CN102659767B - 一种光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法 - Google Patents

一种光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，采用4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸、碱为原料，在催化剂的存在下制备光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶。本发明用4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸、碱为原料合成光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，分离提纯过程简单，反应时间短，产品收率高，达到90%以上，成本低，是实现工业化生产的理想工艺。

Description

一种光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法。
背景技术
光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶为新型受阻胺类光稳定剂，可延长各式塑胶及涂料在户外照射的使用时间。在使用、加工过程中，不会与高分子产生气味，也不会影响材质原有的色彩。也可以作为光稳定剂的中间体，可以合成大分子量的含受阻胺结构的化合物。4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶与大多数工业溶剂相溶性良好，具有优越的高分子相溶性，为了防止紫外光的破坏作用，用光稳定剂来解决阳光暴露下的降解问题。对大多数易光致降解的聚合物来说，受阻胺类光稳定剂是一种高效的稳定剂。由于光稳定剂的再生特点和典型性的低分子量的稳定剂特点，使得受阻胺类稳定剂能够具有相当长时间的热和光稳定性，可用于聚乙烯、聚丙烯、工业涂料等，其光稳定效果优良。其分子式为C13H25NO2，分子量：227.3，分子结构式：
外观为无色或浅黄色粘稠液体，沸点>350。
由于采用的原料4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶不易直接进行环氧化反应，必须采用其它的方法。光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的合成方法是4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶与次氯酸进行双键加成反应，生成4-(2’-氯-丙醇)基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，中间物再与碱反应生成4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产品收率高的光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，本方法采用4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸，在催化剂的存在下进行次卤酸化反应制备4-(2’-氯-羟丙基)-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，反应完成后，反应液静置分层，将水分掉，在剩余的混合液中加入碱，使其进行脱卤化氢反应，反应结束后，进行过滤，过滤后的物质用溶剂萃取，分出有机层，取有机相，将有机相进行加热回流分水，用活性炭进行脱色，过滤，过滤后将混合液进行加热，使溶剂脱离混合液，即得光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，其中，4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸、催化剂、碱、溶剂的用量比例按质量计为：4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶:次卤酸:催化剂:碱:溶剂=1:0.37-1.55:0.02-0.55:0.18-0.85:1.77-5.07。所述的次卤酸为次氯酸或次溴酸或次碘酸，优选次氯酸；所述的催化剂为四丙基溴化铵或四丁基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵，优选四丙基溴化铵；所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙，优选氢氧化钙；所述的溶剂为石油醚或甲苯或二甲苯，优选石油醚；所述次氯酸化反应的温度为35-50℃，脱氯化氢反应温度为70-95℃，次氯酸化反应时间为4-8h，脱氯化氢反应时间为5-8.5h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明用4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸、碱为原料合成光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，分离提纯过程简单，反应时间短，产品收率高，达到90%以上，能耗少，成本低，是实现工业化生产的较理想的工艺。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，下列实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，本方法采用4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸，在催化剂的存在下进行次卤酸化反应制备4-(2’-氯-羟丙基)-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，反应完成后，反应液静置分层，将水分掉，在剩余的混合液中加入碱，使其进行脱卤化氢反应，反应结束后，进行过滤，过滤后的物质用溶剂萃取，分出有机层，取有机相，将有机相进行加热回流分水，用活性炭进行脱色，过滤，过滤后将混合液进行加热，使溶剂脱离混合液，即得光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，其中，4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸、催化剂、碱、溶剂的用量比例按质量计为：4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶:次卤酸:催化剂:碱:溶剂=1:0.37-1.55:0.02-0.55:0.18-0.85:1.77-5.07。所述的次卤酸为次氯酸或次溴酸或次碘酸，优选次氯酸；所述的催化剂为四丙基溴化铵或四丁基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵，优选四丙基溴化铵；所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙，优选氢氧化钙；所述的溶剂为石油醚或甲苯或二甲苯，优选石油醚；所述次氯酸化反应的温度为35-50℃，脱氯化氢反应温度为70-95℃，次氯酸化反应时间为4-8h，脱氯化氢反应时间为5-8.5h。
实施例1：
在装有搅拌的250mL的四口烧瓶中，加入4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶21.1g、次氯酸8.2g，催化剂3g，开动搅拌器，使烧瓶中的混合液进行次氯酸化反应，控制次氯酸化反应温度为35-50℃，次氯酸化反应时间为4-8h，反应完成后，反应液静置分层，将水分掉，在剩余的混合液中加入氢氧化钙11.1g，使其进行脱氯化氢反应，控制脱氯化氢反应温度为70-95℃时，脱氯化氢反应时间为5-8.5h。反应结束后，进行过滤，过滤后的物质用50mL溶剂萃取，分出有机层，将有机相进行加热回流分水，用活性炭进行脱色，过滤，过滤后将混合液进行加热，使溶剂脱离混合液，即得光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，产品收率为90.85%。
实施例2：
在装有搅拌的250mL的四口烧瓶中，加入4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶21.1g、次氯酸13.1g，催化剂3g，开动搅拌器，使烧瓶中的混合液进行次氯酸化反应，控制反应温度为35-50℃，反应时间为4-8h，反应完成后，反应液静置分层，将水分掉，在剩余的混合液中加入氢氧化钙11.1g，使其进行脱氯化氢反应，控制脱氯化氢反应温度为70-95℃时，反应时间为5-8.5h。反应结束后，进行过滤，过滤后的物质用50mL溶剂萃取，分出有机层，将有机相进行加热回流分水，用活性炭进行脱色，过滤，过滤后将混合液进行加热，使溶剂脱离混合液，即得光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，产品收率为91.12%。
实施例3：
在装有搅拌的250mL的四口烧瓶中，加入4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶21.1g、次氯酸13.1g，催化剂5g，开动搅拌器，使烧瓶中的混合液进行次氯酸化反应，控制反应温度为35-50℃，反应时间为4-8h，反应完成后，反应液静置分层，将水分掉，在剩余的混合液中加入氢氧化钙11.1g，使其进行脱氯化氢反应，控制脱氯化氢反应温度为70-95℃时，反应时间为5-8.5h。反应结束后，进行过滤，过滤后的物质用50mL溶剂萃取，分出有机层，将有机相进行加热回流分水，用活性炭进行脱色，过滤，过滤后将混合液进行加热，使溶剂脱离混合液，即得光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，产品收率为91.85%。
实施例4：
在装有搅拌的250mL的四口烧瓶中，加入4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶21.1g、次氯酸15.8g，催化剂3g，开动搅拌器，使烧瓶中的混合液进行次氯酸化反应，控制反应温度为35-50℃，反应时间为4-8h，反应完成后，反应液静置分层，将水分掉，在剩余的混合液中加入氢氧化钙14.8g，使其进行脱氯化氢反应，控制脱氯化氢反应温度为70-95℃时，反应时间为5-8.5h。反应结束后，进行过滤，过滤后的物质用50mL溶剂萃取，分出有机层，将有机相进行加热回流分水，用活性炭进行脱色，过滤，过滤后将混合液进行加热，使溶剂脱离混合液，即得光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，产品收率为92.31%。
实施例5：
在装有搅拌的250mL的四口烧瓶中，加入4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶21.1g、次氯酸15.8g，催化剂5g，开动搅拌器，使烧瓶中的混合液进行次氯酸化反应，控制反应温度为35-50℃，反应时间为4-8h，反应完成后，反应液静置分层，将水分掉，在剩余的混合液中加入氢氧化钙9.6g，使其进行脱氯化氢反应，控制脱氯化氢反应温度为70-95℃时，反应时间为5-8.5h。反应结束后，过滤后的物质用50mL溶剂萃取，分出有机层，将有机相进行加热回流分水，用活性炭进行脱色，过滤，过滤后将混合液进行加热，使溶剂脱离混合液，即得光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，产品收率为90.92%。
本发明用4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸、碱为原料合成光稳定剂及中间体4-环氧丙基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，分离提纯过程简单，反应时间短，产品收率高，达到90%以上，能耗少，成本低，是实现工业化生产的较理想的工艺。

