一种三嗪类紫外线吸收剂的合成

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( 1) 结构对称的均三嗪类; ( 2) 结构不对称的非对称均三嗪类。 笔者合成了一种均三嗪紫外线吸收剂, 这种 紫外线吸收剂具有较高的防老化能力并具有较浅 的色泽和较高的加工稳定性, 在聚合物材料中应
收稿日期: 2006- 12- 19 修回日期: 2007- 01- 30
用前景广阔。
1 原料
间二甲苯, 化学纯, 上海试剂一厂; 三聚氯氰, 工业品, 河北诚信有限责任公司; 间苯二酚, 工业 品, 上海元吉化工有限公司; 无水三氯化铝, 工业 品, 天津津东化工厂; 二甲基甲酰胺, 分析纯, 上海 南翔试剂有限公司; 氢氧化钠, 分析纯, 上海试剂 一厂; 溴辛烷, 分析纯, 上海试剂一厂。
2007 年第 3 期( 总第 63 期)
塑料助剂
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一种三嗪类紫外线吸收剂的合成
安方
( 山西省化工研究所, 太原, 030021)
摘 要 采用三聚氯氰与间二甲苯在三氯化铝存在下于 50 ℃反应 36 h 合成中间体Ⅰ,将其与间苯二 酚于 110 ℃反应 4 h, 合成了中间体Ⅱ。将中间体Ⅱ与 NaOH 及溴辛烷在 DMF 中于 70 ℃反应 1 h, 经冷却、 抽滤, 用二氯甲烷重结晶, 得到淡黄色的紫外线吸收剂 2, 4- 二( 2′, 4′- 二甲基苯基) - 6- ( 2′- 羟基- 4′- 辛氧基 苯基)- 1, 3, 5 三嗪, 各步骤的收率依次为 93%, 91%, 81%。讨论了反应温度、时间及反应物配比对各步反应 的影响。与苯并三唑类紫外线吸收剂 Tinuvin 326 的应用对比结果表明, 合成产品具有较好的抗老化能力。
继续反 应 0.5 h( 总 反 应 时 间 1 h) 后 冷 却 , 真 空 抽 滤, 得到棕色产物, 用 150 mL 二氯甲烷溶 液 溶 解 反应产物, 进行重结晶, 得到淡黄色产品。反应收 率为 81%。反应式见式( 3) 。
OH
ONa
OC8H17
OH CH3 N N CH3

+ NaOH
OH CH3 N N CH3
表 2 反应时间对反应收率的影响
Tab.2 The effect of reaction time on the yield
反 应 时 间 /h
收 率 /%

