光稳定剂中间体 2－氯－4,6－二(N－丁基－1－环己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪的合成研究

朱晓慧 朱国华 王树清 吴 越 刘 虎 刘逸枫

(南通大学化学化工学院，南通，226019)

光稳定剂是一种能够抑制或减缓由于光氧化作用而使高分子材料发生降解的助剂，能大大延长其使用寿命[1]。近年来，塑料工业对光稳定剂的需求高速增长，常应用于醇酸涂料、PVC制品等。2-氯-4,6-二 (N-丁基-1-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪，是一种新型的受阻胺类光稳定剂，本身可以作为受阻胺类光稳定剂使用，也可以作为UV-152、UV-116光稳定剂的中间体。受阻胺类光稳定剂是自由基稳定剂的一种，应用超过了其他的任何一种光稳定剂。2-氯-4,6-二 (N-丁基-1-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪的合成方法报道极少，我们参考文献[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、叔丁基过氧化氢、环己烷为原料，三氧化钼为催化剂合成了2-氯-4,6-二 (N-丁基-1-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪。该工艺路线流程短，无污染，是一条环保的绿色工艺路线。

1 实验部分

1.1 试验原料

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，工业级，江苏宿迁联盛助剂有限公司；环己烷，分析纯，上海润捷化学试剂有限公司；叔丁基过氧化氢，化学纯，上海凌峰化学试剂有限公司；甲苯，分析纯，西陇科学股份有限公司；三氧化钼，分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 反应原理

1.3 制备步骤

在装有冷凝器，搅拌器，分水器和恒压滴定漏斗的250 mL四口烧瓶中加入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)，环己烷和催化剂，同时在分水器中加入环己烷至规定的刻度，水浴加热，充分搅拌。当有环己烷回流时，开始缓慢滴加叔丁基过氧化氢。当体系颜色由无色逐渐变成深橙色再变成无色或白色时，继续回流至一定时间后停止反应。等体系温度降温至40℃时，对产物进行减压抽滤，过滤出催化剂。将滤液进行旋转蒸发，蒸出环己烷和叔丁醇。得产品2-氯-4,6-二(N-丁基-1-环己氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪(b)，呈橙色粘稠状物质。

2 结果与讨论

2.1 叔丁基过氧化氢用量对产品收率的影响

采用单因素法，在反应器中加入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(环己烷)=1∶40，催化剂用量0.3 g，反应温度为95℃，反应时间14 h，通过改变叔丁基过氧化氢的用量，考察叔丁基过氧化氢用量对产品收率的影响。实验结果见表1。 由表1可以看出，当n(a)∶n(叔丁基过氧化氢)=1∶20时，产品(b)收率达到90.89%。随叔丁基过氧化氢用量的增加,收率增加趋势变缓。所以选择物质的量比为1：20时比较合适。

表1 n(a)∶n(叔丁基过氧化氢)对产品(b)收率的影响Tab.1 Effect of n(a)：n(tert－butyl hydroperoxide)on the yield rate of product(b)

2.2 环己烷用量对产品收率的影响

采用单因素法，在反应器中加入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(叔丁基过氧化氢)=1∶20，催化剂用量 0.3 g，反应温度为 95℃，反应时间14 h，通过改变环己烷的用量，考察环己烷用量对产品收率的影响。实验结果见表2。

表 2 n(a)∶n(环己烷)对产品(b)收率的影响Tab.2 Effect of n(a)：n(cyclohexane)on the yield rate of product(b)

由表 2 可以看出，当 n(a)∶n(环己烷)=1∶45 时，2－氯－4,6－二 (N－丁基－1－环己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪(b)收率达到 92.03%。随着环己烷用量的增加，产品收率呈上升趋势，但若继续增加环己烷用量即n(a)∶n(环己烷)=1∶50时，收率上升空间很小且溶剂回收量加大。所以选择物质的量比为1∶45时较为合适。

2.3 催化剂用量对产品收率的影响

采用单因素法，在反应器中加入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(环己烷)∶n(叔丁基过氧化氢)=1∶45∶20，反应温度为 95 ℃，反应时间14 h，通过改变催化剂三氧化钼的用量，考察催化剂用量对产品收率的影响。实验结果见表3。

表3 催化剂用量对产品(b)收率的影响Tab.3 Effect of catalyst dosage on the yield rate of product(b)

由表3可以看出，当催化剂用量为0.4 g时，产品(b)收率达到93.48%。当催化剂用量继续增加时，收率增加趋势变缓。所以催化剂用量选择0.4 g比较合适。

2.4 反应时间对产品收率的影响

采用单因素法，在反应器中加入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(环己烷)∶n(叔丁基过氧化氢)=1∶45∶20，反应温度为 95 ℃，催化剂用量0.4 g，通过改变反应时间，考察反应时间对产品收率的影响。实验结果见表4。

表4 反应时间对产品(b)收率的影响Tab.4 Effect of reaction time on the yield rate of product(b)

由表4可以看出，当反应时间为14 h时，产品(b)收率达到93.48%。当继续增加反应时间时，收率增加趋势变缓。所以反应时间选择14 h比较合适。

2.5 重复实验

在最适宜的反应条件下做重复实验：反应温度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(环己烷)∶n(叔丁基过氧化氢)=1∶45∶20，催化剂三氧化钼用量为0.4 g，反应时间14 h。实验结果见表5。

表5 重复实验Tab.5 Results from repeated experiments under the optimal conditions

由表5中的数据可以看出，在相同实验条件下，经5次重复实验，产品收率稳定，产品收率的平均值可达93.50%。

3 结论

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、环己烷、叔丁基过氧化氢为原料，三氧化钼为催化剂，合成了2－氯－4,6－二(N－丁基－1－环己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪。合成反应的最佳工艺条件为：水浴加热，维持反应体系95℃，环己烷在80℃左右开始回流，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(环己烷)∶n(叔丁基过氧化氢)=0.01∶0.45∶0.2，催化剂三氧化钼用量为 0.4 g(相对 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)，反应时间 14 h。此条件下 2－氯－4,6－二(N－丁基－1－环己氧基－2,2,6,6－四甲基－4－哌啶胺基)－1,3,5－三嗪收率93.50%。