羟基芳酮类光引发剂的合成研究进展 徐保明

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Evans D.A[21].、James F.Cameron[22]、Martin Schueler[23] 等用烯醛和氰基 三 甲 基 硅 烷 在 常 温 下 反 应,经 减 压 蒸 馏 得 到 图3所示的烯腈类物质,然后经 过 格 氏 试 剂 反 应,稀 盐 酸 水 解 得到 α-羟基酮,总收率80%~90%,前两步反应需要在无水 和 氮气保护的环境下进行。
图 3 烯 醛 与 硅 烷 反 应 式
1.3 酮 类 氧 化 取 代 反 应
1981年,Robert M.Moriarty 等 用 [24] 亚 碘 酰 苯 在 碱 性 条 件下氧 化 芳 基 酮,得 到 α-羟 基 酮。1983 年,MIT 的 Dietmar Seyferth等 用 [25] 有机锂在有一氧化 碳 存 在 时 和 酮 类 物 质 在 深 冷的条件下反应,之后水解得到 α-羟基酮,产品收率在50% 以 上,该反应同时会得到醇类副产品。2009年,兰州大 学 的 陈 成 群 用 [26] Oxone? 和 三 氟 醋 酸 酐 做 氧 化 剂 ,以 PhI做 催 化 剂 ,直 接实现了酮的 α-羟基化,收率74%。
第 41 卷 第 8 期 2013 年 8 月
化 工 新 型 材 料 NEW CHEMICAL MATERIALS
Vol.41 No.8 ·7·
α-羟基芳酮类光引发剂的合成研究进展
徐保明 熊 伟 程 乾 周 云 阮华屹 陈 坤
(湖北工业大学化学与环境工程学院,武汉 430068)
摘 要 α-羟基芳酮类光引发剂因其结构中有2个 官 能 团 (1 个 羟 基、1 个 羰 基),化 学 性 质 活 泼,能 广 泛 参 与 诸 如 聚 合、缩合等反应,在医药、农药、染料、香料、缓蚀剂及液晶材料 方 面 有 着 广 泛 的 应 用。本 文 综 述 了 合 成 各 种 α-羟 基 芳 酮 类 化 合 物 的 最 新 研 究 成 果 ,讨 论 了 各 条 工 艺 路 线 的 优 缺 点 ,对 适 合 工 业 化 生 产 的 各 种 合 成 路 线 进 行 了 对 比 分 析 。
chemicals and intermediates,which has comprehensive applicationLeabharlann Baidu in pharmaceutical,pesticide,dye,spices,corrosion inhibi- tors and LCD materials.The recent researches of synthesis of theα-hydroxy aromatic ketone photoinitiators using different compounds as starting materials were reviewed,advantages and disadvantages of process route were discussed.And combi- ning with technological characterics,all kinds of synthesis route for mass industrial production was analyzed and compared objectively.