72

89

91
注: 反应温度均为 110 ℃
4 应用性能
将制备的三嗪类紫外线吸收剂与苯并三唑 类紫外线吸收剂 TINUVIN 326 做人工老化对比实 验[5], 用量为树脂量的 0.3%。曝露条件: Xenon 灯, 按 ASTM G26 标准定时喷水; 光学放大镜观察, 20 倍。对比结果见表 5。
和盐酸混合物中水解 , 静置 12 h, 加热蒸馏, 通过 真空抽滤、干燥得到中间体 II 即 2- ( 2′, 4′- 二羟苯 基) - 4, 6- 二( 2′, 4′- 二甲苯基) - 1, 3, 5- 三嗪。反应 收率为 91%。
反应式见式( 2) 。
OH Cl
OH
CH3 N N CH3
OH
N +
将 46 g 三聚氯氰加入到 300 mL 间二甲苯溶 液中, 室温下搅拌、溶解, 再加入 37 g 无水三氯化 铝, 升温至 30 ℃, 并保持 30 min。然后升温至 45 ̄ 50 ℃, 反应 36 h 后, 将反应混合物倒入 650 g 冰、 600 g 水和 10 mL 浓盐酸混合物中水解, 静置 12 h, 进行蒸馏, 回收过量的间二甲苯, 经真空抽滤、干 燥, 得到中间体 I, 2- 氯- 4, 6- 二 ( 2′, 4′- 二甲基苯 基) - 1, 3, 5- 三嗪。反应收率为 93%。反应式见式(1)。
性, 而且影响反应速度, 是该反应的主要影响因 素[3, 4]。随着反应温度的升高, 反应速率加快, 但反 应产物溶解度发生改变。而此反应为放热反应, 温 度降低对反应有利, 但是温度太低又会影响反应 活性, 使得反应速率降低, 延长反应时间。
温 度 低 于 30 ℃时 第 一 步 反 应 生 成 一 取 代 产 物, 温度为 45 ̄55 ℃时, 生成二 取 代 产 物 , 本 实 验 温度控制在 50 ℃。 3.2 反应温度对中间体Ⅱ收率的影响
Keywor ds: triazine; ultraviolet absorber; synthesis
三嗪类化合物在工农业及医药中有重要应 用 , 可以作为杀菌剂、医药中间体 、高 聚 物 抗 氧 剂 及紫外线吸收剂[1]。近年来三嗪类化合物研究层出 不穷, 合成专利及新的用途不断报道, 三嗪类衍生 物的开发应用仍在进一步深入开展。1, 3, 5- 三嗪 类衍生物分为两类:
2 合成路线
合成路线分三步[2], 第一步用间二甲苯与三聚 氯氰缩合, 生成二取代基三嗪; 第二步用间苯二酚
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塑料助剂
2007 年第 3 期( 总第 63 期)
2 合成路线
合成路线分三步[2], 第一步用间二甲苯与三聚 氯氰缩合, 生成二取代基三嗪; 第二步用间苯二酚 与第一步产物反应, 生成三取代基三嗪; 第三步是 将第二步产物烷氧基化, 得到最终产品。 2.1 2- 氯- 4, 6- 二( 2′, 4′- 二甲苯基) - 1, 3, 5- 三嗪 ( 中间体Ⅰ)的制备
表 5 不同样品的人工老化实验表面龟裂时间
Tab.5 The cracking time for different samples
in weatherability test
紫外线吸收剂
样 品 龟 裂 时 间 /h

1 500
3.5% Tinuvin 326
2 500
7% Tinuvin 326
6 000
第二步反应温度对实验的影响较大, 温度在 100 ̄110 ℃时影响相对较小, 见表 1。
表 1 反应温度对反应收率的影响
Tab.1 The effect of reaction time on the yield
反 应 温 度 /℃
收 率 /%
100
80
105
86
110
91
注: 反应时间均为 3 h
反应时间以 4 h 为最佳, 时间的延长对收率 没有太大的影响。 3.3 反应温度及时间对成品收率的影响
第三步反应温度选择 60 ℃和 70 ℃, 反应时 间分别选择 1 h、1.5 h 和 2 h, 实验结果见表 3。
由表 3 结果发现, 温度对反应收率影响较大, 70 ℃时反应收率较高, 反应温度定为 70 ℃; 反应 时间的延长对反应收率影响较小, 因此反应时间 选为 1 h。
CH3 N N CH3
( 2)
OH H3C
CH3

H3C
CH3
(中 间 体 Ⅱ)
2.3 紫外线吸收剂 2, 4- 二 ( 2′, 4′- 二甲基苯基) - 6- ( 2′- 羟基- 4′- 辛氧基苯基)- 1, 3, 5 三嗪的制备
将 12 g 氢氧化钠固体和 800 mL DMF 加热搅 拌 , 溶 解 , 然 后 加 入 中 间 体 II, 升 温 至 70 ℃, 边 反 应边滴加 32.5 mL 溴辛烷, 30 min 内滴加完, 恒温
反 应 时 间 /h
收 率 /%
60

