新型有机硼交联剂SL_OBC_2的研制和应用

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立体选择性还原的硼试剂及其在手性药物合成中的应用

2008 年第28 卷有机化学Vol. 28 2008 第6 期937～945 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 6 937～945综述与进展立体选择性还原的硼试剂及其在手性药物合成中的应用蔡正艳周伟澄上海医药工业研究院创新药物与制药工艺国家重点实验室上海200437 摘要硼试剂在药物化学合成中广泛应用. 综述了可参与立体选择性还原反应的手性硼试剂、烷基硼试剂和硼氢化钠衍生物在手性药物合成中的应用并讨论这些试剂用于工业化生产的潜力. 关键词硼试剂立体选择性手性药物Application of Some Boron Reagents to Stereoselective Reduction in Synthesis of Chiral Drugs CAI Zheng-Yan ZHOU Wei-Cheng State Key Laboratory of New Drug amp Pharmaceutical Process Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry Shanghai 200437 Abstract Boron reagents have been applied widely to the synthesis of chiral drugs. This paper reviews the recent applications of chiral boron reagents alkyl boranes and the derivatives of sodium borohydride to chiral drug synthesis via the stereoselective reduction of ketones to chiral alcohols. The potential of these boron reagents for industrialization is discussed. Keywords boron reagent stereoselectivity chiral drug 通过硼试剂的参与实现特定构型手性化合物的合1 手性硼试剂成是获得高光学纯度化合物的一种重要途径. 硼试剂参与的立体选择性还原反应已被广泛应用于手性药物 1.1 手性恶唑硼烷及其中间体的合成中如目前全球年销售额达数十亿美手性恶唑硼烷是手性氨基酸配体与硼烷形成的络元的他汀类降血脂药物通过阻断胆固醇肠吸收的降血合物溶解性好. 目前应用较多的是33-二苯基-1H3H-脂药依替米贝Ezetimibe 化疗止吐药阿瑞匹坦四氢吡咯并12-c1.3.2恶唑硼烷CBS 1和1-甲基-33-Aprepitant 具有抗菌和抗肿瘤作用的甾体类化合物角二苯基-1H3H- 四氢吡咯并12-c1.3.2 恶唑硼烷鲨多胺Squalamine以及作用于细胞微管的新型抗肿瘤MeCBS 2 CBS 由发明人Corey Bakshi 和Shibata 的药物埃坡霉素Epothilone等. 本文综述了近年来应用较第一个字母组成.广的、用于立体选择性还原前手性酮制备手性醇的硼试CBS 1和MeCBS 2的合成方法见Scheme 1 以剂: 手性硼试剂、烷基硼试剂和硼氢化钠衍生物的制备R/S-脯氨酸3为原料将氨基和羧基保护后与格氏试方法及其在药物合成中的应用. 剂反应再脱去保护基得关键中间体R/S-αα-二苯基- E-mail: Received June 6 2007 revised September 19 2007 accepted November 8 2007. 938 有机化学Vol. 28 20082-吡咯烷基甲醇41. 4 与BH3THF 在加热、加压条件高. 由于手性恶唑硼烷能催化还原多种底物立体选择下反应得到1. 4 与甲基硼酸反应制得2. 1 和 2 相比较 2 性好产物的构型可以预测产物易于分离纯化且中催化的还原反应立体选择性较高且对空气和湿度不敏间体 4 易回收因此在手性药物的不对称合成以及工业感易于保存和使用. 化生产中得到了广泛的应用. 地诺帕明Denopamine13 、异丙基肾上腺素Isoproterenol 14、沙美特罗Salmeterol 15、福莫特罗Formoterol 16等β 肾上腺素受体激动剂是以一对消旋体上市随着对这些药物的深入研究发现R 型异构体的活性比S 型异构体强. Corey 等研究了R 型异构体的合成方法其关键步骤是采用R 型的手性恶唑硼烷19 20 或21 催化2-卤代-取代苯乙酮17与BH3THF 的立Scheme 1 体选择性还原反应得到R-2-卤代-1-取代苯基乙醇18. 18 再经后续反应可分别制得R-地诺帕明13 手性恶唑硼烷类催化还原反应的机理2如Scheme 2 97 ee 值5 R-异丙基肾上腺素14 96 ee 值6 R-所示: 等物质的量的BH3 从S-RCBS-恶唑硼烷5空间沙美特罗15 94 ee 值7和RR-福莫特罗16 94 ee位阻较小的一面与恶唑硼烷的氮原子配位快速形成值8 Scheme3.CBS-BH3 配合物6 恶唑硼烷上的硼原子以对BH3 分子依替米贝Ezetimibe 22是阻断胆固醇肠吸收的降顺式的方向与前手性酮7 配位形成两种可能的结合方血脂药物临床上多与他汀类降血脂药物构成复方发式: 8a 和8b. 在8b 结构中硼原子和酮的较大取代基苯挥更好的降血脂作用. 依替米贝的合成方法一直是研究基以反式位置定位空间位阻小因此8b 为主要的结热点其结构中有 3 个手性碳原子其中带羟基的S 型合方式. 8b 结构中BH3 的氢经过六元椅式过渡态发生手性碳原子就是通过手性硼试剂参与的还原反应获得.分子内氢转移形成加氢产物10 最后生成手性二级实验室合成依替米贝时Wu 等9 用R-MeCBS 催化醇-硼烷配合物11 并释放出6 进入下一轮的催化循环BH3Me2S 和3-5-对氟苯基-5-氧代-戊酰基-4-苯基恶唑11 水解脱硼后制得手性醇12. 烷-2-酮23的立体选择性还原反应制得相应的S 型仲手性恶唑硼烷类可催化苯乙酮类似物特别是苯环醇24 收率95 de＞98 仲醇中间体再经缩合、成环上带吸电子基的底物、芳杂酮3、αβ-烯酮、αβ-炔酮或等反应制得依替米贝. 在生产公斤级别的依替米贝时大位阻的脂肪酮与BH3 的还原反应4 收率和ee 值均较Scheme 2 No. 6 蔡正艳等：立体选择性还原的硼试剂及其在手性药物合成中的应用939 Scheme 3Fu 等10也采用R-MeCBS 作催化剂用BH3THF 代替成的甾体类化合物已进入抗肿瘤的II 期临床研究. 