[发明专利]一种苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-P的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种紫外线吸收剂的制备方法，具体为苯并三唑类紫外线吸收剂UV-P的制备方法。

背景技术

紫外线吸收剂是塑料加工助剂中增长速度最快的品种，这与全球农作物提高单位面积产量，要求塑料制品长寿有关。紫外线吸收剂与塑料的其他助剂相比，数量不多，但其销售额却很大，在塑料加工助剂中被称为高附加值的产品。苯并三氮唑类化合物是紫外线吸收剂中产量最大和品种最多的一类产品，是一类能选择性地强烈吸收对聚合物有害的太阳光紫外线而自身具有高度耐光性的有机化合物。这类紫外线吸收剂在300～385nm内有较高的吸光指数，接近于理想吸收剂的要求。自从70年代以来，苯并三氮唑由瑞士汽巴嘉基公司（由汽巴 (Ciba)和嘉基(Geigy)公司联合组成的一个跨国公司）上市，由于具有耐油、耐变色、低挥发、与聚合物相容性好等特点，广泛应用于各种合成材料和制品中，尤其是在汽车涂层中是最常用的和最有效的紫外线吸收剂。随着工程与改性塑料的应用领域不断拓宽，给紫外线吸收剂带来了需求和希望。因此，作为改性用的产品，扩大其应用范围，改进传统工艺，研究新型的合成技术具有重要的应用价值。

目前，苯并三氮唑类紫外吸收剂的合成工艺主要是采用两条合成路线：一、由2,4-二烷基-6-氨基苯酚经重氮化后与苯胺偶合，生成偶氮染料，经氧化环合得2-（2′-羟基-3′,5′-二烷基苯基）5-氨基-1,2,3-苯并三唑，然后氨基再转换成氯或氢。该合成路线收率高，但是，原料来源较难，操作复杂。二、芳胺经重氮化反应后与烷基酚偶合，生成中间体偶氮产物，再经还原和环合得产物。该合成路线原料易得，操作简便，但收率较低。国内苯并三唑类紫外线吸收剂的生产工艺，一般是采用第二种合成路线，即由芳胺经重氮化后与烷基酚偶合制成中间体，再经还原闭环而成。但是，上述两种工艺的缺点是污染环境，原料消耗大，产品成本高。另外，根据还原剂的不同，苯并三氮唑类化合物生产过程的还原可分为一步还原法和两步还原法两种工艺技术。一步还原法包括（l）锌粉还原法，在碱性醇溶液中与锌粉反应而还原为产品。但是废水污染比较严重。（2）水合肼还原法，反应自身生成水和氮气，不会污染环境，由于生产成本较高，在工业生产上受到了限制。（3）加氢还原法副产物是水，是一种理想的还原法。但是反应时间长，会发生脱卤等副反应，至今尚未实现工业化。（4）氢转移剂还原法以芳香酮作为催化剂进行还原反应，把这种催化剂称作“氢转移剂”。其缺点是反应时间长，氢转移剂用量大，又不能重复使用，成本较高。（5）酵母-NaOH还原法，由于酵母和乙醇用量大，不适合工业化生产。（6）SmI₂还原法以THF为溶剂，采用SmI₂还原邻硝基偶氮苯合成苯并三唑类化合物的方法，由于还原剂Sml₂与溶剂THF用量太大，且SmI₂价格昂贵，成本太高。（7）电还原法需要一种特殊的电解装置，在规模化生产上不实用。两步还原法即先用一种还原剂将偶氮染料还原为氮氧化物，再用另一种还原剂还原为产品。包括（1）硫化钠-锌粉法，是先用硫化钠定量地将偶氮中间体还原为氮氧化物，再用锌粉将其还原为产品。缺点是生成较大量的含硫废水，污染环境。（2）水合肼-锌粉法是先用水合肼将偶氮中间体还原为氮氧化物，再用锌粉还原为产品。（3）水合肼-加氢还原法是将加氢催化剂用于水合肼的还原体系，制成氮氧化物，而后再用加氢还原法制成目标产物。（4）水合肼-连二亚硫酸钠法使用廉价醇类溶剂代替水合肼一步还原中醚类溶剂，降低了成本。但反应过程中乙醇用量较大，且水合肼属高毒类物质。（5）葡萄糖-锌粉法是用葡萄糖将偶氮中间体在乙醇碱性溶液中还原为氮氧化物，再用锌粉还原为目标产物。

催化加氢还原法是该领域的一个研究热点，该法还原反应的副产物是水，是一种理想的绿色还原法，是将来工业化的最佳方法。该法早在20多年前就有报道，但进展不大，无论是产品质量和收率均不理想，近些年技术上有所突破。北京防化指挥工程学院化工研究所，进行了以Pd/C为催化剂的加氢还原试验，制得UV-326，但收率不高。近年来，国外也在加氢还原方面做了大量研究，其中日本专利报道，使用Raney镍为催化剂，以甲醇为溶剂，在氢氧化钠存在下加氢还原可得93.5％收率的UV-P。Ciba公司以Pd/C为催化剂，用水合肼氢气二步还原法制得收率92％，UV-328产品的透光率为97％(重要的质量指标)，其产品质量和收率为迄今为止文献报道的最高值，这标志着加氢还原技术达到一个新水平，可望实现工业化。因此，对传统工艺进行改进是一个重要发展方向。