CN100374426C - 苯并三唑类化合物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属有机化合物制造技术领域,具体为苯并三唑类化合物的制造方法。该方法是在搅拌和加热下,将碱水溶液直接滴加到偶氮苯类化合物,锌和水溶液中。由于锌和碱水溶液反应,生成氢气。偶氮苯类化合物被体系内生成的氢气还原,然后关环生成苯并三唑类化合物。苯并三唑类化合物是一种紫外线吸收剂,广泛添加于橡胶,聚乙烯,聚丙烯类高分子材料,防止此类高分子材料在阳光照射下老化,延长其使用寿命。另外,也添加于化妆品防晒霜中,防止强太阳光中紫外线辐射人体皮肤,保护人体健康。本方法工艺简单,操作方便,易于规模化工业化生产。本发明为在水体系中的还原反应,不使用任何有毒有害的有机溶剂,实为一种绿色化学方法。
Description
技术领域
本发明属有机化合物制造技术领域,具体为苯并三唑类化合物的制造方法。
发明背景
苯并三唑类化合物是一种紫外线吸收剂,广泛添加于橡胶,聚乙烯,聚丙烯类高分子材料,防止此类高分子材料在阳光照射下老化,延长其使用寿命。另外,也添加于化妆品防晒霜中,防止强太阳光中紫外线辐射人体皮肤,保护人体健康,有非常重要的经济价值。苯并三唑类化合物的合成方法一般为偶氮苯类化合物通过加氢反应,或者使用还原剂例如水合肼,金属锌使偶氮苯类化合物关环。一般需要把偶氮苯类化合物溶解到适当的有机溶剂中,然后加入Raney Ni或贵重金属作催化剂,例如Pt,Rh。反应条件需要高压(10-20atm),因此偶氮苯类化合物催化加氢关环反应一般需要在特别装置中进行,如高压反应釜。目前为止,主要合成方法为:
(1)M.F.Bruno(US3,018,269,1962)报道了添加金属锌于偶氮苯类化合物的氢氧化钠水溶液和甲醇中,进行关环反应。
(2)S.Tanimoto(Synthesis,1986,p647-650)等人报道了用S,S-二氧化硫脲为还原剂,通过还原关环反应,由偶氮苯类化合物合成苯并三唑类化合物。
(3)B.-H.Kim(Tetrahedron Letters,1997,38,p8303-8306)等人报道了用碘化鏒为还原剂,通过还原关环反应,由偶氮苯类化合物合成苯并三唑类化合物。
(4)J.-K.Kim (US6,559,316,2003)等人报道了用水合肼和金属锌为还原剂,通过两步还原和关环反应,由偶氮苯类化合物合成苯并三唑类化合物。
(5)N.Fukuoka(US5,187,289,1993)用Raney Ni作催化剂,偶氮苯类化合物加氢关环反应。反应温度为90度,压力10atm。
(6)H.Prestel(US5,276,161,1994)等人报道了用Pd/C,Pt/C催化下偶氮苯类化合物加氢关环反应,反应温度为60度,压力10Bar。
(7)T.Yamasbita(日本公开特许JP2001-31658,2001)等人报道了用水合肼为还原剂,通过还原关环反应,由偶氮苯类化合物合成苯并三唑类化合物。
由于上述方法大多为高压加氢反应,既需要Raney Ni,Pd/C,Pt/C作催化剂,又需要甲苯溶剂等有机溶剂中在特别装置中进行,如高压反应釜进行。鉴于一般工厂不具备高压反应釜,因此,一般工厂难于实施偶氮苯类化合物的高压加氢还原关环反应。另外Kim的方法使用价格昂贵的碘化鏒为还原剂,成本太高,无任何使用价值。Tanimoto的方法使用S,S-二氧化硫脲为还原剂,原料不易得到,成本较高,无多大任何使用价值。Bruno的方法虽然使用锌为还原剂,但是使用有毒有害甲醇为溶剂。另外,在加热条件下,把锌粉直接添加到反应混合物中,反应剧烈,大量放出氢气,操作危险,无法进行工业化生产,既生产的安全性无法保证。J.-K.Kim等人的方法使用用水合肼和金属锌为还原剂,通过还原和关环两步反应,由偶氮苯类化合物合成苯并三唑类化合物。既所有已知的方法都使用有毒有害的有机溶剂。
发明内容
本发明的目的在于提出一种工艺简单,易于形成规模化的苯并三唑类化合物的制造方法。
本发明提出的苯并三唑类化合物的制造方法。其步骤如下:在搅拌和加热下,将碱水溶液直接滴加到偶氮苯类化合物,锌和水溶液中;锌使用量为偶氮苯类化合物重量的0.2-1.0倍,控制反应温度为20℃~100℃,较优的反应温度为90-100℃;滴加结束后,继续搅拌4-8小时。
本发明中,所使用的碱水溶液为氢氧化钠,氢氧化钾,氢氧化钙,氢氧化锂,氢氧化铯,氢氧化钡水溶液等之一种或几种。所用的偶氮苯类化合物为2-硝基-2’-羟基-5’甲基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-3’,5’-二叔丁基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-5’-甲氧基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-5’-叔戊基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-3’-甲基-5’-叔丁基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-3’,5’-二叔戊基偶氮苯,2-硝基-2’,4’-二羟基偶氮苯,2-硝基-4-氯-2’-羟基-5’-甲基偶氮苯,或2-硝基-4-氯-2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基偶氮苯,以及含有其他取代基偶氮苯类化合物。
