов в полимерные матрицы стоматологических полимерных композиций (СПКМ) существенно улучшаются их физико-механические характеристики и одновременно уменьшаются полимеризационная усадка, водорастворимость и влагопоглощение. Модификация СПКМ метакрилатсодержащими олигофосфазенами наряду с улучшением тех же показателей приводит также к росту микротвердости и повышению адгезии к тканям зуба. Силоксановые и фосфазеновые олигомеры с гидроксильными и эпоксидными1 группами представляют интерес также для модификации других полимерных композиций, в частности, на основе эпоксидных смол.

В связи с уже начавшимся практическим применением функциональных олигосилоксанов и олигофосфазенов в производстве модифицированных СПКМ выявилась необходимость дальнейшего совершенствования методов синтеза указанных олигомеров, улучшения основных характеристик, повышения эффективности действия, расширения сырьевой базы и понижения стоимости.

Также представляется перспективным получение новых комбинированных модификаторов, содержащих как силоксановые так и фосфазеновые фрагменты. Использование фосфазеновых фрагментов с различными функциональными группами в составе таких модификаторов открывает широкие возможности для получения универсальных стоматологических композитов, отвечающих широкому спектру требований современной практической стоматологии.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Бредов, Николай Сергеевич

выводы

1. Синтезированы и охарактеризованы новые олигосилсесквиоксаны и гибридные силоксанфосфазеновые олигомеры с метакриловыми, кремнийгидридными и триэтоксисилановыми функциональными группами. Установлена высокая эффективность использования указанных олигомеров для модификации полимерных композиционных материалов стоматологического назначения.

2. Выделен в кристаллическом виде ранее неописанный трис-(4-аллил-2метоксифенокси)трихлорциклотрифосфазен, строение которого подтверждено ЯМР спектроскопией и МА1Л)1-ТОГ масс-спектрометрией.

3. Исследован алкоголиз гексахлорциклотрифосфазена (ГХФ) монометакриловым эфиром триэтиленгликоля и установлено, что в процессе замещения атомов хлора в фосфазеновом цикле протекает фосфазен-фосфазановая перегруппировка, которая в значительной степени подавляется при использовании вместо ГХФ его триэвгенольного производного.

4. Реакцией каталитического присоединения кремнийгидридных соединений к аллильным группам эвгенольных производных циклотрифосфазена синтезированы и охарактеризованы новые гибридные силоксанфосфазены, в том числе и триэтоксисилил-содержащие.

5. Гидролитической сополиконденсацией фенилтриметоксисилана с у-метакрилоксипропилтриметоксисиланом (А-174), ]Ч,ТчГ-бис-(3-метакрилокси-2-гидроксипропил)-3-аминопропилтриэтоксисиланом, а также гибридных триэтоксисилилфосфазенов с А-174 синтезированы метакрилатсодержащие олигосилсесквиоксаны, которые охарактеризованы ЯМР *Н, 2981, 31Р спектроскопией и МАЫЭ1-ТОР масс-спектрометрией.

6. Проведенные предварительные испытания синтезированных олигосилоксанов, олигофосфазенов и гибридных силоксанфосфазеновых олигомеров в качестве модификаторов базовой стоматологической композиции показали возможность существенного улучшения физикомеханических и адгезионных характеристик указанной композиции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Бредов, Николай Сергеевич, 2011 год

1. Bowen R.L. // J. Am. Dent. Assoc. 1963. V. 66. P. 57.

2. Kinomoto Y., Torii М., Takeshige F., Ebusu S. // J. Dent. 1999. V. 27. P. 383.

3. Garcia A.H., Lozano M.A.M., Vila J.C., Escribano A.B., Galve P.F. // Med. Oral Patol. Oral Cir. Bucal. 2006. V. 11. P. 215.

4. Holter D., Frey H., Mulhaupt R. // Pol. Prepr. 1997. V. 38. P. 84.

5. Culberston B.M., Wan Q., Tong Y. // J. Macromolec. Sci.: Pure Appl. Chem. 1997. V. 34. P. 2405.

6. Klapdohr S., MosznerN. //Monatshefte fur Chemie. 2005. V. 136. P. 21.

7. Олкок Г. Фосфоразотистые соединения. М.: Мир, 1976.