图 4 1,2-二 醇 类 物 质 的 氧 化 反 应
1999年,Waldemar Adam 等 采 [35] 用 果 糖 酮 作 催 化 剂 ,以 乙腈为溶剂,过氧单磺酸钾、果 糖 酮、碳 酸 钾、磺 酸 铵 盐 以 及 弱 碱性条件下直接将1,2-二醇类物质适度氧化为 α-羟基酮。
2005年,厍 学 功 等 利 [36] 用 2,3-二 氯-5,6-氰 基-1,4-苯 醌 作为氧化剂,在室温或加热条件 下,将 含 苄 基 或 烯 丙 基 的 仲 羟 基的1,2-二醇这一类物质选择性的氧 化 成 α-羟 基 酮 结 构 的 物 质,并且在反应 时 使 用 超 声 波 能 够 有 效 促 进 反 应 的 进 行 。 该 工艺条件温和,反应时间大于5h,取代反应中使用的单质 溴 危 害 大 ,反 应 物 转 化 率 较 低 。
1 合 成 进 展
1.1 经 典 傅 克 反 应
1995年,刘刚等[1]设 计 了 图 1 的 合 成 光 引 发 剂 I-184 工 艺 。胡 应 喜[2-7]、唐 蓉 萍[8]也 在 此 基 础 上 作 了 进 一 步 的 研 究 , 但并没有取得很大 的 突 破 。 夏 俊 等[9]设 计 的 方 法 大 致 为 图 1 中式1和式3。针对制备酰氯时产生有害气体,他们 采 用 三 氯 化磷作酰化试剂,得到副产品磷 酸 加 以 利 用,整 个 反 应 在 收 率 上有所提高。
1.6 不 饱 和 键 氧 化 反 应
Mcelvain[37]在 他 撰 写 的 文 献 中 指 出 ,Corson[38]和 John[39] 等用金属钠和酯类化合物反应,生 成 含 不 饱 和 键 的 有 机 盐,然 后与酰氯发生酯化反应,经水 解 后 得 到 偶 姻 类 的 α-羟 基 芳 酮。 该反应使用了活 性 非 常 高 的 钠 和 酰 氯,如 果 钠 过 量 则 在 水 解 时遇水有爆炸的 危 险,不 足 量 则 中 间 产 品 必 将 成 为 杂 质 而 导 致收率较低。
1.2 醛 类 反 应
Hodgson、Rosenberg[15]、Ralf Jackstell[16]、本 谷 里 安 大 学 利 [17] 用氰化物 、活性酶 、咪唑盐等为催化剂通过图 2的 通 式 反应制备 α-羟基酮类物质,但其收率均不高。
图 2 醛 醛 反 应 通 式
基金项目:科 技 部 科 技 人 员 服 务 企 业 项 目 (2009GJD10016);湖 北 省 教 育 厅 产 学 研 重 大 项 目 (CXY2009A010);湖 北 省 自 然 基 金 重 点 项 目 (2010CDA020);湖 北 省 教 育 厅 科 研 项 目 (D20111402)
作 者 简 介 :徐 保 明 (1966- ),男 ,副 教 授 ,长 期 从 事 精 细 化 学 品 新 产 品 开 发 与 产 业 化 。
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化工新型材料
第 41 卷
Reynold C.Fuson等 以 [18-20] 三 氯 化 铝 为 催 化 剂 ,羰 基 醛 和 苯发生似于付克酰基化的反 应 一 步 得 到 α-羟 基 酮。但 原 料 羰 基芳醛来源较 少,制 备 工 艺 也 非 常 复 杂,不 利 于 批 量 化 生 产, 并且反应的总收率不高。
1997年 ,彭 召 林 等 用 [10] 现 制 的 异 丁 酰 氯 和 苯 发 生 傅 克 反 应得到芳酮,然后经 溴 化、水 解 得 到 光 引 发 剂 D-1173(合 成 工 艺 略),总 收 率 在 60% 以 上 。2002年 ,刘 键 和 [11] 胡 应 喜 等[12-13] 分别在该工艺上 作 了 进 一 步 的 改 进,由 傅 克 反 应 得 到 的 芳 酮
图 1 两 种 合 成 光 引 发 剂 I-184 工 艺
在相转移催化剂的作用下 CCl4 直 接 氯 化 水 解 得 到 α-羟 基 酮。 该工艺后处理 简 单,副 产 品 较 少,但 重 金 属 污 染 严 重,步 骤 繁 多,收率较低。2011 年,刘 翔 研 [14] 究 发 现 在 一 定 压 力 下 α-溴 代芳酮在水环境中经微波辐 射 15~35min可 以 达 到 很 好 的 水 解效果,收率最高达88%。但该法需加压和微波辐 射,只 能 小 批量生产。