其污染环境的BH3Me2S 进行还原反应反应的立体选择中R- 烯丙醇27 的合成也采用R-MeCBS 催化性与BH3Me2S 相当de＞95 还原剂用量减少至底物BH3THF 和αβ-烯酮28的立体选择性还原反应制得11的0.5～0.6 倍. 此外发现BH3THF 溶液如含有稳定剂收率89 95 ee 值14 Scheme 5.硼氢化钠1213 会降低反应的区域选择性和立体选择性此时可用对甲苯磺酸3分解硼氢化钠提高反应的立体选择性. 上述方法不足的是还原剂BH3THF 活性高需要使用特殊的设备. 因此Bertrand 等11直接用二乙基苯胺硼烷BDEA 由NaBH4、二乙基苯胺和硫酸二甲酯原位制得代替BH3THF 作还原剂在R-MeCBS催化下成功地将底物酮还原de 值为98副产物25 含量＜1 Scheme 4. Scheme 5 1.2 α-蒎烯类硼试剂α-蒎烯类硼试剂由＋或－-α-蒎烯与硼烷反应制Scheme 4 得.常用的有二-3-蒎基硼烷Ipc2BH 29和氯代二-3- 蒎基硼烷Ipc2BCl 30. 角鲨多胺Squalamine 26是一新的抗肿瘤血管生940 有机化学Vol. 28 2008 －-Ipc2BCl或S-MeCBScat./BH3THF 还原芳酮36 制得20 见Scheme 8. 实验发现当催化剂S- MeCBS 的用量为20～55时BH3THF 还原芳酮36 的立体选择性较高所得R 型中间体35 的ee 值＞98.5 但含有3 ～10 的烯烃还原产物37. 当用 1 equiv. Brown 等以光学纯度为84～94的α-蒎烯31为－-Ipc2BCl 还原芳酮36 时产物35 的ee 值为97.8原料与BH3THF 或BH3Me2S 发生硼氢化反应放置37 含量＜1. Shinkai21用原位合成的－-Ipc2BCl由α-结晶制得Ipc2BH 收率80～90 99 ee 值. 赵德杰蒎烯与氯硼烷二甲硫醚络合物制得作还原剂还原36等1516对上述方法进行改进采用光学纯度只有40～制备得到公斤级别中间体35收率87.1 99.5 ee 值.50的国产α-蒎烯为原料通过硼氢化/两次原位重结晶方法制得高光学纯度的Ipc2BH 97.2 ee 值. Ipc2BCl可由Ipc2BH 与HCl 气体反应制得也可由α-蒎烯与氯硼烷二甲硫醚络合物ClBH2SMe2 由硼烷和三氯化硼制得直接反应制得1718 Scheme 6. Scheme 6 Ipc2BH 还原前手性酮所得的手性醇光学纯度较低.Ipc2BCl 适合用于芳基烷基酮、高位阻酮等的立体选择性还原反应产物的ee值较高. Ipc2BCl 与前手性酮的还原反应机理19见Scheme 7. 前手性酮的氧与Ipc2BCl 的Scheme 8硼配位通过刚性双六元环状过渡态32 发生分子内β R-氯乙醇中间体38 是合成β-3 肾上腺素受体抑制位的氢转移使羰基还原成醇并释放出α-蒎烯31 剂39 的关键中间体Scheme 9 Scott 等22对α-氯乙酮对产物的分离纯化造成一定的难度因此在一定程度上40 立体选择性还原制备38 的条件进行优化比较了三限制了Ipc2BCl 的工业化应用. 种还原方法: －-Ipc2BClS-MeCBScat./BH3SMe2 和酶催化法. 用－-Ipc2BCl 还原α-氯乙酮40 时所得产物38 的收率为63 光学纯度为91. 用S-MeCBS 催化还原产物ee 值较低. 用12-二苯基恶唑硼烷41代替MeCBS 催化还原反应结果较好收率67 95 ee 值.用酶Z. Bailii ATCC 38924法催化还原收率57 98 ee 值. MK-0417 42是水溶性碳酸酐酶抑制剂可降低眼内压曾经作为青光眼的治疗药物开发其手性碳原子为S 型Scheme 10. Jones 等23发现用－-Ipc2BCl 或Scheme 7 S-MeCBS cat./BH3THF都可将中间体43 还原得到S 构型的44 但用－-Ipc2BCl 还原后产物分离纯化困难L-699392 34具有拮抗白三烯受体活性可用于哮因此用S-MeCBScat./BH3THF 催化还原方法制备了喘以及相关疾病的治疗. 其关键中间体35可用No. 6 蔡正艳等：立体选择性还原的硼试剂及其在手性药物合成中的应用941 参与的不对称还原反应制备得到Scheme 12. Mackey 等25比较了恶唑硼烷催化还原和－-Ipc2BCl 还原两种方法认为－-Ipc2BCl 作还原剂还原酮49 结果较好并发现温度会影响反应的立体选择性温度升高反应时间缩短但反应的立体选择性下降降温至23 ℃反应 1 d 收率93.3 93 ee 值当温度降至－15 ℃时反应5 d 收率相似ee 值提高至97. 反应的另一产物α-蒎烯可用正庚烷多次洗涤去除. Scheme 9公斤级别的MK-0417 42 S-αα-二苯基-2-吡咯烷甲醇DPP回收率为95. Scheme 12 布林佐胺Brinzolamide 51是一种新型杂环磺胺类碳酸酐酶抑制剂可降低眼内压治疗青光眼. 其滴眼液于1998 年在美国上市商品名Azopt. Conrow等26 用＋-Ipc2BCl 作还原剂将前手性酮52 还原后环合得到S-内磺酰胺53 两步收率70～77 ee 值＞98 Scheme 13. Scheme 10 氟西汀Fluoxetine 45为临床常用的抗抑郁药物上市商品为消旋体. 在研究其对映异构体时Senanay-ake 等24用－-Ipc2BCl 还原3-苯甲酰基丙酸甲酯46得R 型内酯47 收率92 97.5 ee 值. 47 经进一步反应可得S-氟西汀Scheme 11. Scheme 13 2 烷基硼试剂13-syn-二醇的结构单元存在于许多药物中如他汀类降血脂药物. 用硼氢化钠和烷基硼试剂还原β-羟基Scheme 11 酮制备13-syn-二醇已被证明是有效的手段立体选择性高. 三乙基硼烷和甲氧基二乙基硼都是常用的烷基硼Trecetilid 48是新型III 类抗心律失常活性化合物试剂但三乙基硼烷需用空气或其它试剂活化原位生现处于临床前研究. 其关键中间体50 也是通过手性硼成反应活性更高的乙氧基二乙基硼进行反应此法重现942 有机化学Vol. 28 2008性不太稳定. 甲氧基二乙基硼已商品化立体选择性更和立体选择性syn∶anti＝99∶1.高操作简便自燃程度比BEt3 低. MeOBEt2/NaBH4 还原结果比BEt3/NaBH4 好更适合于工业化生产. 硼氢化钠和烷基硼试剂还原β-羟基酮54 的反应机理见Scheme14. 54 中的羟基与甲氧基二乙基硼结合得55 羰基的氧原子与硼原子配位羰基的双键进一步极化使羰基活化. NaBH4 提供的氢负离子进攻六元环中位阻较小的一面得到顺式二醇56. Scheme15 MeOBEt2/NaBH4 还原制备13-syn-二醇的方法也适应于其它三个全合成他汀类药物如制备阿托伐他汀60时需先合成关键中间体62. Philip 等29控制反应温度在－65～－75 ℃用MeOBEt2/NaBH4 还原S 构型的.。