8. Fitzsimmons B.W., Shaw R.A. // J. Chem. Soc. 1964. P. 1735.

9. Fitzsimmons B.W., Shaw R.A. // Chem. & Ind. (London). 1961. P. 109.

10. Олкок Г. Гетероциклические соединения и полимеры на их основе. М.: Мир,1970.

11. Fitzsimmons B.W., Hewlett С., Shaw R.A. // J. Chem. Soc. 1964. P. 4459.

12. Hayes R.F., Allen C.W. // Phosphorus, Sulfur and Silicon. 1994. V. 93-94. P. 269.

13. Landry C.J.T., Ferrar W.T., Teegarden D.M., Coltrain B.K. // Macromolecules. 1993. V. 26(1). P. 35-46.

14. Allcock H.R., Sunderland N.J., Ravikiran R., Nelson J.M. // Macromolecules. 1998. V. 31. P. 8026.

15. Reed N.N., Janda K.D. // Org. Lett. 2000. № 2. P. 1311.

16. GleriaM., De Jaeger R. // Journal oflnorg. and Org. Pol. 2001. V. 11, .N° 1. P. 1.

17. Chandrasekhar V., Krishnan V., Athimoolam A., Nagendran S. // Current Science. 2000. V. 78, № 4. P. 464.

18. Medici A., Fantin G., Pedrini P., Gleria М., Minto F. // Macromolecules. 1992. V.25. P. 2569.

19. Белых С.И., Живухин C.M., Киреев B.B., Колесников Г.С. // ЖНХ, 1969. Т. 14. С. 1278.

20. Calhoun H.R., Lindstrom R.H., Oakley R.T., Paddock N.I. // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1975. V. 343.

21. Белых С.И., Живухин C.M., Киреев B.B., Колесников Г.С. // ЖОХ, 1969. Т. 39(101). С. 799.

22. Киреев В.В., Колесников Г.С., Райгородский И.М. // ЖОХ, 1969. Т. 39(101).1. С. 1649.i

23. Володин А.А., Киреев В.В., Колесников Г.С., Титов С.С. // ЖОХ, 1970. Т. 40(102). С. 2202.

24. Киреев В.В., Колесников Г.С., Райгородский И.М., Окулевич П.О. // ЖОХ,1971. Т. 41(103). С. 792.

25. Володин А.А., Киреев В.В., Коршак В.В., Филиппов Е.А. // ЖОХ, 1972. Т. 42(104). С. 510.

26. Володин А.А., Киреев В.В., Коршак В.В., Филиппов Е.А., Чукова В.М. // ЖОХ, 1972. Т. 42(104). С. 1503.

27. Живухин С.М., Толстогузов В.Б., Иванов А.И. // ЖНХ. 1962. Т. 7(9). С. 1134.

28. Borisov S.N., Voronkov M.G., Lukevits E.Ya. // Organosilicon Derivatives of Phosphorus and Sulfur. Chap. 1 (Plenum Press. New York-London). 1971.

