CN105906550A - 一种uv770的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种UV770的制备方法，包括以下步骤：S1、将（a）具有下述分子的2,2,6,6‑四甲基哌啶醇和(b)具有下述分子式的癸二酸
Description
技术领域
本发明涉及化学合成领域，尤其涉及一种UV770的制备方法。
背景技术
受阻胺类光稳定剂 (HALS) 由于其优越的性能，成为合成材料助剂中光稳定剂消费市场的主流，在世界光稳定剂市场消费结构中占据主导地位。随着光稳定剂的基础研究和应用研究的不断深入，HALS 的应用范围不断扩大。目前，HALS 的应用已经涵盖农膜、工程塑料、纤维、高分子涂料、人造地毯以及户外各种塑料制品等众多领域中。
而现有的受阻胺类光稳定剂制备方法都是通过溶剂油将反应原料溶解互混来进行反应的，如申请号为：201310185948.4的中国专利《一种UV770的制备方法》中公开了一种UV770的制备方法，其是将2,2,6,6-四甲基哌啶醇、癸二酸加入到溶剂油中，通氮气保护，升温溶解的条件下进行保温，然后进行回流反应，其中2,2,6,6-四甲基哌啶醇与癸二酸的摩尔比为 2.0 ：1 至 2.6 ：1，反应完成后采用降温析出，通过分离溶剂，水洗得到粗产品，粗产品投入新鲜的溶剂油中加入活性炭脱色重结晶即得纯品UV770。
但是，这个过程中需要溶剂油的参与，所以在反应的最后需要将溶剂油和反应产物进行分离，这样不利于提高光稳定剂的生产效率，而且溶剂油使用过多也会对环境造成污染。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无需采用溶剂油且反应效率高的UV770的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种UV770的制备方法，包括以下步骤：S1、将（a）具有下述通式的2,2,6,6-四甲基哌啶醇和(b) 具有下述分子式的癸二酸通入反应罐中进行熔融混合； S2、向反应器中通入氮气对反应进行保护；S3、同时向反应器中加入钛系催化剂，并保温反应；S4、反应完成后将反应物的温度降至100℃～110℃，并趁热过滤；S5、对过滤液进行降温，析出晶体，并通过水洗，粗产品进一步精制即得纯品UV770或通过蒸出水，直接得到产品。
本发明具有下述优点：由于2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸是在熔融混合下进行的，从而省去了一般工艺中通过溶剂油对2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的溶解混合这一步骤，进而也就省去了将反应产物与溶剂油分离的步骤。而且熔融的混合方式，允许工作人员在相同的体积内加入更多量的反应物，分子间碰撞频率增大，从而利于提高反应的效率。
作为优选，S1中通入反应器的2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的摩尔比为2.2：1～2.4：1。
在该种摩尔比的情况下，癸二酸能够与2,2,6,6-四甲基哌啶醇发生充分地反应，从而提高了癸二酸的转化率。
作为优选，S3中2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的反应温度保持在140℃～220℃，反应时间控制在6～10h。
将温度控制在140℃～220℃范围，这样在保证正常反应的情况下，可以减少反应物和产物的挥发，同时，水的沸点为100℃，所以这样也有利于水从反应物中脱离出来，因此，也有利于提高转化率。另外，钛系催化剂的使用也提高了反应速率，减少了反应的时间。
作为优选，该反应每隔2～3小时，缓慢释放一下反应器中的压力并同时向反应器中补充氮气。
反应每隔2～3小时，释放一下反应器中的压力，这样可以将反应器中的压力减小，并且水蒸气也会随之被排出，从而可以防止反应向逆向进行，并且可以大大提高了反应的转化率。而且补充氮气，可以有效地在高温下对反应物进行保护，防止其被空气氧化。
作为优选，S3中的钛系催化剂可以为钛酸正丁酯、丁二醇钛和丁二酸钛，优选为钛酸正丁酯和钛酸四异丙酯。
钛系催化剂主要利用的是钛元素的活性，所以对反应能够起到很高的催化效果，而优选钛酸正丁酯主要是因为其具有低毒，能溶解多数有机物等特点，所以其可以与2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸进行充分的混合，从而提高了2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸之间的催化效果。而且2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸在酯化反应中会产生大量的水，而钛酸正丁酯遇到水后会迅速发生水解，从而变成了胶状物，这样便阻止了反应的逆向进行，提高了反应的转化率。同时，S5中利用了趁热过滤的防止，很容易将胶状物和反应产物分离开来，进而大大提高了产品的纯度。