间规聚丙烯过氧化物在多官能团单体存在下的交联

第17卷第6期应用化学V o l.17N o.6 2000年12月 CH I N ESE JOU RNAL O F A PPL IED CH E M ISTR Y D ec.2000间规聚丙烯过氧化物在多官能团单体存在下的交联俞　强　林明德3　龚方红　徐　青(江苏石油化工学院化工系　常州213016)摘　要　用二乙烯基苯(DVB)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDM)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TM PTM A)、异氰脲酸三烯丙酯(TA I C)作为助交联剂对间规聚丙烯(sPP)进行了过氧化物交联.结果表明,多官能团单体可以明显抑制间规聚丙烯在交联过程中的Β降解,促进sPP交联.由DVB和过氧化苯甲酰(BPO)组成的交联体系可以得到高交联度的sPP交联产物.随DVB和BPO用量增加,交联产物的凝胶含量增大.交联反应动力学研究表明,凝胶生成速率随BPO和DVB用量增加而增大,呈动力学一级反应.由凝胶生成速率与交联温度的关系曲线得到交联反应的表观活化能为6215kJ mo l.关键词　间规聚丙烯,过氧化物交联,多官能团单体,交联动力学中图分类号:O631间规立构聚丙烯(sPP)是近年来通过茂金属催化聚合得到的一种新型聚烯烃树脂,对sPP 进行交联是提高其机械强度、耐热性、耐蠕变性能的有效途径.聚乙烯的交联早已在工业上得到成功地应用.然而研究表明[1～6],聚丙烯的交联要比聚乙烯复杂的多.只有在较高过氧化物浓度(或高辐射剂量)下才能使聚丙烯形成交联,但由此伴随的严重的氧化降解反应会给交联物的性能带来十分不利的影响.采用多官能团单体作为交联助剂可以适当抑制等规聚丙烯交联过程中的降解反应并且提高交联程度[7～10],但在间规聚丙烯体系中还未见报道.本文采用4种多官能团单体作为助交联剂对sPP的过氧化物交联过程进行了研究,考察了过氧化物种类和用量、多官能团单体种类和用量、以及交联条件对交联的影响.同时对凝胶生成动力学也进行了初步研究.1　实验部分1.1　主要原材料间规聚丙烯(sPP)由F ina O il&Chem公司提供,其熔体流动速率为0143g m in(230℃, 2116kg),D SC熔点为128℃.2种过氧化物:过氧化苯甲酰(B PO)和过氧化二异丙苯(DCP),重结晶后使用,B PO的分解半衰期为113m in(135℃),DCP的分解半衰期为315m in (160℃).使用4种多官能团单体作为交联助剂:二乙烯基苯(DVB)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDM)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TM PTM A)、异氰脲酸三烯丙酯(TA I C),均为工业品.抗氧剂为Irganox1010.1.2　物料混合与交联将多官能团单体、过氧化物和抗氧剂1010按一定配比称量后加入适量的丙酮进行溶解,与sPP进行充分的混合,待丙酮挥发后在室温下真空干燥8h.交联在25t平板硫化机中进行.DCP交联样品的交联温度为160℃,B PO交联样品则在135℃下进行交联.交联时间控制在交联温度下过氧化物分解半衰期的8～10倍左右.在交1999212216收稿,2000204205修回联动力学的研究中,反应时间随样品交联程度的变化而定.凝胶含量的测定参见文献[7].2　结果与讨论2.1　多官能团单体存在下sPP 的过氧化物交联分别选择DVB ,TM PTM A ,TA I C ,EGDM 作为多官能团单体交联助剂,B PO 和DCP 作为有机过氧化物组成sPP 交联体系,交联后凝胶含量的变化如图1a 、1b 所示.从图中可以看出,单独使用过氧化物交联sPP 时,在远高于通常化学交联的过氧化物用量下还没有凝胶生成,B PO 交联体系的凝胶点约为0125m o l kg ,而DCP 交联体系的凝胶点高达0135m o l kg ,过氧化物用量超过凝胶点后,凝胶含量开始随过氧化物浓度的增加而上升.聚丙烯的这种交联行为主要是由于聚丙烯大分子在过氧化物作用下生成的大分子自由基不稳定,极易发生Β降解所致.尽管大分子自由基之间可以通过双基偶合形成交联结构,但是由于Β降解的趋势比较严重,因此在较低过氧化物用量下,sPP 交联程度很低甚至不交联[1～4].当大分子自由基浓度增加到一定程度后,大分子自由基之间双分子偶合反应的机率增大,交联开始形成,并且随过氧化物用量增加,凝胶含量提高.至于B PO 交联体系的凝胶点比DCP 交联体系低得多,这与两种过氧化物的分解速率有关[2].B PO 是一种高活性过氧化物,在交联条件下它的分解比DCP 快得多,过氧化物快速分解在短时间内可以形成较多的大分子自由基,有利于聚合物自由基的双基偶合,使凝胶较早生成.F ig .1　P lo ts of gel con ten t of cro sslinked sPP vs (a )BPO and (b )DCP in the p resence of differen t coagen ts1.DVB ;2.EGDM ;3.TM PTM A ;4.TA I C ;5.E M PT Y ;m (coagent ) m (sPP )=7100;C ro sslink ing conditi on :a .135℃,20m in ;b .160℃,30m in在交联过程中加入多官能团单体的实验结果表明,4种多官能团单体均具有促进交联的作用,凝胶点几乎降低为零.而且随过氧化物用量增大,样品的凝胶含量明显提高.这些多官能团单体对sPP 交联的促进作用,一方面通过与聚丙烯大分子叔碳自由基加成形成较为稳定的新自由基,延缓聚丙烯链的断裂[1,3],另一方面它们都带有多个双键,可以通过与大分子自由基的反应形成交联点,从而促进交联,提高交联效率.4种多官能团单体中DVB 对s 2PP 交联的促进作用比较明显.在sPP DVB B PO 交联体系中,当B PO 用量为01124m o l kg 时,交联产物的凝胶含量可达70%以上.这可能是DVB 与sPP 有较好的相容性,同时DVB 分子体积相对较小,与大分子自由基的反应更加容易进行.固定B PO 用量,对不同DVB 用量下的交联sPP 凝胶含量进行测定,结果如图2所示,由526第6期俞强等:间规聚丙烯过氧化物在多官能团单体存在下的交联 F ig .2　Influence of DVB on sPP gel con ten tC ro sslink ing conditi on :135℃,20m in BPO(mo l ・kg -1):a .0.124;b .0.0826;c .0.0413图2可以看出,随DVB 用量增加,交联产物的凝胶含量随之增大.这是因为DVB 浓度增加后与sPP 大分子自由基反应的几率增大,使得大分子自由基发生Β降解的几率相应地减少;另一方面,DVB 本身的聚合也随浓度的增加得到加强,聚合形成的微网络结构更容易捕捉大分子自由基.这两个因素使得交联产物的凝胶含量明显上升.当DVB 用量达到较高值后,凝胶含量的增加趋势有所放慢.2.2　抗氧剂在sPP 交联过程中的作用在有氧存在下进行sPP 过氧化物交联时,氧化反应会对聚合物主链降解起到促进作用.