29. Allcock H.R., Brennan D.J., Whittle R.R. // Heteroatom Chemistry. 1996. V. 7. P.76.

30. Allcock H.R., Brennan D.J., Allen R.W. // Macromolecules. 1985. V. 18. P. 139.

31. Allen C.W., Desoreie J.L., Ramachandran K. // J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1984. P. 2843.

32. Allcock H.R., Kuharcik S.E. // J. of Inorg. and Organometallic Polym. 1995. V. 5, № 4. P. 307-342.

33. Allcock H.R., Brennan D.J., Dunn B.S., Parvez M. // Inorg. Chem. 1988. V. 27. P. 3226.

34. Allcock H.R., Brennan D.J., Dunn B.S. // Macromolecules. 1989. V. 22. P. 1534.

35. Allcock H.R., Brennan D.J., Graaskamp J.M. // Macromolecules. 1988. V. 21. P. 1.

36. Allcock H.R., Desoreie J.L., Riding G.H. // Polyhedron. 1987. V. 6. P. 119.

37. Evans T.L. Patterson D.B., Suszko P.R., Allcock H.R. // Macromolecules. 1981. V. 14. P. 218.

38. Paddock N.L., Ranganathan T.N., Todd S.M. // Can. J. Chem. 1971. V. 49. P. 164.

39. Ramachandron K., Allen C.W. // J. Am. Chem. Soc. 1982. V. 104. P. 2396.

40. Wisian-Neilson P., Ford R.R., Neilson R.H., Roy A.K. // Macromolecules. 1986. V. 19. P. 2089.

41. Neilson R.H., Wisian-Neilson P. // Chem. Rev. 1988. V. 88. P. 541.

42. Hills K., Shaw R.A. // J. Chem. Soc. London. 1964. P. 130.

43. Capon B., Hills K., Shaw R.A. // J. Chem. Soc. London. 1965. P. 4059. .

44. Becke-Goehring М., John K., FluckE. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1959. V. 302. P.103. . ' . .

45. Moeller Т., Kokalis S.G. III. Inorg. Nucl. Chem; 1963. V. 25. P. 1397.

46. Волкова JI.M;, Писаренко B.B., Войченко H.M., Андрианов K.A., Кабачник М.И. // Бюлл. Акад. Наук СССР, Хим. наук. 1972. Y. 3. Р. 470.

47. Киреев В.В., Ковязин В.А., Копылов В.М., Зайцева М.Г., Митропольская Г.И: //ЖОХ. 1984. Т. 54(8). С. 1692.

48. Киреев В. В., Бредов Н. С., Прудсков Б. М., Mu Jianxin, Борисов Р. С., Сокольская И. Б., Чуев В. П. // Высокомолек. соед. Б. 2011. Т. 53, №2. С. 307315.

49. Van De Grampel J.C., Jekel A;P., Puyenbroek R., Arling T.J., Fabe M.C., Fransen W., Meetsma A., Wubbels J.H. //Phosphorus, Sulfur, Silicon. 1993. V. 76. P. 215.

50. Allcock H.R., Smith D.E., Kim Y.Bl, Fitzgerald J.J. // Macromolecules. 1994. V.27. P. 5206.

51. Allcock H.R., Coggio W.D., Archibald R.S., Brennan D.J. // Macromolecules. 1989. V. 22. P. 3561.

52. Allcock H.R., Evans T.L., Fuller T.J. // Inorg. Chem. 1980. V. 19. P. 1026.

53. Valensia М., Dempwolf W., Gunzler F., Knopfelmacher O., Schmidt-Naake G. // Macromolecules. 2007. V. 40. P. 40-46.

54. Хананашвили Л.М., Андрианов K.A. Технология элементоорганических мономеров и полимеров. М.: Химия, 1983. 416 с.

