CN108658880B - 一种紫外线吸收剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子领域，具体涉及一种紫外线吸收剂的制备方法。本发明提供的一种紫外线吸收剂的制备方法，以磷化钌为催化剂，将式I与所述磷化钌通过催化氢化反应制得紫外线吸收剂，所述紫外线吸收剂的结构式为式II；其中，
R＝H或Cl；R1＝(CH3)3或H，R2＝CH3、(CH3)3或t‑C8H17。本发明提供的一种紫外线吸收剂的制备方法，解决了现有技术中污染环境、操作复杂、原子利用率不高且成本较高的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于高分子领域，具体涉及一种紫外线吸收剂的制备方法。
背景技术
紫外线吸收剂是一种光稳定剂，添加在高分子材料中能吸收太阳光中的紫外线，保护高分子材料免受紫外线的辐射，防止材料的光老化。此外，它也可以处理到纺织品表面，制备紫外线防护功能纺织品，避免紫外线对人体皮肤的伤害。
目前，国内外制备紫外线吸收剂的方法，主要有化学还原法、氢转换还原法、电化学还原法和催化加氢还原法。化学还原法，工艺技术最为成熟，但是其废渣、废水污染比较严重、原子利用率低和还原剂昂贵。氢转换还原法，虽然可以减少环境污染和避免重金属离子残存在产品中，但是氢转移剂用量大且不能重复使用，成本较高，反应时间长，因此不宜大批量工业化生产。电化学还原法，虽然环境友好，但是该方法操作复杂，后处理较困难。催化加氢还原法，解决了以上各方法的弊端，不仅成本低，且其副产物为水，因此该方法适合大批量工业化生产且环境友好，成为了该领域的一个研究热点。
现有技术公开了一些紫外吸收剂的制备方法，以偶氮中间体为原料，以硫化钠为还原剂，在不添加强碱的作用下，在有机溶剂中将偶氮中间体还原为氮氧化物，再以雷尼镍(Raney-Ni)为还原剂，通过常压催化加氢反应得到最终产物。该方法的产率在80％左右，且由于反应采用Raney-Ni为催化剂，存在不可回收、污染环境、选择性低、稳定性差和成本较高等弊端。
申请公布号为CN102399198A的中国专利文献公布了一种以2-甲氧基-4-氨基苯甲酸甲酯为原料，以雷尼镍为催化剂，在氢气气氛下，以0.5～0.8Mpa为反应压力进行催化加氢反应，然后通过结晶、过滤、干燥、再升温、冷却、过滤、二氯甲烷洗、水洗等步骤得到5-羧酸甲酯-6-甲氧基苯并三氮唑。该法步骤繁琐，而且产率不高，并且同样以Raney-Ni为催化剂，易造成资源浪费和环境污染。
因此，综上所述，在催化加氢还原法中，虽然Raney-Ni的应用比较成熟、操作方法简单、使用次数多、成本较低、转换率高，但是在其使用过程中易粉碎而堵塞反应器、污染环境，且金属镍对人体有害、稳定性差、选择性不高和不可循环利用。除Raney-Ni外，常用催化剂还有钯碳催化剂(Pd/C)和碳基铂催化剂(Pt/C)。Pd/C虽然选择性高和可重复利用，但是转化率不高且成本较高。Pt/C虽然催化活性高、性能稳定、适宜重复利用且反应条件温和，但其成本较高不适用于大批量工业生产。因此，在通过催化加氢反应制备紫外吸收剂时产生的污染环境、操作复杂、原子利用率不高且成本较高的缺点，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种紫外线吸收剂的制备方法，解决了现有技术中污染环境、操作复杂、原子利用率不高且成本较高的技术问题。
本发明提供了一种紫外线吸收剂的制备方法，以磷化钌为催化剂，将式I与所述磷化钌溶于有机溶剂中，通过催化氢化反应制得紫外线吸收剂，所述紫外线吸收剂的结构式为式II；
其中，
R＝H或Cl；R1＝(CH3)3或H，R2＝CH3、(CH3)3或t-C8H17。
优选的，所述有机溶剂选自二甲苯溶液、甲苯溶液和二氯甲烷溶液中的一种或多种。
更优选的，所述有机溶剂为二甲苯。
优选的，所述催化氢化反应的温度为323K～353K。
优选的，所述催化氢化反应的温度为333K。
优选的，所述催化氢化反应中的压力为0.5Mpa～3Mpa。
优选的，所述催化氢化反应中的压力为1Mpa。
优选的，所述磷化钌与所述式I的摩尔比为l：(5～30)。
更优选的，所述磷化钌与所述式I的摩尔比为1：5.3或1：10.3。
优选的，上述制备方法还包括碱性助剂。
优选的，所述磷化钌和所述碱性助剂的摩尔比为1：(4～9)。
更优选的，所述磷化钌和所述碱性助剂的摩尔比为1:4.3或1:8.3。
优选的，所述碱性助剂选自氢氧化钠、哌啶、三乙醇胺和二乙醇胺中的一种或多种。
更优选的，所述碱性助剂为二乙醇胺。
需要说明的是，该碱性助剂可以抑制过度加氢，防止生成四氢副产物，提高催化氢化反应的产率。
本发明提供的一种紫外吸收剂的制备方法，不同于现有的通过葡萄糖-锌粉两步还原法制备紫外线吸收剂，本发明通过还原偶氮中间体(式I)合成紫外线吸收剂，无需添加锌粉、保险粉、水合肼、葡萄糖或氢转移试剂等，避免了原子利用率低、废渣废水排放量大且由于氢转移试剂用量大不能重复使用的技术缺陷。且本发明中的制备方法副产物为水，是一条绿色的合成路线。
此外，本发明采用催化剂磷化钌，相对于现有技术而言，在节约成本的前提下，兼顾了Raney-Ni的高转化率和Pd/C、Pt/C的高选择性，且相比于Raney-Ni、Pd/C和Pt/C，钌元素(Ru)具有更好的加氢活性、选择性以及稳定性。在本发明的实验过程中，通过此制备方法制得的紫外线吸收剂，其产率均可达到88％以上，纯度均在97％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1制备的偶氮中间体的核磁图；