为了抑制氧化降解,在交联配方中加入了抗氧剂1010.一般认为,交联体系中的抗氧剂在抑制氧化降解反应的同时也会对交联反应产生不利的影响.酚类抗氧剂主要含有—O H 基团,该基团在交联反应中会优先与过氧化物自由基结合,降低引发剂自由基的浓度,影响交联效果.但是从实验结果来看,适当的抗氧剂用量对交联反应有利.说明少量加入抗氧剂可以抑制降解反应,但当抗氧剂用量较多时,交联反应也会受到抑制,使凝胶含量下降.2.3　交联温度的影响交联条件的选择应考虑到聚合物的熔融状态以及过氧化物的分解速率.我们以过氧化物半衰期的10倍作为交联时间,考察了交联温度对sPP 凝胶含量的影响.在sPP 熔融温度以上进行过氧化物交联,凝胶含量随温度的变化比较平缓.这可能是由于交联温度升高后,过氧化物热分解加快所产生的自由基浓度提高对交联的促进作用,与较高温度下分子链的Β降解作用相互抵消所致.至于125℃下交联时凝胶含量的明显降低,一方面与此时过氧化物分解速率较低,导致较低的自由基浓度不利于双基偶合有关,更重要的是温度降到熔融温度附近,体系的粘度急剧上升,致使大分子自由基迁移速率和DVB 扩散速率大幅度下降,这两方面的原因均使大分子自由基的偶合反应受到影响,导致交联程度明显下降.F ig .3　P lo ts of gel con ten t vs cro sslink ing ti m e 145℃,BPO =0.124mo l kg DVB(mo l ・kg -1):a .0.115;b .0.230;c .0.384从图3可以看出,交联初期凝胶含量随时间迅速增长,2至4m in 就达到较高水平,随后凝胶含量的增加逐渐趋于平缓,另外随DVB浓度增加,平衡凝胶含量增大.在135和155℃条件下交联也给出了相似的凝胶含量与交联时间关系曲线(图略).由反应初期凝胶含量与交联时间曲线的起始斜率可计算出凝胶生成速率.凝胶生成速率随DVB 浓度的增大而增大,并且呈较好的线性关系(图略).不同温度和不同B PO 用量下凝胶含量与交联时间关系曲线(图略)与图3基本相似:凝胶含量在反应初期随反应时间迅速增加,随B PO 浓度的增大平衡凝胶含量增加.由凝胶含量对交联时间曲线的起始斜率,也可以得到凝胶生成速率与B PO 用量的线性关系(图略).626应用化学第17卷　上述讨论表明sPP 凝胶生成速率分别与DVB 浓度和B PO 浓度成一级反应,以凝胶生成速率的自然对数对温度的倒数作图,根据A rrhen iu s 关系,从直线斜率就可以计算出不同B PO 用量下交联反应的表观活化能E a 为6215kJ m o l ,不同DVB 用量下反应活化能的数值也基本相同.该活化能数值比单独使用过氧化物交联sPP 的反应活化能(12716kJ m o l )明显降低[6],也表明了多官能团单体对sPP 过氧化物交联的促进作用.参　考　文　献　1　Bo rsig E ,F ieflerova A ,L azar M .J M acro m ol S ci Che m ,1981,A 16:513　2　Chodak I ,L azar M .A ng e w M ak ro m ol Che m ,1982,106:153　3　Chodak I ,L azar M .J A pp l P olym S ci ,1986,32:5431　4　Bo rsig E ,F iedlerova A ,R ych la L ,et a l .J A pp l P olym S ci ,1989,37:467　5　Chodak I ,Zi m anyova E .E u r P olym J ,1984,20:81　6　Yu Q ,Zhu S P .P olym er ,1999,40:2961　7　L azar M ,R ado R ,R ich ly J .A d v P olym S ci ,1990,95:149　8　Barton J ,Pavlinec J .P laste K au tsch ,1968,15:397　9　Chodak I ,Fab ianova K ,Bo rsig E ,et a l .A ng e w M ak ro m ol Che m ,1978,69:107　10　Saw asak i T ,N o jiri A .R ad ia t P hy s Che m ,1988,31:877Perox ide Crossli nk i ng of Synd iotactic Polypropylenei n the Presence of Polyfunctional M onom ersYU Q iang 3,L I N M ing 2D e ,GON G Fang 2Hong ,XU Q ing(D ep a rt m en t of Che m ica l E ng ineering ,J iang su Institu teof P etroche m ica l T echnology ,Chang z hou 213016)Abstract Perox ide cro sslink ing of m etallocene syndi o tactic po lyp rop ylene (sPP )has been p erfo rm ed in the p resence of divinyl benzene (DVB ),ethyleneglyco l di m ethylacrylate (EGDM A ),tri m ethylo l p rop ane tri m ethylacrylate (TM PTM A )and triallyl isocyanuate (TA I C )as coagen ts .T he po lyfuncti onal m onom ers w ere found to p roh ib ite the therm al degradati on of sPP .T he cro sslinked sPP w ith h igher gel fracti on w ere ob tained in the system com p rised of B PO and DVB .T he gel fracti on of the cro sslinked sPP increased w ith increase in B PO and o r DVB .T he gelati on rate increased linearly w ith the concen trati on ofDVB and B PO ,fo llow ing first o rder k inetics.T he app aren t activati on energy of cro sslink ing w as 6215kJ m o l as determ ined from the relati on s betw een gelati on rate and cro sslink ing tem p eratu re .Keywords syndi o tactic po lyp rop ylene ,p erox ide cro sslink ing ,po lyfuncti onal m onom er ,k inetics 726第6期俞强等:间规聚丙烯过氧化物在多官能团单体存在下的交联。