55. Abe Yo., Gunji Т. // Prog. Polym. Sci. 2004. V. 29. P. 149-182.

56. Kawakami Yu. // Reactive & Functional polymers. 2007. V. 67. P. 1137-1147.

57. Harrison P.G. // J. Organomet. Chem. 1997. 542:141.

58. Li G., Wang L., Li H., Pittman Jr. C.U. // J. Inorg. Organomet. Polym. 2001. V.11. P. 123.

59. Yamasaki N., Nikahama S., Goto J., Nagawa Т., Hirao A.// Comtemp. Top. Polym. Sci. 1984. V. 4. P. 105.

60. Functional polyorganosilsesquioxane and its production: пат. 04-028722 Japan; заявл. 24.05.1990; опубл. 31.01.1992.

61. Coating method for cementious cured body: пат. 04-182371 Japan; заявл. 09.11.1990; опубл. 29.06.1992.

62. Process for coating cured cement product: пат. 04-372614 Japan; заявл. 21.06.1991; опубл. 25.12.1992.

63. Ultraviolet curing adhesive composition: пат. 04-178411 Japan; заявл. 09.11.1990; опубл. 25.06.1992.

64. Acrylic-functional methylfluoroalkylsilsesquioxane: пат. 05-086193 Japan; заявл. 26.08.1991; опубл. 06.04.1993.

65. Morita М., Tanaka A., Onose K.J. // Vac. Sci. Technol. В 1986. V. 4. P. 414.

66. Anaerobically curing silicone compositions: пат. 4035355 US; заявл. 12.10.1975; опубл. 12.07.1977.

67. Kador L., Fischer R., Haarer D., Kasemann R., Brueck S., Schmidt H., Duerr H. // Adv. Mater. 1993. V. 5. P. 270.

68. Киреев B.B., Посохова В.Ф., Сокольская И.Б., Чуев В.П., Дятлов В.А., Филатов С.Н. // Высокомол. соед. Б. 2008 Т. 50, № 4, С. 748-752.

69. Fong Н., Dickens S.H., Flaim G.M. // Dent. Mater. 2005. V. 21. P. 520-529.

70. F. Gao, Y. Tong, S.R. Schricker, B.M. Culbertson, Polym. Adv. Technol. 2001. V.12. P. 355.

71. Soh M.S., Yap A.U.J., Sellinger A. // Eur. Polym. J. 2007. V. 43. P. 315-327.

72. Li G., Wang L., Ni H. Pittman Jr. C.U. // J. Inorg. Organomet. Polym. 2001. V.11,№3.P. 123.

73. Method for a plasma-treated polysiloxane coating: пат. 4723978 US; заявл. 31.10.1985; опубл. 09.02.1988.

74. Planarizing ladder-type silsesquioxane polymer insulation layer: пат. 4981530 US; заявл. 28.11.1988; опубл. 01.01.1991.

75. Baney R.H., Itoh М., Sakakibara A., Suzuki T. // Chem. Rev. 1995. V. 95. P. 1409.

76. Mori H., Miyamura Y., Endo T. // Langmuir. 2007. V. 23. P. 9014-9023.j

77. Mori H., Lanzendorfer M.G., Muller Axel H.E. // Macromolecules. 2004. V. 37. P. 5228-5238.

78. Fasce D.P., Williams R.J.J., Mechin F., Pascault J.P., Liauro M.F., Petiaud R. // Macromolecules. 1999. V. 32. P. 4757-4763.

79. Gomez M. L., Fasce D. P., Williams R.J.J., Erra-Balsells R., Fatemac М. K., Nonami H. //Polymer. 2008. V. 49. P. 3648-3653.

80. Dental cavity filling composite material: пат. 4579880 US; заявл. 24.04.84; опубл. 01.04.86.

81. Биличенко Ю.В. Функциональные производные олигомерных и полимерных фосфазенов: дис. . канд. хим. наук. М., 2008.

82. Мигачев Г.И., Б.И. Степанов // ЖНХ. 1966. № 11. С. 929-930.

83. Киреев В.В., Астрина В.И., Чернышев Е.А. // Успехи Химии. 1981. Т. Ь, вып.12. С. 2270.

84. Володин А.А. Синтез и исследование олигомерных органоксипроизводных гексахлорциклотрифосфазотриена и полимеров на их основе: дис. . канд. хим. наук. М., 1973.

85. Киреев В.В., Бредов Н.С., Биличенко Ю.В., Лысенко К.А., Борисов Р.С., Чуев В.П. //Высокомолек. соед. А. 2008. Т. 50, № 6. С. 951-958.

86. Посохова В.Ф. Метакрилатсодержащие олигоорганосилсесквиоксаны и модифицированные ими полимерные стоматологические материалы: дис. . канд. хим. наук. М., 2008.

87. Живухин С.М., Киреев В.В., Колесников Г.С., Попилин В.П., Филиппов Е.А. // Журн. неорган. химии. 1969. Т. 14. № 4. С. 1051.

88. Вайсбергер А., Проскауэр Э. Риддик Дж., Тупс Э. Органические растворители. М: Изд.-во Иностр. лит., 1958.

89. Сорокин М.Ф., Лялюшко К.А. Практикум по химии и технологии пленкообразующих веществ. М.: Химия, 1971.