Takashi Koike等 利 [33] 用复 杂 的 手 性 钌 (Ⅱ )催 化 剂 将 1, 2-二芳酮 类 的 物 质 还 原 为 具 有 手 性 的 α-羟 基 酮,反 应 时 间 24h,反应温度10℃,收 率 最 高 可 达 89%,该 工 艺 中 使 用 了 昂 贵的钌络合催化剂,反应时间也 比 较 长,产 生 的 副 产 物 对 主 产 物 的 品 质 影 响 非 常 大 ,而 且 不 易 分 离 。
(School of Chemical and Environment Engineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068)
Abstract Theα-hydroxy aromatic ketone photoinitiators is a raw materials of great significance for the organic
Katritzky等 制 [40] 备 了 一 类 含 苯 并 三 唑 的 烯 烃 ,按 照 图 5 反应过程 最 后 得 到 产 品 α-羟 基 酮,大 部 分 产 品 的 收 率 大 于 60%。该方法在合 成 思 路 上 有 一 定 的 创 新 ,但 是 这 种 特 定 的 烯烃制备较困难、来源稀少。整 个 工 艺 反 应 周 期 比 较 长,不 利 于工业化。
关 键 词 光 引 发 剂 ,α-羟 基 芳 酮 ,光 固 化
Research progress on the synthesis of the α-hydroxy aromatic ketone photoinitiators
Xu Baoming Xiong Wei Cheng Qian Zhou Yun Ruan Huayi Chen Kun
Key words photoinitiator,α-hydroxy aromatic ketone,UV-curing
α-羟 基 芳 酮 类 光 引 发 剂,因 具 有 双 活 性 官 能 团 而 成 为 一 类具有衍生潜 力 的 化 合 物,可 以 衍 生 出 邻 二 醇、邻 二 酮、烯 酮 等多种化合物,广泛应用于紫 外 光 固 化、医 药、农 药、香 料 等 众 多领域。其 典 型 代 表 有 D-1173,I-184,I-651,I-2959 等,它 们 不仅适用于一般 的 光 聚 合 体 系,更 适 用 于 乳 液 型 或 胶 乳 型 光 聚合体系及水 溶 性 光 聚 合 体 系,因 而 广 泛 应 用 于 电 子、光 纤、 印刷、包装、黏合剂、涂料、木材、金 属、塑 料 和 复 合 材 料。 本 文 就 目 前 合 成 α-羟 基 芳 酮 类 光 引 发 剂 的 方 法 进 行 了 综 述 ,并 且 对这些方法的优缺点进行了比较分析。
1.5 1,2- 二 醇 类 选 择 性 氧 化 反 应
Kang SukKu等 以 [34] 醋酸钯 和 三 丁 基 膦 作 为 催 化 剂 将 图 4的烯醇有选 择 性 的 氧 化 为 α-羟 基 酮,产 品 收 率 为 85%。 该 文献中反应试剂 在 用 量 上 仅 为 毫 克 级,同 时 钯 催 化 剂 价 格 昂 贵,三丁基膦 毒 性 大,在 高 温 的 碱 性 环 境 中 对 设 备 的 要 求 较 高 ,不 适 合 工 业 生 产 。
1.4 1,2- 二 酮 类 选 择 性 还 原 反 应
Johannes S Buck等 在 [27-28] 压 力 容 器 中 用 贵 金 属 铂 氧 化 物 作 [29-30] 催 化 剂 催 化 加 氢 还 原 1,2-二 酮 类 物 质 得 到 相 应 的 烯 醇,反应温度在70~75℃,烯 醇 经 异 构 化 得 到 α-羟 基 酮,该 类 反应收率在80%以上。 但 该 反 应 加 氢 量 不 容 易 控 制,还 原 程 度 跟 加 氢 速 度 和 加 氢 量 有 很 大 的 影 响 。Gomberg M[31-32]用 镁-溴化镁试剂和1,2-二酮类 物 质 混 合 反 应,经 水 洗、干 燥、蒸 馏后得到 α-羟基酮,收率80%以上。 该 方 法 制 备 镁-溴 化 镁 试 剂 工 艺 复 杂 、时 间 长 ,反 应 需 连 续 震 荡 ,不 适 合 大 批 量 生 产 。
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