一种双官能团的化合物、其合成方法及作为抗氧剂的应用技术

技术编号:23209469 阅读:30 留言:0更新日期:2020-01-31 20:42
一种双官能团的化合物、其合成方法及作为抗氧剂的应用,该双官能团的化合物是由受阻酚单元、亚磷酸酯单元、三甲基苯单元和直链链段单元共同构成。通过控制直链链段单元的长度调整受阻酚单元和亚磷酸酯单元的协同作用强弱和单位质量里有效的官能团的含量,三甲基苯结构有利于防止抗氧剂化合物从聚合物中的析出。本发明专利技术化合物可作为聚丙烯或聚乙烯的抗氧化剂使用。

【技术实现步骤摘要】
一种双官能团的化合物、其合成方法及作为抗氧剂的应用
本专利技术涉及一种化合物、及其合成方法,尤其涉及一种单分子中同时包含受阻酚和亚磷酸酯双官能团的化合物及其合成方法,该化合物可以作为聚烯烃的抗氧剂使用。
技术介绍
受阻酚类化合物由于能与聚合物争夺自动氧化中形成的过氧自由基,通过氢原子的转移,形成羧酸和一种稳定的抗氧剂自由基,该自由基又具有捕获活性自由基的能力,可以终结聚合物链式氧化反应的第二动力学链。而亚磷酸酯类化合物通过自身向磷酸酯类化合物的转化而将过氧化物分解为稳定产物一起到对聚合物的保护作用。受阻酚类化合物与亚磷酸酯类化合物之间在聚合物的抗氧化方面表现出非常好的协同作用,如汽巴精化生产的抗氧剂1010、1076与168复配后被广泛的使用在聚烯烃、ABS树脂、合成橡胶和聚酯等产品的抗氧剂之中。受阻酚类抗氧剂通常是在碱性条件下通过酯交换的方式生成。如:US4716244、US5481023、US5563291、US6878843、US2003166962、WO198249描述了用氨基锂、醋酸锂、醋酸钠、醋酸镁、三乙丙醇铝、醋酸锌等为催化剂制备受阻酚类抗氧剂(如抗氧剂1010、1076、245和1135)的过程。亚磷酸酯类抗氧剂通常是醇类化合物通过与三氯化磷反应制得。如:CN200510112503.9、CN200710056079.X、CN200710176407.X描述了季戊四醇或壬基酚与三氯化磷在溶剂中通过酯交换获得亚磷酸酯类抗氧剂的过程。为提高受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂与树脂橡胶等产品的相容性,多在抗氧剂的结构中引入较长的分子链,这就造成了单位质量里有效的官能团含量过低,从而影响了其抗氧化效果。同时当利用受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂相互间的协同作用而增加其抗氧化效果时,由于两种分子在树脂或橡胶中的分散后距离难以控制,因此也会影响到其协同作用的发挥。CN103319523A描述了一种同一分子中同时包含受阻酚和亚磷酸酯结构的双官能团抗氧化剂,利用受阻酚和亚磷酸酯的协同作用使得抗氧化效果得到提升。目前我国医用输液瓶和与食品直接接触的容器的制造多采用专用的聚丙烯或聚乙烯树脂。这些聚丙烯或聚乙烯材料在成型、储存和使用的过程中会受热、光、电场、射线、金属离子或者化学介质等作用而老化,在生产时需添加抗氧剂。现阶段这些聚丙烯分别添加受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂,添加量大于0.1%。欧洲药典规定单个抗氧剂含量不得超过0.3%,总量不得超过0.3%的要求。医用聚烯烃输液瓶坯在灌装生理盐水、葡萄糖后经过120℃下30分钟高温灭菌时,如US4716244、US5481023、US5563291、US6878843、US2003166962、WO198249描述的受阻酚类抗氧剂和CN200510112503.9、CN200710056079.X、CN200710176407.X描述的亚磷酸酯类抗氧剂各自分子量低,易于向药品进行迁移,迁移到药品中的抗氧剂对人体的健康有一定的影响,食品容器在长期盛装食品时也会有少量抗氧剂析出进入食品中,影响人的健康。即使如CN103319523A描述的双官能团抗氧剂由于分子中受阻酚基团的空间位阻小仍会有较多的抗氧剂从树脂中析出,造成人类健康的危害。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足之处而提供一种性能优良的含有双官能团且耐析出的抗氧剂化合物及其合成方法。本专利技术所提供化合物的结构如下式:其中n为3-16的正整数;本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种包含双官能团的新型抗氧剂的合成方法,原料包括:2,6—二叔丁基苯酚、多聚甲醛、哌嗪、乙二胺、均三甲苯、硫酸二甲酯、N-溴代丁二酰亚胺、偶氮二异丁腈、直链二醇、三氯化磷、三溴化硼乙醚溶液。第1步,2,6—二叔丁基苯酚的醚化将2,6—二叔丁基苯酚与多聚甲醛加入反应器,按摩尔比:2,6—二叔丁基苯酚:甲醛=1:1.5~2.0同时加入反应溶剂,所述的反应溶剂选自下列的至少一种:甲醇、乙醇、氯仿、甲苯;在少量哌嗪和乙二胺的催化作用下,反应温度为100℃~150℃,反应时间为2h~5h,生成3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚;按理论值,聚甲醛应与2,6-二叔丁基苯酚等摩尔数,实际应用时,加入的聚甲醛要明显过量,以保证2,6-二叔丁基苯酚的全部反应。反应完全后将反应液冷却至室温,过滤、洗涤、烘干即可得到纯净的3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚。第2步,缩合反应将3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚和均三甲苯加入反应器,按摩尔比:3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚:均三甲苯=3~4:1同时加入反应溶剂,所述的反应溶剂选自下列的至少一种:二氯甲烷、氯仿、氯苯、四氯化碳;采用冰盐浴控制反应温度在-20℃~0℃,将质量浓度为0.8%~0.9%浓硫酸缓慢滴加入反应溶液,浓硫酸与均三甲苯摩尔比为1:2~4。滴加完成后继续搅拌0.5h~1h,将反应液倒入分液漏斗,静置后收集上层液体。在配有搅拌器、温度计和冷凝器的反应器中加入去离子水、氨水和上述反应得到的上层液体。加热搅拌升温至70~90℃,然后加入正庚烷加热至回流。冷却至室温,沉降分离后用去离子水洗涤上层清液,直至PH值为5~8。将洗涤过的清液在空气中冷却至40~50℃,再用冰水浴冷却至0~10℃,静置0.5~1h后过滤,正庚烷洗涤固体,在40~50℃下烘干得到白色结晶即为产物1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯。按理论值,3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚与均三甲苯的比例为3:1,实际应用时,加入的3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚要略过量,以保证缩合反应过程均三甲苯上同时连接上三个3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚基团。第3步,酚羟基的保护:将1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯与硫酸二甲酯加入反应器,按摩尔比:1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯:硫酸二甲酯=1:1.1~2同时加入反应溶剂,所述的反应溶剂选自下列的至少一种:氯苯、二氯甲烷、氯仿、甲苯;在氮气保护下,反应温度为45℃~61℃,反应时间为0.1h~2h,生成1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苄基)苯;酚羟基保护反应过程为:在酚羟基保护反应过程中,用核磁共振氢谱1HNMR分析监控反应物中1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的含量,直至反应物中检测不出1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯;通常可以每隔10分钟监测一次,也可采用不等间隔周期监测。按理论值,硫酸二甲酯应为1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的二分之一,实际应用时,加入的硫酸二甲酯要明显过量本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种双官能团的化合物,其特征在于,结构式为:/n