Claims (9)

1.一种光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：采用4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸，在催化剂的存在下进行次卤酸化反应制备4-(2’-卤-羟丙氧基)-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，反应完成后，反应液静置分层，将水分掉，在剩余的混合液中加入碱，使其进行脱卤化氢反应，反应结束后，进行过滤，过滤后的物质用溶剂萃取，分出有机层，取有机相，将有机相进行加热回流分水，用活性炭进行脱色，过滤，过滤后将混合液进行加热，使溶剂脱离混合液，即得光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶，其中，所述催化剂为四丙基溴化铵或四丁基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵，4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、次卤酸、催化剂、碱、溶剂的用量比例按质量计为：4-烯丙氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶:次卤酸:催化剂:碱:溶剂=1:0.37-1.55:0.02-0.55:0.18-0.85:1.77-5.07。
2.根据权利要求1所述光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：所述次卤酸为次氯酸或次溴酸或次碘酸。
3.根据权利要求2所述光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：所述次卤酸为次氯酸。
4.根据权利要求1所述光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：所述催化剂为四丙基溴化铵。
5.根据权利要求1所述光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙。
6.根据权利要求5所述光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：所述碱为氢氧化钙。
7.根据权利要求1所述光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：所述溶剂为石油醚或甲苯或二甲苯。
8.根据权利要求7所述光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：所述溶剂为石油醚。
9.根据权利要求1所述光稳定剂及中间体4-（2,3-环氧丙氧基）-1,2,2,6,6-五甲基哌啶的制备方法，其特征是：所述次卤酸化反应的温度为35-50℃，脱卤化氢反应温度为70-95℃，次卤酸化反应的时间为4-8h，脱卤化氢反应时间为5-8.5h。
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