图2为本发明实施例1制备的紫外线吸收剂的核磁图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种紫外线吸收剂及其制备方法，解决了现有技术中污染环境、操作复杂、原子利用率不高且成本较高的技术问题。
为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种紫外线吸收剂及其制备方法，进行具体地描述。
实施例1
取10g
16g二甲苯、3.4g水、3.4g二乙醇胺(DEA)和0.5g磷化钌(Ru-P)装入100mL反应釜，通氢气，在1.0MPa和60℃下反应至氢气压力不变。反应结束后降温，得到棕黑色反应液。将反应液过滤，除去催化剂，萃取得到有机相，按体积比1：1加入无水乙醇和冰水过夜，过滤得到2.5g淡黄色晶体即紫外线吸收剂。
图1为实施例1制得的偶氮中间体的核磁图，由图1可知，在δ＝2.455ppm处单峰为-CH3上三个氢的峰；δ＝12.25ppm处单峰为-OH上活泼氢的峰；δ＝6.99-8.15ppm处多峰为两个苯环上七个氢的峰，符合偶氮中间体
的结构式。
图2为实施例1制备的紫外线吸收剂的核磁图，由图2可知，在δ＝2.40ppm处单峰为-CH3上三个氢的峰；在δ＝11.10ppm处单峰为-OH上活泼氢的峰；在δ＝7.11-8.22ppm处多峰为两个苯环上七个氢的峰。符合该紫外线吸收剂
的结构式。本实施例制备的紫外线吸收剂其测试结果如表1所示。
实施例2
取10g
16g二甲苯、3.4g水、3.4gDEA助剂和1.0gRu-P装入100mL反应釜，通氢气，在1.0MPa和60℃下反应至氢气压力不变。反应结束后降温，得到棕黑色反应液。将反应液过滤，除去催化剂，分出水层，按体积比1：1加入无水乙醇，冰水过夜，过滤得到2.7g淡黄色晶体即紫外线吸收剂，其测试结果如表1所示。
实施例3
取10g
16g二甲苯、3.4g水、3.4gDEA助剂和0.5gRu-P装入100mL反应釜，通氢气至氢气压力不变，在1.5MPa和60℃反应。反应结束后降温，得到棕黑色反应液。将反应液过滤，除去催化剂，萃取得到有机相，按体积比1：1加入无水乙醇，冰水过夜，过滤得到2.7g淡黄色晶体即紫外线吸收剂，其测试结果如表1所示。
对比例1
取10g
16g二甲苯、3.4g水、3.4gDEA助剂和0.5gPd/C装入100mL反应釜，通氢气至氢气压力不变，在1.0MPa和60℃反应。反应结束后降温，得到棕黑色反应液。将反应液过滤，除去催化剂，萃取得到有机相，按体积比1：1加入无水乙醇，冰水过夜，过滤得到1.9g淡黄色晶体即紫外线吸收剂，其测试结果如表1所示。
对比例2
取10g
16g二甲苯、3.4g水、3.4gDEA助剂和0.5gPd/C装入100mL反应釜，通氢气，在1.0MPa和75℃反应至氢气压力不变。反应结束后降温，得到棕黑色反应液。将反应液过滤，除去催化剂，分出水层，按体积比1：1加入无水乙醇，冰水过夜，过滤得到2.7g淡黄色晶体即紫外线吸收剂，其测试结果如表1所示。
综上所述，实施例1～3以及对比例1～2制备得到的紫外线吸收剂的测试结果如表1所示，其中，所有实施例及对比例的纯度均在89～90℃的熔点下通过高效液相色谱法测得：
表1实施例1～3以及对比例1～2的测试结果
| 实施例/对比例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 纯度 | 97.14％ | 99.21％ | 99.21％ | 98.40％ | 98.98％ |
| 产率 | 83.49％ | 89.99％ | 89.75％ | 63.33％ | 74.56％ |
由表1可知，实施例1～3采用催化剂磷化钌制备紫外线吸收剂，产率均在97％以上，且纯度较高，而对比例因采用Pd/C、Pt/C催化剂来制备紫外线吸收剂，其纯度较低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种紫外线吸收剂的制备方法，其特征在于，以磷化钌为催化剂，将式I与所述磷化钌和碱性助剂溶于有机溶剂中，通过催化氢化反应制得紫外线吸收剂，所述紫外线吸收剂的结构式为式II；
其中，
R＝H或Cl；R1＝(CH3)3或H，R2＝CH3、(CH3)3或t-C8H17；
所述碱性助剂选自氢氧化钠、哌啶、三乙醇胺和二乙醇胺中的一种或多种；
所述催化氢化反应的温度为333K；
所述催化氢化反应中的压力为0.5Mpa～3Mpa。
2.根据权利要求1所述的一种紫外线吸收剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自二甲苯溶液、甲苯溶液和二氯甲烷溶液中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种紫外线吸收剂的制备方法，其特征在于，所述催化氢化反应中的压力为1Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种紫外线吸收剂的制备方法，其特征在于，所述磷化钌与所述式I的摩尔比为l：(5～30)。
5.根据权利要求1所述的一种紫外线吸收剂的制备方法，其特征在于，所述磷化钌和所述碱性助剂的摩尔比为1：(4～9)。
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