用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法和应用，属于功能有机分子合成技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：该三嗪类化合物具有结构

Preparation and application of benzotriazines as light stabilizers for polyvinyl chloride

【技术实现步骤摘要】
用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法和应用
本专利技术属于功能有机分子合成
，具体涉及一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法和应用。
技术介绍
聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)为五大通用塑料之一，是由氯乙烯单体聚合而成的热塑性塑料。聚氯乙烯塑料由于具有各种优异的性能，如较好的力学性能、介电性能、阻燃性、耐腐蚀性、透明性等，和低廉的价格因而受到广泛应用，主要应用于化工、建筑、电子、食品、农业等各领域，其全球产量仅仅低于聚乙烯材料，排名世界第二位Ill。PVC产品可以分为硬制品和软制品，硬制品主要作为管材、门窗和阀门等应用，软制品主要应用于薄膜、电线电缆、人造皮革等领域。我国的PVC行业发展十分迅速，从1958年起步，经过50多年的发展，到2015年产能已达到2348万吨，产量年产1609万吨，开工率达到69％，表观消费量为1608万吨，各方面都有了很大的提高。在2000年，我国的PVC产量仅只有264.6万吨，主要依靠进口；在2003年，随着我国国民经济的快速增长，对PVC材料的需求量不断增加，我国PVC产能达到519.7万吨，产量为424.3万吨，同比增长25.1％；在2008年全球经融危机时期，我国PVC产能达到1581万吨，产量为881.7万吨，PVC的生产能力已达到世界第一位；2009年，由于受到国际经融危机的影响，对PVC材料的需求量下滑，产能过剩；从2010-2015年，我国PVC产能从2043万吨增长到2348万吨，增长趋势逐渐缓慢。同时，PVC行业的发展也会带动其他行业的发展，如氯碱行业、房地产业等，因而，推动PVC行业的发展具有很深远的意义。聚氯乙烯(PVC)材料由于低廉的价格和优异的性能而广泛应用，但其最大的缺点是对热和光的稳定性差。PVC材料在户外使用时，由于受到长时间的阳光照射，材料表面的颜色会逐渐加深，同时PVC会发生链的断裂和交联反应释放出大量氯化氢气体。从理论上分析，理想的PVC链上只存在C.C，C.H和C.CI这三种共价键，在超过190～220nm波长范围内的紫外光不会有吸收，但PVC材料的光稳定性仍然较差，说明PVC材料中存在吸收紫外光的结构，我们称之为PVC的缺陷结构，它是由于实际生产和加工PVC的过程中产生的。这种缺陷结构是造成PVC材料光稳定性差的主要原因，主要包括烯丙基氯、叔氯、叔氢、碳碳双键、链端基、过氧化物和含氧的官能团等。PVC光降解的过程中包含2个主要的反应：第一个为脱氯化氢反应，这与热降解相似，只是引发条件不一样；第二个为氧化反应，形成过氧化物，并造成链交联和链断裂，因而使PVC的力学性能下降，失去使用价值。光稳定剂是一种能够抑制或减缓由于光氧化作用而使高分子材料发生降解的助剂，能大大延长其使用寿命。PVC光稳定剂是抑制PVC材料在日光或强的荧光条件下，由于吸收紫外光能量而发生光氧化作用而致使PVC发生降解的一种塑料助剂。近年来，塑料工业对光稳定剂的需求高速增长，常应用于醇酸涂料、PVC制品等，例如2-氯-4,6-二(N-丁基-1-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪，是一种新型的受阻胺类光稳定剂，本身可以作为受阻胺类光稳定剂使用，也可以作为uV-152、uV-116光稳定剂的中间体。鉴于三嗪类化合物具有良好的聚氯乙烯光稳定作用，我们通过化学合成手段，开发出了一种新型的苯并三嗪类化合物，并进行了聚氯乙烯光稳定试验。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法和应用。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物，其特征在于具有如下结构：本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法，其特征在于具体步骤为：A、4-甲基苯甲酸甲酯与水合肼发生取代反应后再与3-氨基苯甲醛发生缩合反应得到N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼；B、N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼在碳酸铯和氧化铜作用下反应得到3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺；C、3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺与三光气反应得到氯甲基(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基))苯胺；D、氯甲基(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基))苯胺与N-氨基-异丙烷亚胺在水合肼作用下反应得到N-(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺)-2-(丙烷-2-叉)-氨基脲；E、N-(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺)-2-(丙烷-2-叉)-氨基脲在次氯酸叔丁酯作用下发生缩合反应得到6-(5-(4-甲苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-1,2-二氢苯并[1,2,4]三嗪-3(4H)-酮；F、6-(5-(4-甲苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-1,2-二氢苯并[1,2,4]三嗪-3(4H)-酮与氯乙酸乙酯发生取代反应得到目标化合物。进一步限定，步骤A的具体过程：在带有搅拌器和分水器的反应器中，把一定量的4-甲基苯甲酸甲酯加入无水甲苯中，再加入一定量的水合肼，在氮气保护下加热至回流，回流过程中通过分水器排出反应体系中含有以及反应生成的水，通过观察分水器中不再有水分出现，蒸除部分甲苯，然后冷却至室温，再补加一定量的无水甲苯，同时加入3-氨基苯甲醛和甲醇钠，搅拌均匀后，继续升温至回流，反应结束后把反应液倒入水中，通过稀盐酸调节反应液pH为8～9，然后用乙酸乙酯萃取反应液多次，合并有机相，再用无水硫酸镁干燥后浓缩，最后经硅胶柱层析分离后得到N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼；所述的4-甲基苯甲酸甲酯与水合肼的投料量摩尔比为1:2～3；所述的4-甲基苯甲酸甲酯与3-氨基苯甲醛和甲醇钠的投料量摩尔比为1:1:2。进一步限定，步骤B的具体过程：把一定量的N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼和碳酸铯加入到二甲基亚砜中，再加入一定量的氧化铜，搅拌均匀后在氧气氛围下加热至80℃，反应结束后把反应液趁热倒入水中，过滤反应液，再用乙酸乙酯萃取反应液多次，合并有机相，浓缩后经硅胶柱层析分离得到得到3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺；所述的N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼与碳酸铯与氧化铜的投料量摩尔比为1:1～1.1:0.05～0.1。进一步限定，步骤C的具体过程：在氮气保护下，把一定量的3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺加入二氯甲烷中，在一定反应温度条件下缓慢滴加溶有三光气的二氯甲烷溶液，滴加完后在氮气氛围下，保持该反应温度环境，继续搅拌反应至原料反应完全，然后向反应液中滴加饱和的碳酸钾溶液，通过碱性溶液淬灭未反应完的三光气，然后分出有机相，水相用二氯甲烷萃取多次，合并有机相，加入活性炭，在室温条件下搅拌脱色除杂，过滤反应液，浓缩后得到氯甲基(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基))苯胺；所述的反应温度为0℃；所述的3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物，其特征在于该苯并三嗪类化合物的分子结构为：