压裂用有机锆交联剂性能研究

压裂用有机锆交联剂性能研究田军【摘要】目前我国在交联剂的应用上还比较单一,只是初步的完成了在酸性条件下植物胶的交联,但是对于多样的酸性交联剂在研制上还是有很多的困难.由于在石油开采过程中,井下的温度以及压力都比较高,研制出多样性的酸性交联稠化剂对油田开采具有重要的意义,就目前的油藏开采现状来看,低渗透油藏会是油田开采产量的主要来源,如何对这类油藏进行压裂改造是现在油藏急需研究的问题.文章从压裂液的性能和发展趋势出发,对有机锆交联剂的合成方法和性能影响因素做了有关研究.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】2页(P89-90)【关键词】油藏开采;压裂液;有机锆交联剂;性能研究【作者】田军【作者单位】奥普琦化工助剂公司黑龙江 163713【正文语种】中文【中图分类】T随着我国经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，无论是生产还是生活上对能源的需求越来越高，石油作为最主要的能源，随着不断的开采，高品位的油藏在逐渐的减少，使得低渗透油气所占的比例逐渐增加，将会成为我国未来主要的开采对象。

但是由于低渗透油气藏具有较密的岩性，较低的渗透率以及较低的产量，使得具有较大的开采难度，所以难以使工业的流油标准得到满足。

所以在对低渗透油藏进行开采时，就必须对其进行压裂改造，才能获得较高的产能。

研究发现，酸性环境可以对低渗透油气藏中的堵塞物进行溶蚀，能够溶蚀岩石和粘土。

从而使局部地层的渗透率得到提高，使裂缝的导流能力得到提升。

还有就是酸性条件下的氢离子可以置换出粘土分子中的金属离子，从而使各地层之间的分子作用力得到加强，使粘土由于负电效应引起的膨胀迁移有效的得到抑制，对稳定粘土具有重要的作用，可见制取出具有成本低、残渣少、破胶性强的酸性压裂液对低渗透油藏的开采具有重要的意义。

实现油气井的增产，水力压裂是一项重要的技术手段。

所谓的水力压裂是通过地面的高压泵组产生远远超过地层吸液能力的性能将高粘液体注入到井中，从而可以使高压在井底形成，当产生的压力超过地应力以及抗张强度以后，就会使井底附近形成裂缝。