52
60
1.5
64
60

76
70

83
70
1.5
84
70

82
3.4 原料配比对成品收率的影响 选 择 溴 辛 烷 与 中 间 体 II 的 配 比 分 别 为 0.95∶
1、1.0∶1、1.05∶1 进 行 第 三 步 反 应 , 反 应 温 度 为 70 ℃, 反应时间为 1h, 实验结果见表 4。
关键词 三嗪 紫外线吸收剂 合成
Synthesis of a Tr iazine Ultr aviolet Absor ber
An Fang
(Shanxi Provincial Institute of Chemical Industry, Taiyuan, 030021)
Abstr act: A triazine ultraviolet absorber, Cyasorb UV - 1164 is synthesized in three steps. (1) react cyanurylene and m- xylent in the presence of AlCl3 at 50 ℃ for 36 h to get intermediate Ⅰ ; (2) react intermediate Ⅰ with resorcinol at 110 ℃ for 4 h to get intermediate Ⅱ; (3) react intermediate Ⅱ with NaOH and C8H17Br in DMF at 70 ℃ for 1 h, then cool, filter and recrystallize in CH2Cl2, to get the light yellow product. The yield of each steps are 93% , 91% , 81% sequentially. The inflnence of reaction temperature, reaction time and mole ratio of reactants on the yield also researched. The weatherability of it is better than that of Tinnvin 326.
3.5% 自制样品
12 500
7% 自制样品
15 000
注: 样品中紫外线吸收剂用量为 0.3 份
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2007 年第 3 期( 总第 63 期)
从表 5 可以看到三嗪类紫外线吸收剂吸收效 果明显优于苯并三唑类紫外线吸收剂。
5 结论
采用三聚氯氰和取代芳烃制备三嗪类紫外线 吸收剂, 工艺条件容易控制, 收率高, 合成的紫外 线吸收剂效率高、色泽低、用量少, 因此 工 业 应 用 价值高, 具有优越的市场推广价值。
Hale Waihona Puke 表 4 原料配比对反应收率的影响
Tab.4 The mole ratio of reactants on the yield
中 间 体 Ⅱ∶溴 辛 烷
收 率 /%
0.95∶1
81
1.0∶1
83
1.05∶1
85
原料配比对反应收率的影响不大, 但随着配 比的增大, 最终产物颜色加深, 因此选择配比为 0.95 较合适。
Cl
Cl
CH3
CH3 N N CH3
NN +
AlCl3

( 1)

Cl
Cl
CH3
H3C
CH3
(中 间 体 Ⅰ)
2.2 2- ( 2′, 4′- 二羟苯基) - 4, 6- 二 ( 2′,4′- 二甲苯 基) - 1, 3, 5- 三嗪( 中间体Ⅱ)的制备
将 16 g 中间体 I、10 g 间苯二酚溶 于 140 mL 氯苯中, 加入 8 g 无水三氯化铝, 加热搅拌, 溶解, 继续升温至 110 ℃, 反应 4 h, 将反应物倒入冰、水
the Preparation of 2- (2,4- Dihydroxylphenyl)- 4,6- Bis(2,4- Dimethylphenyl)- s- Triazine[P].US 5 726 310.1998 3 Gupta Ram, B:JAKIELA, Denis, J.Process for Making 2- (2 - Hydroxy - 4 - Alkoxyphenyl) - 4,6 - Bisaryl - 1,3,5 - Tri- azines[P]. WO 0 014 074.2000 4 GUPTA Ram, B:JAKIELA, Denis, J. Process for Making 2 - (2 - Hydroxy - 4 - Alkoxyphenyl) - 4,6 - Bisaryl - 1,3,5 - Triazines[P]. WO 0 014 075.2000 5 化学工业部合成材料老化研究所.高分子材料老化与防 老化[M].北京: 化学工业出版社, 1979.112~134
从 表 1 中 看 到 反 应 温 度 为 110 ℃时 收 率 最 高, 因此选择反应温度 110 ℃。
表 3 在不同反应温度下时间对反应收率的影响
Tab.3 The effect of reaction time on the yield in different
reaction times
反 应 温 度 /℃

C8H17Br
OH CH3 N N CH3

+ NaBr
( 3)
H3C
CH3
H3C
CH3 H3C
CH3 (产 品 )
第3期
安 方. 一种三嗪类紫外线吸收剂的合成
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3 影响反应的因素
3.1 反应温度对中间体Ⅰ收率的影响 反 应 温 度 不 仅 影 响 Friedel- Crafts 反 应 选 择
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