【技术特征摘要】
1.一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物，其特征在于该苯并三嗪类化合物的分子结构为：2.根据权利要求1所述的用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物，其特征在于该苯并三嗪类化合物的具体制备步骤为：A、4-甲基苯甲酸甲酯与水合肼发生取代反应后再与3-氨基苯甲醛发生缩合反应得到N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼；B、N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼在碳酸铯和氧化铜作用下反应得到3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺；C、3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺与三光气反应得到氯甲基(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基))苯胺；D、氯甲基(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基))苯胺与N-氨基-异丙烷亚胺在水合肼作用下反应得到N-(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺)-2-(丙烷-2-叉)-氨基脲；E、N-(3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺)-2-(丙烷-2-叉)-氨基脲在次氯酸叔丁酯作用下发生缩合反应得到6-(5-(4-甲苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-1,2-二氢苯并[1,2,4]三嗪-3(4H)-酮。F、6-(5-(4-甲苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-1,2-二氢苯并[1,2,4]三嗪-3(4H)-酮与氯乙酸乙酯发生取代反应得到目标化合物。3.根据权利要求2所述的一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法，其特征在于步骤A的具体过程为：在带有搅拌器和分水器的反应器中，把一定量的4-甲基苯甲酸甲酯加入无水甲苯中，再加入一定量的水合肼，在氮气保护下加热至回流，回流过程中通过分水器排出反应体系中含有以及反应生成的水，通过观察分水器中不再有水分出现，蒸除部分甲苯，然后冷却至室温，再补加一定量的无水甲苯，同时加入3-氨基苯甲醛和甲醇钠，搅拌均匀后，继续升温至回流，反应结束后把反应液倒入水中，通过稀盐酸调节反应液pH为8～9，然后用乙酸乙酯萃取反应液多次，合并有机相，再用无水硫酸镁干燥后浓缩，最后经硅胶柱层析分离后得到N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼；所述的4-甲基苯甲酸甲酯与水合肼的投料量摩尔比为1:2～3；所述的4-甲基苯甲酸甲酯与3-氨基苯甲醛和甲醇钠的投料量摩尔比为1:1:2。4.根据权利要求2所述的一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法，其特征在于步骤B的具体过程为：把一定量的N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼和碳酸铯加入到二甲基亚砜中，再加入一定量的氧化铜，搅拌均匀后在氧气氛围下加热至一定温度，反应结束后把反应液趁热倒入水中，过滤反应液，再用乙酸乙酯萃取反应液多次，合并有机相，浓缩后经硅胶柱层析分离得到得到3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺；所述的N-(3-氨基苯亚甲基)-4-对甲苯甲酰肼与碳酸铯与氧化铜的投料量摩尔比为1:1～1.1:0.05～0.1；所述的反应温度为80℃。5.根据权利要求2所述的一种用作聚氯乙烯光稳定剂的苯并三嗪类化合物的制备方法，其特征在于步骤C的具体过程为：在氮气保护下，把一定量的3-(5-(4-甲基苄基)-1,3,4-恶二唑-2-基)-苯胺加入二氯甲烷中，在一定反应温度条件下缓慢滴加溶有三光气的二氯甲烷溶液，滴加完后在氮气氛围下，保持该反应温度环境，继...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：河南龙湖生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41