三氯化硼生产工艺

三氯化硼生产工艺三氯化硼是一种重要的无机化工产品，广泛应用于化工、冶金、玻璃等行业。

以下是三氯化硼的生产工艺的详细介绍。

三氯化硼的生产工艺主要有两种方法：硼酸与盐酸反应法和三氯化钛与硼酸反应法。

硼酸与盐酸反应法：首先将硼酸和盐酸按一定的比例混合，反应生成硼酸盐。

然后将硼酸盐与盐酸浓缩，产生三氯化硼气体。

最后通过冷却、凝固和干燥等步骤，得到三氯化硼的固体产物。

三氯化钛与硼酸反应法：首先将三氯化钛和硼酸按一定的比例混合，反应生成氯化钛酸铵。

然后将氯化钛酸铵溶液与盐酸反应，产生三氯化钛。

最后将三氯化钛与硼酸按一定的比例反应，生成氯化硼。

最后通过冷却、凝固和干燥等步骤，得到三氯化硼的固体产物。

以上两种方法中，硼酸与盐酸反应法是比较常用的生产方法。

具体的生产工艺如下：1. 原料准备：准备所需的硼酸和盐酸，确保原料的纯度和质量。

2. 反应槽：将硼酸和盐酸按一定的比例加入反应槽中，搅拌均匀。

3. 反应：开始反应，反应温度一般控制在60-70℃，反应时间为2-3小时。

反应过程中会产生大量的热量和气体，需要进行循环冷却和排气处理。

4. 浓缩：将反应产生的硼酸盐溶液经过蒸发浓缩，浓缩至一定浓度。

然后将浓缩液以一定的速率加入浓盐酸中，产生三氯化硼气体。

5. 冷却：将三氯化硼气体通过冷却装置冷却，使其转化为三氯化硼固体。

6. 凝固：将冷却后的三氯化硼气体固化成固体颗粒。

固化过程可采用淬湿、滚筒冷却等方式。

7. 干燥：将固化后的三氯化硼颗粒进行干燥，降低其含水量。

干燥过程通常采用旋转干燥器或真空干燥器。

8. 包装：将干燥后的三氯化硼装入合适的包装袋中，进行打包封存。

以上就是三氯化硼的生产工艺的详细介绍，根据具体工艺条件的不同，生产过程中可能还需要进行中间处理步骤和后续处理步骤。

pva用有机金属交联剂

pva用有机金属交联剂PVA（聚乙烯醇）是一种常见的合成聚合物，具有优异的物理性质和化学稳定性。

然而，为了进一步提高PVA的性能，有机金属交联剂被引入其中。

有机金属交联剂是一种能够与PVA分子中的羟基反应形成化学键的化合物。

本文将探讨PVA使用有机金属交联剂的优势、应用领域以及相关的研究进展。

PVA使用有机金属交联剂可以显著提高其力学性能。

PVA本身是一种柔软的聚合物，而有机金属交联剂的引入可以增加PVA分子链之间的交联点，从而提高其强度和刚性。

这使得PVA在工程领域中具有更广泛的应用，例如制备强度较高的纤维材料、增强剂和复合材料。

有机金属交联剂还可以改善PVA的热稳定性和耐化学性。

PVA在高温下容易分解，而有机金属交联剂的引入可以形成稳定的交联网络，从而提高PVA的热稳定性。

此外，交联结构还可以阻碍溶剂和化学物质的渗透，使PVA具有更好的耐化学性能。

PVA使用有机金属交联剂还可以改善其溶解性和加工性能。

PVA是一种水溶性聚合物，但在有机溶剂中的溶解度较低。

通过引入有机金属交联剂，可以改善PVA在有机溶剂中的溶解性，从而扩大其应用范围。

同时，交联结构还可以提高PVA的熔融流动性，使其更易于加工成各种形状的制品。

有机金属交联剂在PVA的应用领域非常广泛。

例如，在纺织工业中，PVA可以与有机金属交联剂反应形成交联纤维，从而制备出具有优异力学性能的纺织品。

在涂料工业中，PVA可以与有机金属交联剂共混形成交联结构，提高涂料的附着力和耐久性。

此外，PVA也被广泛用于制备高吸水性树脂、医用材料和电子器件等领域。

近年来，对PVA使用有机金属交联剂的研究也在不断深入。

研究人员通过改变有机金属交联剂的结构和添加剂的含量，探索了不同条件下PVA交联结构的形成机制和性能表现。

此外，还有学者将有机金属交联剂与其他功能性添加剂相结合，进一步提高了PVA的性能。

这些研究为PVA使用有机金属交联剂的应用拓展提供了新的思路和方法。

超交联有机聚合物的合成及其吸附性能应用进展

第50卷第12期辽宁化工 Vol.50，No. 12 2021年12月 Liaoning Chemical Industry December，2021基金项目：四川省水产局水产养殖业污染物产量调查（项目编号：80303-AHW013）。

收稿日期： 2021-09-27 作者简介：李漂洋（1996-），女，四川省成都市人，在读硕士，2022年毕业于成都理工大学化学专业，研究方向：超交联有机聚合物吸附环境中污染物。

通信作者：胡晓荣（1965-），女，教授，博士，研究方向：环境分析化学方向。

超交联有机聚合物的合成及其吸附性能应用进展李漂洋，饶丹梅，胡晓荣（成都理工大学材料与化学化工学院，四川成都 610059）摘要：基于傅克烷基化反应合成的超交联有机聚合物因其具有孔径大小易调控、比表面积大、物理化学性质稳定等优点，因而被广泛用于吸附各种物质。

综述了超交联有机聚合物的三种常用合成方法，并总结了超交联有机多孔材料对二氧化碳、水中有机污染物、重金属离子以及复杂基体中污染物的吸附性能最新研究进展。

关键词：超交联；有机聚合物；多孔材料；吸附性能中图分类号：TQ424 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2021）12-1830-03多孔材料经历了从无机多孔材料，如沸石分子筛和活性炭；到有机-无机杂化多孔材料，如金属有机骨架化合物（MOFs ）[1]；有机多孔材料，如多孔有机聚合物（POPs ）的演变。

其中POPs 是通过共价键连接而成的聚合物网络，具有较高的比表面积与孔隙率[2]，按其合成方法和结构特点可分为：自具微孔聚合物（PIMs ）[3]，超交联聚合物 ( HCPs)[4]，共价有机网络 (COFs)[5]等。

其中超交联聚合物HCPs 是一类基于傅克烷基化反应制备的新型有机多孔材料，其高度交联的特性使HCPs 的孔径不易坍塌，且具有较高热稳定性。

同时，由于超交联反应选择的芳香单体空间体积小，单体间交联后能显出较多的微孔结构，因而具有巨大的比表面积，具有良好的吸附性能[6]。

[2017年整理]硼酸酯在水基切削液中的应用

硼酸酯在水基切削液中的应用1 引言近年来，随着切削加工方式的不断改进，与之配套的切削液也不断更新换代，综合性能不断改善。

由于工业中“低能耗，低成本，低公害"的要求，水基金属切削液有了长足的发展。

硼酸酯作为一种重要的多功能环保型添加剂常常作为润滑剂、表面活性剂、防锈剂和杀菌剂等被广泛应用于水基金属切削液中。

2硼酸酯的性质硼酸分子式为H3BO3，是一种无机酸，由于其结构单元是平面三角形，每个硼原子以SP2杂化与氧原子结合，硼仍是缺电子，因此易与有机化合物中的羟基发生反应(脱水后形成硼酸酯)，可形成硼酸单酯、双酯、三酯及四取代螺环结构。

硼酸酯的制备工艺简单，原料易得，生产中基本无三废产生。

具有良好的润滑、防锈、杀菌等性能，而且对人体无毒害作用，是一种理想的绿色环保型添加剂。

3硼酸酯在水基切削液中的应用3．1极压润滑剂目前水基切削液中仍在使用的极压润滑剂主要是含硫、磷、氯的化合物，如硫化烯烃、硫化动植物油、硫脲、磷酸酯、氯化石蜡等。

此类添加剂在高温下与金属表面发生化学反应生成化学反应膜，在切削中起极压润滑作用。

但是，对环境有污染，对操作者有害。

随着人们环保意识的加强，现在已限制使用此类添加剂，国内外正在着手研究其替代物。

有机硼酸酯是新型的极压润滑添加剂，它的作用机理是其摩擦表面形成了物理(或化学)吸附膜，及由于硼酸酯水解作用或与添加剂发生摩擦化学反应产生诸如H3BO3、B203等构成的非牺牲性沉积；几种膜的共同作用有效提高了水基切削液的摩擦学性能。

