朱曉慧 朱國(guó)華 王樹(shù)清 吳 越 劉 虎 劉逸楓

(南通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，南通，226019)

光穩(wěn)定劑是一種能夠抑制或減緩由于光氧化作用而使高分子材料發(fā)生降解的助劑，能大大延長(zhǎng)其使用壽命[1]。近年來(lái)，塑料工業(yè)對(duì)光穩(wěn)定劑的需求高速增長(zhǎng)，常應(yīng)用于醇酸涂料、PVC制品等。2-氯-4,6-二 (N-丁基-1-環(huán)己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪，是一種新型的受阻胺類(lèi)光穩(wěn)定劑，本身可以作為受阻胺類(lèi)光穩(wěn)定劑使用，也可以作為UV-152、UV-116光穩(wěn)定劑的中間體。受阻胺類(lèi)光穩(wěn)定劑是自由基穩(wěn)定劑的一種，應(yīng)用超過(guò)了其他的任何一種光穩(wěn)定劑。2-氯-4,6-二 (N-丁基-1-環(huán)己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪的合成方法報(bào)道極少，我們參考文獻(xiàn)[2-5]采用 2-氯-4,6-二(N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪、叔丁基過(guò)氧化氫、環(huán)己烷為原料，三氧化鉬為催化劑合成了2-氯-4,6-二 (N-丁基-1-環(huán)己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪。該工藝路線流程短，無(wú)污染，是一條環(huán)保的綠色工藝路線。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

2-氯-4,6-二(N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪，工業(yè)級(jí)，江蘇宿遷聯(lián)盛助劑有限公司；環(huán)己烷，分析純，上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司；叔丁基過(guò)氧化氫，化學(xué)純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；甲苯，分析純，西隴科學(xué)股份有限公司；三氧化鉬，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 反應(yīng)原理

1.3 制備步驟

在裝有冷凝器，攪拌器，分水器和恒壓滴定漏斗的250 mL四口燒瓶中加入0.01 mol(5.36 g)的2-氯-4,6-二 (N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪(a)，環(huán)己烷和催化劑，同時(shí)在分水器中加入環(huán)己烷至規(guī)定的刻度，水浴加熱，充分?jǐn)嚢?。?dāng)有環(huán)己烷回流時(shí)，開(kāi)始緩慢滴加叔丁基過(guò)氧化氫。當(dāng)體系顏色由無(wú)色逐漸變成深橙色再變成無(wú)色或白色時(shí)，繼續(xù)回流至一定時(shí)間后停止反應(yīng)。等體系溫度降溫至40℃時(shí)，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行減壓抽濾，過(guò)濾出催化劑。將濾液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，蒸出環(huán)己烷和叔丁醇。得產(chǎn)品2-氯-4,6-二(N-丁基-1-環(huán)己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪(b)，呈橙色粘稠狀物質(zhì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 叔丁基過(guò)氧化氫用量對(duì)產(chǎn)品收率的影響

采用單因素法，在反應(yīng)器中加入0.01 mol 2-氯-4,6-二(N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪，n[2-氯-4,6-二(N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪]∶n(環(huán)己烷)=1∶40，催化劑用量0.3 g，反應(yīng)溫度為95℃，反應(yīng)時(shí)間14 h，通過(guò)改變叔丁基過(guò)氧化氫的用量，考察叔丁基過(guò)氧化氫用量對(duì)產(chǎn)品收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。 由表1可以看出，當(dāng)n(a)∶n(叔丁基過(guò)氧化氫)=1∶20時(shí)，產(chǎn)品(b)收率達(dá)到90.89%。隨叔丁基過(guò)氧化氫用量的增加,收率增加趨勢(shì)變緩。所以選擇物質(zhì)的量比為1：20時(shí)比較合適。

表1 n(a)∶n(叔丁基過(guò)氧化氫)對(duì)產(chǎn)品(b)收率的影響Tab.1 Effect of n(a)：n(tert－butyl hydroperoxide)on the yield rate of product(b)

2.2 環(huán)己烷用量對(duì)產(chǎn)品收率的影響

采用單因素法，在反應(yīng)器中加入0.01 mol 2－氯－4,6－二(N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪，n(2－氯－4,6－二(N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪)∶n(叔丁基過(guò)氧化氫)=1∶20，催化劑用量 0.3 g，反應(yīng)溫度為 95℃，反應(yīng)時(shí)間14 h，通過(guò)改變環(huán)己烷的用量，考察環(huán)己烷用量對(duì)產(chǎn)品收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表 2 n(a)∶n(環(huán)己烷)對(duì)產(chǎn)品(b)收率的影響Tab.2 Effect of n(a)：n(cyclohexane)on the yield rate of product(b)

