专利名称：硫甘油衍生物及其在光学材料中多硫化物组合物的应用的制作方法
多硫化物组合物的应用发明背景本发明针对硫甘油衍生物及其制备，该衍生物可用于诸如透镜的光学材料。
与传统的玻璃透镜相比，作为眼镜及照相机的塑料透镜应用更日益广泛，因为它重量轻、经久耐用、可染色及易加工。适宜于生产光学透镜的树脂组合物必须具有某些特性，包括折射率高，表面精度高，分散性低和耐热、抗冲击及抗擦伤性能好。通常将碳酸二甘醇双(烯丙基)酯(DAC)和聚碳酸酯用于塑料透镜。但是，由DAC制备的透镜，其折射率低于同样总厚度用玻璃制备的透镜，而不好用。
美国专利US 4，775，733及5，191，055披露一种由二甲苯基二异氰酸酯化合物与聚硫醇化合物间的一种聚合物制备聚氨酯透镜，具有比由DAC制备的透镜更高的折射率。但是这样的透镜一般耐热性差，使之在热处理过程中不能采用高温。
因此，需要开发出能用于制备光学材料、无上述缺点、且机械及加工性能良好的组合物。
发明综述本发明克服了已有技术存在的问题，提供了新的硫甘油衍生物、其生产方法和由这类化合物制备的光学材料。该硫甘油中的硫浓度比常规用于光学材料的化合物的高，因而折射率高，而未损及诸如易加工性等重要性质。
发明详述硫甘油(HSCH2CH(OH)CH2OH)和1，3-二巯基-2-丙醇是本发明化合物的基础。它们易于与其中n为1至5的通式为HS(CH2)nCOOH一般巯基酸，包括与巯基乙酸及3-巯基丙酸等进行酯化，形成具有以下通式的化合物
其中X为-SH或 和n为1至5。本领域技术人员都可理解，随着巯基酸的链长度增加(如n从1增至5，或5以上)，组合物中硫含量会降低，从而致使所得衍生物的折射率下降。因此，特别优选用巯基乙酸，尤其用两价的巯基乙酸进行酯化，得到具有下述通式的硫甘油双巯基乙酸酯(TGBMA) 此外，所得的TGBMA可进一步加以氧化，诸如用过氧化物或其它本领域技术人员所熟知的适宜氧化剂加以氧化，获得各种等级的二硫化物。这些二硫化物的实例可列举如下 酯化产物经用适宜的碱加以洗涤，优选用氨或碱金属过氧化物，以脱出所有的残余巯基酸。
另一实施方案，是将硫甘油氧化为相应的二硫化物，所用氧化剂为 所得四醇(tetrao1)易于被前述巯基酸氧化，形成高官能化的硫醇，其硫含量略高于以下硫甘油双巯基乙酸酯
在本发明的另一组实施方案中，用巯基乙酸酯化1，3-二巯基-2-丙醇，产生二巯基丙醇巯基乙酸酯。该巯基乙酸的二硫化物可用类似上述的方法产生，得到下述衍生物可按常规方法采用本发明的这些衍生物来制备光学材料，如透镜。也可使用适宜的添加剂，诸如表面活性剂。可以按需要对所得透镜进行各种物理或化学处理，如表面抛光，抗静电处理，硬涂层处理，无反射涂层处理、染色、光致变色处理等，以及任何对本领域技术人员所熟知的处理。
通过下述非限制性的实施例，将对本发明作进一步的说明。
实施例1在装有电磁搅拌器、热电偶及蒸馏塔头并可抽真空的5升三口圆底烧瓶中，装入硫甘油(1994．60克，7．78摩尔)和巯基乙酸(2332．96克，24．82摩尔)。
加入甲磺酸(14．16克，0．15摩尔)，抽真空(5-10mmHg)，反应加热至70℃。当反应温度达到40℃时，开始蒸出水。反应加热至70℃4-5小时，冷却至室温。再将反应转移至带悬吊式搅拌器的6升锥形瓶中进行。
加入氨水(4218．00克，5％，12．41摩尔)，搅拌反应30-45分钟。在加氨时放热，温升至约35-40℃。这可通过在添加氨之前将反应冷却至10-15℃的方法进行控制。接着分出上层氨，并用2升水洗涤反应三次。洗涤完成之后，采用真空蒸馏或在旋转蒸发器上脱水至无，得到1994．6克，69％的浅黄色油状物TGBMA。其折射率为1．5825。
实施例2在装有冷凝器、热电偶、电磁搅拌器及恒加料漏斗的250毫升三口烧瓶中，加入硫甘油(42．00克，0．39摩尔)、水(32．40克，1．80摩尔)和硫酸亚铁(0．02克，0．3摩尔)。缓慢加入过氧化氢(42．00克，0．30摩尔)，维持温度在50℃以下。必须小心，不要将过氧化氢加得太快，避免造成过剩过氧化氢积累。
用甲基异丁基酮萃取该反应混合物，脱出未反应的硫甘油。在检验未反应的过氧化氢之后，将水溶液部分浓缩至干，得到41．90克的二硫化物的产物(收率>99％)。其折射率为1．5670。
实施例3调节化学计量后，采用实施例1的方法，制备二硫甘油四巯基乙酸酯。
实施例4将1，3二巯基-2-丙醇(12．8克，0．1摩尔)、巯基乙酸(9．5克，0．1摩尔)和甲磺酸(0．13克，1．30毫摩尔)合并一起，于4mm真空下加热至70℃。保持该反应混合物温度及压力2-3小时，直至水从反应中蒸出。采用酸价的方法监测反应完全与否。
用3．7％的氨水洗涤反应，再用水洗一或二次，洗去过量的巯基乙酸。将最终产物汽提至干，得到产物收率达79％。折射率为1．6200。
权利要求
1．一种硫甘油衍生物，其通式如下 其中其中X为-SH或 和n为1至5的整数。
2．一种选自下述化合物组合的硫甘油的衍生物
3．一种制备硫甘油衍生物的方法，包括用通式为HS(CH2)nCOOH的巯基酸与硫甘油反应，通式中n为1至5，
4．按照权利要求3的方法，其中巯基酸是选自巯基乙酸和3-巯基丙酸的组合。
5．按照权利要求3的方法，其中还包括用碱洗涤所得的衍生物。
6．按照权利要求5的方法，其中所述碱为氨或碱金属过氧化物。
7．一种制备硫甘油衍生物的方法，包括对硫甘油进行氧化，并用通式HS(CH2)nCOOH中n为1至5的巯基酸来酯化所得的四醇。
8．按照权利要求6的方法，其中巯基酸选自巯基乙酸和3-巯基丙酸的组合。
9．一种制备硫甘油衍生物的方法，包括对1，3-二巯基-2-丙醇进行氧化，并用通式HS(CH2)nCOOH中n为1至5的巯基酸来酯化所得的化合物。
10．按照权利要求9的方法，其中巯基酸选自巯基乙酸和3-巯基丙酸的组合。
11．一种塑料透镜，包括按照权利要求1的硫甘油衍生物。
12．一种塑料透镜，包括按照权利要求2的硫甘油衍生物。
全文摘要
新的硫甘油衍生物、其生产方法及由该类化合物制备的光学材料。硫甘油衍生物中的硫浓度比常规用于光学材料的化合物的高,因此其折射率高,而不致降低其加工性能。
文档编号G02C7/02GK1279775SQ98811441
公开日2001年1月10日 申请日期1998年11月5日 优先权日1997年11月26日
发明者R·P·伍德伯里, J·B·斯塔尔曼, G·F·温特尔森, K·L·埃弗里 申请人:汉普郡化学公司