有机硼酸酯油膜强度高，摩擦系数低，具有良好的减摩抗磨性能，而且和密封材料有良好的相容性，对人体无毒害作用，是一种理想的绿色环保型添加剂，近年来受到越来越广泛的重视。

采用硼酸与有机醇胺(CH2CH20)nNH2(n=1，2，3)合成的硼酸酯，含有硼、氮两种极压活性元素，在边界润滑过程中，摩擦金属表面上发生化学反应生成边界润滑膜起润滑作用。

其极压抗磨性、反应活性、防锈性均提高，且水解安定性好。

有机铬交联剂YHYJ-Ⅱ的研究与评价

表２基础配方产品交联性能
是７９～。
３２３络舍反应介质的选择（．．见表５）
初始粘度，Ｐ．交联剂产品状态ｍａｓ
凝胶形成情况
有机铬交联剂的合成过程属液相反应，独使单用水作溶剂存在两点问题，一方面，化铬低温下氯铬充分溶解，以利反应的顺利进行；一方面，另单
强度代码
凝胶名称
对应强度描述
产品的储存。本工作采用氯化铬制备ＹＹ一１型有机铬ＨＪＩ交联剂，影响交联剂合成的因素进行了讨论。对
Ａ２Ｂ４ｃ６Ｄ８
非测凝篁藩赛ｌ探性胶蓠喾誊湘高动凝霪蠢度高聚流眭胶蒸略于合流性胶震籍；分动凝蔷蚕嚣凝中流凝蒙勇嚣等动胶麓
Ｇ１中等形变不流动凝胶翻转时只能济４汪唰豫瓶的中部Ｈ１轻微形变不流动凝胶翻转盹只有凝咬表面发生形变６
机配位体的铬交联剂稳定性提高，而且可形成多核络离子，单位交联点的交联强度大为增加，而使从提高了交联凝胶的耐温性。在有机铬交联剂ＹＹ一ＨＪ Ⅱ中，配位体和铬同时竞争与聚合物的反应，有机铬本身的稳定性提高，够与聚合物反应的离子数能
ｄｉ０３６／ｉｎ１０ — ２７０２０．１ｏ：．９９ｊｓ．８１６．１．１４１．ｓ０２０
中图分类号：Ｑ６．Ｔ２６２

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1999年6月25日Oilfield　Chemistry25June1999

文章编号:1000Ο4092(1999)0220125203

新型有机硼交联剂SL2OBC22的研制和应用Ξ

李爱山1,孟祥和1,秦利平1,马　收1,宋长久1,隋　文1董保春2,李成林2,王建军

(1.胜利石油管理局采油工艺研究院,山东东营257000;2.胜利石油管理局井下作业公司,山东东营)摘要:本文简介了有机硼交联剂SL2OBC22的合成和物理特性,报导了用SL2OBC22交联的两种羟丙基瓜尔胶水基压裂液的粘温性和流变特性。用该交联剂交联的羟丙基瓜尔胶压裂液粘度高、摩阻低,用EB21微胶囊破胶剂在6—8

小时之内即可迅速破胶,破胶液化彻底。通过四口油井的井例介绍了该交联剂在胜利油田的良好应用效果。关键词:有机硼交联剂;羟丙基瓜尔胶/有机硼水基压裂液;研究与开发;胜利油田中图分类号:TE357.12:O627.31 文献标识码:A

有机硼交联剂SL2OBC22是水基压裂液中所用的关键添加剂之一。在水基压裂施工中,交联剂的好坏决定施工的成败和施工过程中摩阻的大小。在胜利油田,1995年以前所用的水基压裂液交联剂主要是硼砂和有机锆、有机钛。这些交联剂同有机硼相比,有明显的不足之处。硼砂交联的水基压裂液摩阻大、耐温性不好,不能用于深井的压裂。有机锆和有机钛交联的水基压裂液耐温性比较好,但是由于交联反应是不可逆的,在油管中高速剪切条件下压裂液粘度变小,在油层内粘度不能恢复,影响其悬砂性能[1,2]。为此,我们研制了有机硼交联剂SL2OBC22。该交联剂交联的羟丙基瓜尔胶水基压裂液耐温性能好,延迟交联,交联时间在1.5—6min之间可调,摩阻低,仅相当于清水摩阻的25%—30%,

现场施工操作简便。目前,该交联剂已在胜利油田11口井上进行了现场试验,施工成功率100%。

1　有机硼交联剂SL2OBC221.1　主要技术指标有机硼交联剂SL2OBC22的主要成分是有机硼,外观为棕红色液体,有效成分为60%,25℃时的密度在1.09—1.15g/cm3,pH值在9—10,凝固点-15℃,产品性能稳定,长时间放置时不析出固状物。该产品可以与清水以任意比例混合,在现场可以稀释后使用,也可以用小泵直接泵入混砂车。SL2OBC22由胜利石油管理局井下作业公司防膨液厂生产。1.2　合成方法有机硼交联剂SL2OBC22主要由硼酸、碱和添加剂反应而成。在反应釜中按配方依次加入清水、硼酸及相应的化学添加剂,在70—90℃反应1小时,然后用氢氧化钠将pH值调到9—10即得到有机硼交联剂SL2OBC22产品。2　SL2OBC22交联羟丙基瓜尔胶压裂液的性能2.1　压裂液粘度随剪切时间的变化和流变参数在SL2OBC22交联的羟丙基瓜尔胶压裂液中,所用的羟丙基瓜尔胶有两种。一种是东营油田化学联营公司生产的金岭牌羟丙基瓜尔胶,在本文中记为HPG1,另一种是加拿大Fracmaster公司在胜利油田压裂时使用的美国Clearwater公司的产品,牌

Ξ收稿日期:1998Ο07Ο17;修改日期:1998Ο08Ο04;1998210216。

作者简介:李爱山(1964-),男,工程师,1987年毕业于山东聊城师院化学系,获学士学位,1993年毕业于中国科技大学高分子专业,获硕士学位,通讯地址:257000山东东营五台山路南首胜利石油局采油工艺研究院油层改造所。© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