【技术特征摘要】
1.一种双官能团的化合物,其特征在于,结构式为:



其中n为3-16的正整数。


2.一种如权利要求1所述化合物的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
第1步,2,6—二叔丁基苯酚的醚化:将2,6—二叔丁基苯酚与多聚甲醛加入反应器,按摩尔比:2,6—二叔丁基苯酚:多聚甲醛=1:1.5~2.0,同时加入反应溶剂,在0.1~1.0ml哌嗪和乙二胺的催化作用下,反应温度为100℃~150℃,反应时间为2h~5h,反应完全后将反应液冷却至室温,过滤、洗涤、烘干,得到纯净的3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚;
第2步,缩合反应:将3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚和均三甲苯加入反应器,按摩尔比为3,5—二叔丁基-4-羟基苄基甲基醚:均三甲苯=3~4:1,同时加入反应溶剂,控制反应温度在-20℃~0℃,向反应溶液中加入浓硫酸,浓硫酸与均三甲苯摩尔比为1:2~4,继续搅拌0.5h~1h,将反应液静置后收集上层液体,在反应器中加入水、氨水和上述反应得到的上层液体,加热搅拌升温至70~90℃,然后加入正庚烷加热至回流,冷却、分离后洗涤上层清液,直至PH值为5~8,将洗涤过的清液在空气中冷却至40~50℃,再冷却至0~10℃,静置0.5~1h后过滤,采用正庚烷洗涤固体,在40~50℃下烘干得到白色结晶即为产物1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯;
第3步,酚羟基的保护:按摩尔比为1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯:硫酸二甲酯=1:1.1~2加入反应器,同时加入反应溶剂,在氮气保护下,反应温度为45℃~61℃,反应时间为0.1h~2h,反应完全后将反应液冷却至室温,向反应液加入用碳酸钾稀溶液进行萃取,有机相干燥后蒸干即得到纯净的1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苄基)苯;
第4步,1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苄基)苯的单α溴代:按照摩尔比为1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苄基)苯:N-溴代丁二酰亚胺=3~4:1加入反应器,同时加入反应溶剂,在氮气保护下,在偶氮二异丁腈的催化作用下,将N-溴代丁二酰亚胺滴加至反应液中,搅拌升温至50℃~77℃,反应时间2~5小时,生成1-溴甲基-3,5-二甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苄基)苯;
第5步,1-溴甲基-3,5-二甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苄基)苯的醇化反应:按摩尔比为1-溴甲基-3,5-二甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苄基)苯:二醇化合物=1:1.1~2加入反应器,加入与1-溴甲基-3,5-二甲基-2,4,6-三(...

【专利技术属性】
技术研发人员:李广全段宏义李丽吴建杨喜棠高杜娟刘芸赵东波杨世元熊华伟杨柳李艳芹樊洁张顺强张红星
申请(专利权)人:中国石油天然气股份有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1
相关领域技术
  • 暂无相关专利