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苯并三唑类光稳定剂合成研究

作　者: 王保库
导　师: 汪宝和
学　校: 天津大学
专　业: 化学工艺
关键词: 苯并三唑光稳定剂 2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑还原合成 2-[2-羟基-3-叔丁基-5-(3-丙酸甲酯基)苯基]-2H-苯并三唑反应机理
分类号: TQ252.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

2-(2-羟基苯基)-2H-苯并三唑类光稳定剂(BZT)是一类重要的有机合成材料添加剂,2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)是该类产品有代表性的一种产品。目前普遍采用的锌粉还原法由于工艺复杂且存在环境污染的不足,开发清洁高效的合成方法具有很好的工业化价值。本文研究了两步还原法合成UV-P的合成工艺,通过对多种还原剂的比较,确定了用水合肼和保险粉还原制备UV-P的工艺路线。先用水合肼还原偶氮染料得到中间体氮氧化物,染料几乎完全转化成了中间体氮氧化物。然后用保险粉还原中间体氮氧化物为最终产品,优化了还原工艺。得到的适宜的工艺条件:氮氧化物、溶剂、保险粉、氢氧化钠的物质的量比为1 :34.4:1.6 :5,氢氧化钠溶液的浓度为18%,反应温度为81℃,反应时间为1h,UV-P的收率为92～93%。采用IR和MS表征方法,对UV-P以及中间体产物偶氮染料和氮氧化物进行了结构定性。探索合成了新型苯并三唑光稳定剂2-[2-羟基-3-叔丁基-5-(3-丙酸甲酯基)苯基]-2H-苯并三唑(UV-MBHPP),并对合成的UV-MBHPP、偶氮染料和中间体氮氧化物进行了IR和MS表征。本文还探讨苯并三唑类光稳定剂的反应机理,并结合UV-P的各步反应进行了验证。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第一章文献综述  8-20
  1.1 苯并三唑类光稳定剂的结构性质  8-9
    1.1.1 结构  8
    1.1.2 物化性质  8-9
  1.2 BZT的应用  9-13
    1.2.1 合成材料  9-13
      1.2.1.1 聚氯乙烯（PVC）  9-10
      1.2.1.2 聚乙（丙）烯（PE/PP）  10-11
      1.2.1.3 聚苯乙烯(PS)及ABS  11
      1.2.1.4 聚氢酯  11-12
      1.2.1.5 聚酯  12
      1.2.1.6 醇酸树脂  12
      1.2.1.7 聚甲醛（POM）  12
      1.2.1.8 聚酰胺（PA）  12-13
    1.2.2 化妆品  13
    1.2.3 采光材料  13
  1.3 BZT的合成工艺进展  13-18
    1.3.1 一步还原法  14-17
      1.3.1.1 锌粉还原法  14-15
      1.3.1.2 硫化物还原法  15
      1.3.1.3 加氢还原法  15-16
      1.3.1.4 水合肼还原法  16
      1.3.1.5 芴酮－萘醌催化还原法  16-17
    1.3.2 二步还原法  17-18
      1.3.2.1 水合肼－锌粉还原法  17
      1.3.2.2 硫化钠－锌粉还原法  17-18
    1.3.3 还原工艺路线的选择  18
  1.4 本文研究意义及路线选择  18-20
    1.4.1 研究意义  18-19
    1.4.2 主要内容  19-20
第二章实验与分析  20-25
  2.1 原料与试剂规格  20-21
  2.2 实验装置  21-22
  2.3 产物的定量及定性分析方法  22-25
    2.3.1 产品的定量测定  22-23
    2.3.2 收率的计算方法  23
    2.3.3 产品的定性分析  23-25
      2.3.3.1 熔点的测定  23-24
      2.3.3.2 红外光谱分析（IR）  24
      2.3.3.3 质谱分析（MS）  24-25
第三章 UV－P的合成  25-40
  3.1 UV－P的合成原理  25-26
    3.1.1 UV－P偶氮染料的合成  25
    3.1.2 偶氮染料的还原闭环原理  25-26