号为W215,在本文中记为HPG2。将HPG1按0.5%的浓度、HPG2按0.45%的浓度,分别在混调器中加水配好,在室温下溶胀4小时,得到基液。然后将SL2OBC22按0.3%的浓度加入HPG基液中,

用玻棒搅匀,用RV20粘度计在120℃测定粘度随时间和剪切速率的变化。测试时使用同一个压裂液样。先在120℃、170s-1的条件下剪切2小时,定时记录粘度,结果见表1。接着从低到高改变剪切速率,测定120℃时粘度随剪切速率的变化,结果见表2。

表1　压裂液的粘度随剪切时间的变化(120℃,170s-1)

时间(min)粘度(mPa・s

)

HPG1HPG2

0576579

156436333057052145505489604274307537034590322307105288268120270230

表2　压裂液的粘度随剪切速率的变化3

(120℃)剪切速率(s-1)粘度(mPa・s

)

HPG1HPG2

48.26576.7533.4

101.1387.8365.8150.8278.8243.3226.7254.4228.6303.8190.3183.1355.2151.6144.6431.6135.4119.6508.4117.698.83压裂液试样已在120℃、

170s-1下剪切2h。

利用表2表观粘度和剪切速率数据及实测的相应剪切应力数据,按幂率流体数学模型进行计算,得到HPG1/SL2OBC22压裂液的稠度系数K=8.964

Pa・sn,流态指数n′=0.3125;HPG1/SL2OBC22压裂液的稠度系数K=8.324Pa・s

,流态指数n′=0.2968。同时作了粘度恢复实验,包括冷却后再升温重新测试和剪切速率由小到大再到小条件下的测试,所得数据的一致性很好。这说明测试过程中热降解和剪切降解对粘度的影响基本上可以忽略。从表1和表2的实验数据可以看出,SL2OBC22交联的羟丙基瓜尔胶压裂液在120℃、170s-1的条件下仍有较高的粘度,在120℃高温条件下良好的悬砂、造缝能力是有保障的。2.2　SL2OBC22的延迟交联作用和pH值对延迟时间的影响SL2OBC22将羟丙基瓜尔胶交联而形成冻胶压裂液的过程是延迟作用的。延迟时间的长短由pH值决定,羟丙基瓜尔胶基液的pH值越高,延迟时间越长。表3为HPG1基液的pH值与延迟时间(即交联时间,此时间后冻胶可挑挂)的对应关系。基液pH值用适量的碳酸钠或氢氧化钠溶液调节。表3　HPG1基液的pH值对延迟时间的影响基液pH值9.09.510.010.511.012.012.5延迟时间(s)304560120150270300施工井的井深及排量不同,所需要的延迟时间不同。根据表3中pH值与延迟时间的关系,配制不同pH值的基液,便可以得到不同延迟时间的压裂液。这样,既可以保证施工的成功率,又可以使施工摩阻降到最低。在现场施工时,对于井深不超过3500m的井,设计的延迟时间在2min左右,即HPG基液的pH值在10.5左右。现场施工经验表明,这种延迟方法在降低施工摩阻方面是十分有效的。根据两口压裂施工井的实测结果,HPG/SL2OBC22压裂液的摩阻仅为清水摩阻的25%—30%。2.3　破胶液化性能在现场应用中,为了既保证施工过程中HPG/SL2OBC22冻胶压裂液的悬砂性能好、砂比高、造缝能力强,又加快压裂液的破胶液化,减小压裂液对地层的伤害,选择了微胶囊破胶剂EB21。现场施工结果表明:从注入前置液时就开始加微胶囊破胶剂,在6—8小时之内压裂液即可完全破胶液化。在室内实验中,含0.5%HPG1、0.3%SL2OBC22、0.03%EB21的压裂液,在90℃下破胶时间为6小时,破胶液粘度仅为1.25mPa・s。2.4　滤失性能

在室内用Baroid高温高压滤失仪,在120℃、3

MPa压力下恒温时间1小时,测得0.5%HPG1/0.3%SL2OBC22冻胶压裂液的滤失系数较小,仅为4.25×10-4m/min∀−,这可以保证该压裂液具有很强的造缝能力。

3　现场应用自1998年4月有机硼交联剂SL2OBC22投入现场应用以来,已经进行了11口井的压裂施工,施工成功率为100%。所用压裂液除含有HPG1、SL2OBC22、EB21外,还含有粘土稳定剂SL2P,杀菌剂S100,助排剂MAN。施工井的深度均在3000m以上,其中最深的井为夏90井,压裂层位为3683—3693.7m。最高砂液比70%,平均砂液比为40%。压裂后有6口井自喷生产。表4是有代表性的几口

井的施工参数。参考文献:

[1]赵以文.油田化学,1993,10(2):124-129.

[2]SPE12923.

表4　几口井的压裂施工参数和压裂后产量井　号压裂层位(m)HPG1(%)OBC22(%)成胶时间(min)最高砂液比(%)加砂量(m3)产油量(t/d)

压裂前压裂后夏90　3683-3693.70.550.32.5259探井9

桩232112133616.5-3732.70.500.32.055290.913

史112293192.6-3222.50.500.32.07017.4新井24

史112283264.8-3273.60.500.32.06012.36新井30

ORGANICBORATESL2OBC22ANDSL2OBC22CROSSLINKEDHYDROXYPROPYLGUARHYDROFRACTURINGFLUID

LIAiΟShan1,MENGXiangΟHe1,QINLiΟPing1,MAShou1,SONGChang2Jiu1,SUIWen1,DONGBao2Chun2,LiCheng2Lin2,WANGJian2Jun2(1.ResearchInstofOilRecoveryandProduction,ShengliPetroleumAdministrativeBureau,Dongying,Shandong257000,China;2.

DownholeTechnolgiesCompany,ShengliPetroleumAdministrativeBureau,Dongying,Shandong,257026,China)

Abstract:Inthispaper,thesynthesisandtechnicalcharacteristicsofcrosslinkerforhydrofracturingfluid(HFF),organicborateSL2OBC22,ispresentedbriefly,andthebasicperformancepropertiesandfieldusesin11wellsofHPG/SL2OBC22HFFsaredescribed.ForgelledHFFs,highviscosityat120℃andlowviscositylossduringshearingin2hrsat120℃areobserved.WithencapsulatedgelbreakerEB21thegelledHFFsbreakdowncompletelyin6-8hrsat90℃.