由表 2 可以看出，當(dāng) n(a)∶n(環(huán)己烷)=1∶45 時(shí)，2－氯－4,6－二 (N－丁基－1－環(huán)己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪(b)收率達(dá)到 92.03%。隨著環(huán)己烷用量的增加，產(chǎn)品收率呈上升趨勢(shì)，但若繼續(xù)增加環(huán)己烷用量即n(a)∶n(環(huán)己烷)=1∶50時(shí)，收率上升空間很小且溶劑回收量加大。所以選擇物質(zhì)的量比為1∶45時(shí)較為合適。

2.3 催化劑用量對(duì)產(chǎn)品收率的影響

采用單因素法，在反應(yīng)器中加入0.01 mol 2－氯－4,6－二(N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪，n(2－氯－4,6－二(N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪)∶n(環(huán)己烷)∶n(叔丁基過(guò)氧化氫)=1∶45∶20，反應(yīng)溫度為 95 ℃，反應(yīng)時(shí)間14 h，通過(guò)改變催化劑三氧化鉬的用量，考察催化劑用量對(duì)產(chǎn)品收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 催化劑用量對(duì)產(chǎn)品(b)收率的影響Tab.3 Effect of catalyst dosage on the yield rate of product(b)

由表3可以看出，當(dāng)催化劑用量為0.4 g時(shí)，產(chǎn)品(b)收率達(dá)到93.48%。當(dāng)催化劑用量繼續(xù)增加時(shí)，收率增加趨勢(shì)變緩。所以催化劑用量選擇0.4 g比較合適。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品收率的影響

采用單因素法，在反應(yīng)器中加入0.01 mol 2－氯－4,6－二(N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪，n(2－氯－4,6－二(N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪)∶n(環(huán)己烷)∶n(叔丁基過(guò)氧化氫)=1∶45∶20，反應(yīng)溫度為 95 ℃，催化劑用量0.4 g，通過(guò)改變反應(yīng)時(shí)間，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品(b)收率的影響Tab.4 Effect of reaction time on the yield rate of product(b)

由表4可以看出，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為14 h時(shí)，產(chǎn)品(b)收率達(dá)到93.48%。當(dāng)繼續(xù)增加反應(yīng)時(shí)間時(shí)，收率增加趨勢(shì)變緩。所以反應(yīng)時(shí)間選擇14 h比較合適。

2.5 重復(fù)實(shí)驗(yàn)

在最適宜的反應(yīng)條件下做重復(fù)實(shí)驗(yàn)：反應(yīng)溫度95 ℃，2－氯－4,6－二 (N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪 0.01 mol，n(2－氯－4,6－二(N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪)∶n(環(huán)己烷)∶n(叔丁基過(guò)氧化氫)=1∶45∶20，催化劑三氧化鉬用量為0.4 g，反應(yīng)時(shí)間14 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 重復(fù)實(shí)驗(yàn)Tab.5 Results from repeated experiments under the optimal conditions

由表5中的數(shù)據(jù)可以看出，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，經(jīng)5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)品收率穩(wěn)定，產(chǎn)品收率的平均值可達(dá)93.50%。

3 結(jié)論

以 2－氯－4,6－二 (N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪、環(huán)己烷、叔丁基過(guò)氧化氫為原料，三氧化鉬為催化劑，合成了2－氯－4,6－二(N－丁基－1－環(huán)己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪。合成反應(yīng)的最佳工藝條件為：水浴加熱，維持反應(yīng)體系95℃，環(huán)己烷在80℃左右開(kāi)始回流，控制 n(2－氯－4,6－二(N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪)∶n(環(huán)己烷)∶n(叔丁基過(guò)氧化氫)=0.01∶0.45∶0.2，催化劑三氧化鉬用量為 0.4 g(相對(duì) 0.01 mol 2－氯－4,6－二 (N－丁基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪)，反應(yīng)時(shí)間 14 h。此條件下 2－氯－4,6－二(N－丁基－1－環(huán)己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪收率93.50%。