上述方法中,滴加的碱水溶液浓度为1-25wt%,滴加量为所述混合溶液重量的20-250%,滴加时间为30-90分钟。
本发明中,搅拌反应结束后,冷却至室温,加盐酸调pH为酸性,过滤,不溶物用甲醇重结晶,得到苯并三唑类化合物。
本发明中,由金属锌和水反应,生成氢气,偶氮苯类化合物被生成的氢气还原,然后关环生成苯并三唑类化合物。
本发明特点是:在水中,利用金属锌还原剂,常压下,实现了偶氮苯类化合物的加氢反应。本方法的优点是(1)不使用任何有毒有害的有机溶剂,(2)水本身作为氢源,(3)不使用任何特别装置。因此,本方法避免了有机溶剂的回收,减少工业三废排除量,减轻对自然环境的破坏,是一种环境友好型化学反应(Eco-friendly reaction),既绿色化学方法。由于本方法使用水作为溶剂和氢源,不使用任何特别装置,降低了生产成本,且具有实用性和易行性,易于形成工业化规模,具有较高的工业应用价值。
具体实验方式
实施例1:100毫升的三颈瓶中,安装温度计,搅拌器,加入2-硝基-2’-羟基-5’甲基偶氮苯(10毫摩尔,2.57克),锌(1.0g),水(50毫升),然后开始搅拌加热至90℃。用1小时滴加25%氢氧化钠水溶液(13ml)。控制反应温度为90℃-100℃。25%氢氧化钠水溶液滴加结束后,在此温度下再搅拌6小时。然后冷却至室温,加盐酸调pH为酸性,过滤,不溶物用甲醇重结晶,得到苯并三唑类化合物:2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-2H-苯并三唑,产率为88%。
实施例2:100毫升的三颈瓶中,安装温度计,搅拌器,加入2-硝基-2’-羟基-5’-甲基偶氮苯(10毫摩尔,2.57克),锌(1.5g),水(60毫升),然后开始搅拌加热至70℃。用1小时滴加20%氢氧化钠水溶液(16ml)。控制反应温度为70℃-100℃。25%氢氧化钠水溶液滴加结束后,在此温度下再搅拌5小时。然后冷却至室温,加盐酸调pH为酸性,过滤,不溶物用甲醇重结晶,得到苯并三唑类化合物:2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-2H-苯并三唑,产率为90%。
实施例3:100毫升的三颈瓶中,安装温度计,搅拌器,加入2-硝基-2’-羟基-5’叔丁基偶氮苯(10毫摩尔,2.99克),锌(1.5g),水(60毫升),然后开始搅拌加热至90℃。用1小时滴加15%氢氧化钠水溶液(18ml)。控制反应温度为90℃-100℃。25%氢氧化钠水溶液滴加结束后,在此温度下再搅拌4小时。然后冷却至室温,加盐酸调pH为酸性,过滤,不溶物用甲醇重结晶,得到苯并三唑类化合物:2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-2H-苯并三唑,产率为89%。
实施例4:250毫升的三颈瓶中,安装温度计,搅拌器,加入2-硝基-2’-羟基-5’-叔丁基偶氮苯(10毫摩尔,2.99克),锌(2.0g),水(60毫升),然后开始搅拌加热至90℃。用1小时滴加25%氢氧化钠水溶液(30ml)。控制反应温度为90℃-100℃。25%氢氧化钠水溶液滴加结束后,在此温度下再搅拌4小时。然后冷却至室温,加盐酸调pH为酸性,过滤,不溶物用甲醇重结晶,得到苯并三唑类化合物:2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-2H-苯并三唑,产率为94%。
Claims (3)
1.一种苯并三唑类化合物的制造方法,其特征在于具体步骤如下:在搅拌和加热下,将碱水溶液直接滴加到偶氮苯类化合物和金属锌的水溶液中;锌使用量为偶氮苯类化合物重量的0.2-1.0倍,控制反应温度为20℃~100℃;滴加结束后,继续搅拌4-8小时;冷却至室温,加盐酸调pH为酸性,过滤,不溶物用甲醇重结晶,得到苯并三唑类化合物;其中,
偶氮苯类化合物为2-硝基-2’-羟基-5’-甲基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-3’,5’-二叔丁基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-5’-甲氧基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-5’-叔戊基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-3’-甲基-5’-叔丁基偶氮苯,2-硝基-2’-羟基-3’,5’-二叔戊基偶氮苯,2-硝基-2’,4’-二羟基偶氮苯,2-硝基-4-氯-2’-羟基-5’-甲基偶氮苯,或2-硝基-4-氯-2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基偶氮苯。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于所使用的碱水溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化铯、氢氧化钡水溶液中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于滴加的碱水溶液浓度为1-25wt%,滴加量为所述混合溶液重量的20-250%,滴加时间为30-90分钟。
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