  3.2 实验操作步骤  26-27
    3.2.1 重氮化  26
    3.2.2 偶合反应  26
    3.2.3 一步还原  26
    3.2.4 二步还原  26-27
  3.3 UV－P还原工艺条件优化  27-32
    3.3.1 溶剂的影响  27
    3.3.2 氢氧化钠加入量的影响  27-28
    3.3.3 氢氧化钠浓度的影响  28-29
    3.3.4 还原剂用量的影响  29-30
    3.3.5 温度对还原反应的影响  30
    3.3.6 时间对还原反应的影响  30-31
    3.3.7 最优工艺条件下的重复实验  31-32
    3.3.8 产品的分离提纯  32
  3.5 锌粉法与水合肼－保险粉法比较  32-33
  3.6 合成产物表征分析  33-40
    3.6.1 分析的样品来源  33
    3.6.2 产物熔点测定  33
    3.6.3 红外光谱谱图分析  33-36
      3.6.3.1 UV－P偶氮染料的红外谱图  33-34
      3.6.3.2 UV－P氮氧化物的红外谱图  34-35
      3.6.3.3 UV－P的红外谱图  35-36
    3.6.4 质谱谱图分析  36-40
      3.6.4.1 UV－P染料的质谱谱图  36-37
      3.6.4.2 UV－P氮氧化物的质谱谱图  37-38
      3.6.4.3 UV－P的质谱谱图  38-40
第四章 UV－MBHPP的合成  40-49
  4.1 UV－MBHPP的合成原理  40-41
    4.1.1 UV－MBHPP偶氮染料的合成  40
    4.1.2 UV－MBHPP偶氮染料的还原闭环  40-41
  4.2 UV－MBHPP的合成操作步骤  41-42
    4.2.1 重氮化  41
    4.2.2 偶合反应  41
    4.2.3 还原环化  41
    4.2.4 酯化  41-42
  4.3 合成产物表征分析  42-49
    4.3.1 分析的样品来源  42
    4.3.2 产物熔点测定  42
    4.3.3 红外光谱谱图分析  42-45
      4.3.3.1 UV－MBHPP染料的红外光谱谱图  42-43
      4.3.3.2 UV－MBHPP氮氧化物的红外光谱谱图  43-44
      4.3.3.3 UV－MBHPP的红外光谱谱图  44-45
    4.3.4 质谱谱图分析  45-49
      4.3.4.1 UV－MBHPP染料的质谱谱图  45-46
      4.3.4.2 UV－MBHPP氮氧化物的质谱谱图  46-47
      4.3.4.3 UV－MBHPP的质谱谱图  47-49
第五章反应机理探讨  49-59
  5.1 重氮化  49-53
    5.1.1 胺与亚硝酸的重氮化  49-51
      5.1.1.1 伯胺重氮化  49-50
      5.1.1.2 仲胺重氮化  50-51
      5.1.1.3 芳胺重氮化  51
    5.1.2 芳基重氮盐的反应  51-53
      5.1.2.1 重氮基团被羟基取代：水解  51
      5.1.2.2 重氮基团被氯、溴和氰基取代  51-52
      5.1.2.3 重氮基团被氟和碘取代  52
      5.1.2.4 还原重氮基成氢：苯胺脱氨基  52
      5.1.2.5 重氮盐作为亲电试剂：重氮偶合  52-53
  5.2 影响重氮化反应的主要因素  53-55
    5.2.1 酸的用量  53
    5.2.2 无机酸的性质  53
    5.2.3 无机酸浓度  53-54
    5.2.4 芳胺的碱性  54
    5.2.5 温度  54-55
  5.3 还原环化  55
  5.4 UV－P合成机理研究  55-59
    5.4.1 邻硝基苯胺重氮化  55-56
    5.4.2 重氮偶合  56-57
    5.4.3 还原环化  57
    5.4.4 机理的论证  57-59
第六章结论  59-60
参考文献  60-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

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