受阻胺光稳定剂8323B的合成工艺研究

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光稳定剂8323B的化学名为2,4-二[N-(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)丁胺基]-6-吗啉基-1,3,5-三嗪,是一种受阻胺类自由基捕获剂。其以三嗪环为骨架,连接一个吗啉基与两个哌啶丁胺基,具有相对分子质量高、碱性低、颜色浅且自由基捕获性能优异的特点,同时其结构稳定,毒性低,使用成本较低,是受阻胺类光稳定剂中的优秀品种,在工业上有着广泛的应用。本文以三聚氯氰、吗啉、N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺和甲醛/甲酸为主要原料合成了光稳定剂8323B。三聚氯氰先与吗啉反应生成2,4-二氯-6-吗啉基-1,3,5-三嗪(简称吗啉二氯);吗啉二氯再与N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺(简称哌啶丁胺)反应依次生成2-氯-4-[N-(2,2,6,6-四甲基哌啶)丁胺基]-6-吗啉基-1,3,5-三嗪(简称吗哌一氯)和2,4-二[N-(2,2,6,6-四甲基哌啶)丁胺基]-6-吗啉基-1,3,5-三嗪,即光稳定剂8323;光稳定剂8323与甲醛/甲酸发生Eschweiler-Clarke胺还原甲基化反应,得到目标产物2,4-二[N-(1,2,2,6,6-五甲基哌啶)丁胺基]-6-吗啉基-1,3,5-三嗪,即光稳定剂8323B。合成吗啉二氯的反应中,本文研究了溶剂种类、缚酸剂种类、缚酸剂用量及浓度、摩尔比和反应温度等因素的影响。实验结果表明,适宜的溶剂为二甲苯,适宜的缚酸剂为10%氢氧化钠水溶液,适宜的摩尔比n(三聚氯氰):n(吗啉):n(氢氧化钠)为1.0:1.1:1.1,反应温度为-5 oC,反应时间为2 h,在此条件下吗啉二氯的收率为89.3%,纯度为98.8%。合成光稳定剂8323的反应中,本文分别探索了常压/高压两段合成法和常压合成法,并对相应的摩尔比和缚酸剂用量等关键因素进行了优化研究。实验结果表明,对于常压/高压两段合成法,适宜的缚酸剂为10%氢氧化钠水溶液,适宜的摩尔比n(吗哌二氯):n(哌啶丁胺):n(氢氧化钠)为1.0:2.04:2.1,常压阶段适宜的反应温度为80 oC,反应时间为3h,高压阶段适宜的反应温度为180 oC,反应时间为4h,在此条件下光稳定剂8323的收率为83.4%,纯度为93.1%。对于常压合成法,适宜的摩尔比n(吗哌二氯):n(哌啶丁胺):n(氢氧化钠)为1.0:2.5:2.1,适宜的反应温度为140 oC,适宜的反应时间为8 h,后处理过程中采用饱和食盐水洗涤油相,在此条件下光稳定剂8323的收率为99.1%,纯度为97.4%。鉴于常压合成法较常压/高压合成法容易实现且副产物少,本文推荐常压合成法为优选方法。合成光稳定剂8323B的反应中,本文研究了甲酸用量、甲醛用量、反应时间和反应温度等因素的影响。实验结果表明,适宜的摩尔比n(8323):n(甲酸):n(甲醛)为1.0:3.6:4.0,二甲苯作溶剂,90 oC反应8 h,在此条件下光稳定剂8323B的收率为87.3%,纯度为97.8%。在合成光稳定剂8323B的过程中,本文合成了吗哌一氯,即一分子三聚氯氰依次与一分子吗啉和一分子N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺反应的产物,此化合物不仅是合成8323B的中间体,而且其结构中保留了三嗪环的一个活性位点,为合成完全不对称的含三嗪环活性助剂或高分子接枝固载的光稳定剂提供了可能。通过工艺研究获得其适宜的合成条件为:以二甲苯为溶剂,10%氢氧化钠水溶液为缚酸剂,适宜的摩尔比n(吗啉二氯):n(哌啶丁胺):n(氢氧化钠)为1.0:1.1:1.1,反应温度为80 oC,反应时间5.5 h,在此条件下吗哌一氯的收率为85.6%,纯度为97.3%。
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