[发明专利]紫外线吸收剂UV-P的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及以对甲基苯酚、亚硝酸钠、邻苯二胺及催化剂为原料在常压均相体系中合成制得紫外线吸收剂UV-P[全称为2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑]的方法。

紫外线吸收剂UV-P化合物的结构式如下：

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背景技术

随着高分子材料应用领域的扩大，紫外线吸收剂在整个聚合物助剂中的地位愈加突出。寻求高效、卫生、廉价和满足苛刻加工与应用条件的紫外线吸收剂新品种、新结构始终是工业界所追求的目标。UV-P原料来源广泛，价格低廉，该产品除直接用作高聚物稳定剂外，还大量地用作更高档的稳定剂。UV-P是瑞士CIBA-GEIGY公司早期开发的苯并三唑类产品，溶于多种溶剂，但在水中溶解度很小。UV—P不被酸或浓碱破坏，可溶于碱，但用酸中和后可析出。它属于无毒品。UV-P能有效地吸收波长为270380 nm的紫外光，几乎不吸收可见光，初期着色性小，特别适用于无色透明或浅色塑料制品的光稳定化。由于UV-P是生产应用最早的苯并三唑类紫外线吸收剂，生产工艺成熟，原料易得，生产成本和售价较低，所以其应用经久不衰。本身的耐热和耐光性优良，适用于聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、ABS树脂、环氧树脂，聚酰胺和纤维素树脂等。特别是在含锡类和铅类热稳定剂的硬聚氯乙烯树脂，以及聚酯中其光稳定效果尤其显著。

紫外线吸收剂UV-P的合成分为两步，首先是中间体偶氮物的合成，而后是偶氮物的还原。偶氮物是邻硝基苯胺重氮化后与对甲基苯酚偶合。偶氮物的还原闭环为最终产品是该类产品的技术关键和瓶颈，该反应十分复杂。一步法还原操作简单，但反应程度难于控制，很易造成偶氮键的断裂生成胺类副产物，污染了环境，降低了产品收率，提高了成本。二步还原法是使一种还原剂先将偶氮物还原为氧化物，再用另一种还原剂把氧化物还原为产品，效果比较好。该法的特点是合成氧化物时，反应条件易于控制，氧化物收率较高，当将氧化物还原为产品时，偶氮键断裂的情况大有改善，总的结果是提高了产品的收率和质量。但仍存在污染环境，成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种紫外线吸收剂UV-P的合成方法，采用4-甲基-2-亚硝基苯酚与邻苯二胺先成环再氧化脱氢的方法，跳出传统的偶氮物中间体模式，工艺合理，分离容易，充分利用低价值资源生产高经济价值产品，提高企业经济效益，减少环境污染。

本发明的技术解决方案是：以对甲基苯酚、亚硝酸钠、邻苯二胺、一水合钨酸钠及反应溶剂在常压均相体系中合成紫外线吸收剂UV-P，紫外线吸收剂UV-P的全称为2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑，熔点为124～126 ^oC；其中，对甲基苯酚：亚硝酸钠：邻苯二胺：一水合钨酸钠的摩尔比为1：1.2-1.4：0.8-1.0：0.7-0.9。

其中，紫外线吸收剂UV-P的合成方法的具体步骤如下：

（1）4-甲基-2-亚硝基苯酚的合成

在反应容器中加入对甲基苯酚以及甲苯和乙醇，搅拌溶解，加入甲苯同体积的6 N的盐酸，冰浴冷却至0 ^oC，缓慢滴加亚硝酸钠的水溶液，滴加过程中保持温度低于5 ^oC，TLC检测反应完毕后，旋干有机溶剂，加入水，并用乙酸乙酯萃取三遍，合并有机相，旋干得4-甲基-2-亚硝基苯酚；其中，对甲基苯酚与亚硝酸钠的摩尔比是1：1.2-1.4；其反应机理如下：

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（2）2-(1氢-苯并[d][1,2,3]三唑-2(3氢))-4-甲基苯酚的合成

在反应容器中加入4-甲基-2-亚硝基苯酚以及甲苯和乙醇，搅拌溶解，然后加入邻苯二胺回流搅拌反应过夜，TLC检测反应完毕后，旋干有机溶剂得粗产品，经乙醇重结晶得2-(1氢-苯并[d][1,2,3]三唑-2(3氢))-4-甲基苯酚；其中，对甲基苯酚与邻苯二胺的摩尔比是1：0.8-1.0；其反应机理如下：

   

 （3）紫外线吸收剂UV-P的合成

在反应容器中加入2-(1氢-苯并[d][1,2,3]三唑-2(3氢))-4-甲基苯酚，加入一水合钨酸钠的水溶液 ，搅拌溶解，然后缓慢滴加质量浓度30%的过氧化氢水溶液搅拌反应过夜，乙酸乙酯萃取三遍，合并有机相并旋干得粗产品，经异丙醇洗涤，再水洗，真空干燥得紫外线吸收剂UV-P；其中，对甲基苯酚与一水合钨酸钠的摩尔比是1：0.7-0.9；其反应机理如下：

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本发明的优点是：