光穩定劑中間體 2－氯－4,6－二(N－丁基－1－環己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪的合成研究

朱曉慧 朱國華 王樹清 吳 越 劉 虎 劉逸楓

(南通大學化學化工學院，南通，226019)

光穩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生降解的助劑，能大大延長其使用壽命[1]。近年來，塑料工業對光穩定劑的需求高速增長，常應用于醇酸涂料、PVC制品等。2-氯-4,6-二 (N-丁基-1-環己氧基-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光穩定劑，本身可以作為受阻胺類光穩定劑使用，也可以作為UV-152、UV-116光穩定劑的中間體。受阻胺類光穩定劑是自由基穩定劑的一種，應用超過了其他的任何一種光穩定劑。2-氯-4,6-二 (N-丁基-1-環己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪的合成方法報道極少，我們參考文獻[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、叔丁基過氧化氫、環己烷為原料，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，無污染，是一條環保的綠色工藝路線。

1 實驗部分

1.1 試驗原料

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，工業級，江蘇宿遷聯盛助劑有限公司；環己烷，分析純，上海潤捷化學試劑有限公司；叔丁基過氧化氫，化學純，上海凌峰化學試劑有限公司；甲苯，分析純，西隴科學股份有限公司；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)，環己烷和催化劑，同時在分水器中加入環己烷至規定的刻度，水浴加熱，充分攪拌。當有環己烷回流時，開始緩慢滴加叔丁基過氧化氫。當體系顏色由無色逐漸變成深橙色再變成無色或白色時，繼續回流至一定時間后停止反應。等體系溫度降溫至40℃時，對產物進行減壓抽濾，過濾出催化劑。將濾液進行旋轉蒸發，蒸出環己烷和叔丁醇。得產品2-氯-4,6-二(N-丁基-1-環己氧基-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。

2 結果與討論

2.1 叔丁基過氧化氫用量對產品收率的影響

采用單因素法，在反應器中加入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(環己烷)=1∶40，催化劑用量0.3 g，反應溫度為95℃，反應時間14 h，通過改變叔丁基過氧化氫的用量，考察叔丁基過氧化氫用量對產品收率的影響。實驗結果見表1。 由表1可以看出，當n(a)∶n(叔丁基過氧化氫)=1∶20時，產品(b)收率達到90.89%。隨叔丁基過氧化氫用量的增加,收率增加趨勢變緩。所以選擇物質的量比為1：20時比較合適。

表1 n(a)∶n(叔丁基過氧化氫)對產品(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 環己烷用量對產品收率的影響

采用單因素法，在反應器中加入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(叔丁基過氧化氫)=1∶20，催化劑用量 0.3 g，反應溫度為 95℃，反應時間14 h，通過改變環己烷的用量，考察環己烷用量對產品收率的影響。實驗結果見表2。

表 2 n(a)∶n(環己烷)對產品(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 n(a)∶n(環己烷)=1∶45 時，2－氯－4,6－二 (N－丁基－1－環己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪(b)收率達到 92.03%。隨著環己烷用量的增加，產品收率呈上升趨勢，但若繼續增加環己烷用量即n(a)∶n(環己烷)=1∶50時，收率上升空間很小且溶劑回收量加大。所以選擇物質的量比為1∶45時較為合適。

2.3 催化劑用量對產品收率的影響

采用單因素法，在反應器中加入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(環己烷)∶n(叔丁基過氧化氫)=1∶45∶20，反應溫度為 95 ℃，反應時間14 h，通過改變催化劑三氧化鉬的用量，考察催化劑用量對產品收率的影響。實驗結果見表3。

表3 催化劑用量對產品(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，當催化劑用量為0.4 g時，產品(b)收率達到93.48%。當催化劑用量繼續增加時，收率增加趨勢變緩。所以催化劑用量選擇0.4 g比較合適。

2.4 反應時間對產品收率的影響

采用單因素法，在反應器中加入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(環己烷)∶n(叔丁基過氧化氫)=1∶45∶20，反應溫度為 95 ℃，催化劑用量0.4 g，通過改變反應時間，考察反應時間對產品收率的影響。實驗結果見表4。

表4 反應時間對產品(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，當反應時間為14 h時，產品(b)收率達到93.48%。當繼續增加反應時間時，收率增加趨勢變緩。所以反應時間選擇14 h比較合適。

2.5 重復實驗

在最適宜的反應條件下做重復實驗：反應溫度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(環己烷)∶n(叔丁基過氧化氫)=1∶45∶20，催化劑三氧化鉬用量為0.4 g，反應時間14 h。實驗結果見表5。

表5 重復實驗Tab.5 Results from repeated experiments under the optimal conditions

由表5中的數據可以看出，在相同實驗條件下，經5次重復實驗，產品收率穩定，產品收率的平均值可達93.50%。

3 結論

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