作为优选，所述钛系催化剂的用量为底物的8%～12%，最好在10.3%。
将钛系催化剂控制在底物的8%～12%之间，这样一方面钛酸正丁酯能够对整个反应进行足够长时间的操作，另一方面钛酸正丁酯也可以消耗掉一部分反应产生的水，所以大大提高了反应的转化率。
作为优选，该反应每隔2～3小时，缓慢释放一下反应器中的压力并同时向反应器中补充氮气。
作为优选，S1中的2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸是通过磁力搅拌混合。
利用磁力搅拌来混合反应物，这样由于没有搅拌桨从外界伸入到反应器中，所以降低了反应器泄漏的可能性，避免了反应器内的物质被氧化的可能性。
具体实施方式
一种UV770的制备方法，包括步骤一：将2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸 以摩尔比为2.2：1～2.4:1通入反应罐利用磁力搅拌的方式熔融混合；步骤二：向反应器中通入氮气对反应进行保护,使反应器内的压力处于一个标准大气压状态下；步骤三：向反应器中加入为底物8%～12%的钛酸正丁酯，并保温反应；步骤四：反应完成后将反应物的温度降至100℃～110℃，并趁热过滤；步骤五：对滤液进行降温，析出晶体，并通过水洗，粗产品进一步精制即得纯品UV770或通过蒸出水，直接得到产品。
由于理论上2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的反应过程是以2：1的方式进行消耗的，所以将2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的摩尔比设置成2.2：1～2.4:1，这主要是由于2,2,6,6-四甲基哌啶醇相对于癸二酸更容易汽化，从而为了使癸二酸能够充分的发生反应,此处，2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的比值优选为2.35：1 ，如下表所示，在180℃情况下，反应6小时，2,2,6,6-四甲基哌啶醇与癸二酸的比值与癸二酸的转化率的关系。
| 2,2,6,6-四甲基哌啶醇与癸二酸的比值 | 2.2 | 2.25 | 2.3 | 2.35 | 2．4 |
| 癸二酸的转化率% | 87.4 | 88.8 | 89.6 | 89.7 | 89.8 |
所以当2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的比值达到2.35：1的时候，癸二酸的转化率较高，且2,2,6,6-四甲基哌啶醇的浪费也较少。
而2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸进行熔融混合，这样可以加大2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的分子之间的碰撞频率，从而可以提高反应的速率，而且这样可以省去溶剂油的使用，进而也就会省去将反应产物与溶剂油进行分离的步骤，从而提高了UV770的生产效率。
将反应的温度保持在140℃～220℃，这样主要是为了尽量避免2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的汽化，这样也保证2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸能够正常地进行反应。具体的温度选择还需要根据实际所选的反应原料来确定。
由于使用了钛系催化剂，所以2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸在正常情况下能够6～10小时就可以反应完全，而钛系催化剂优选钛酸正丁酯，主要是因为钛酸正丁酯不仅能够对2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的反应进行催化，而且由于2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸反应的过程中会产生大量的水，所以钛酸正丁酯遇水会直接发生水解反应，生成不溶性的氢氧化钛胶状物，这样反应的平衡就可以向正方向推近，而且反应后只要趁反应产物还是熔融状态的情况下马上过滤，就可以将反应产物和胶状物发生分离，从而提高了反应的效率，而水解过程中产生的正丁醇其沸点为117℃左右，所以很快就会从反应物中挥发出去。
理论上钛酸正丁酯的量为底物的16%左右的时候，就可以将反应所产生的水完全消耗掉了，所以在反应的过程中，每隔2～3小时对反应器进行缓慢的放压处理这样不仅可以减少反应的负载，而且产生的水也会马上汽化从而反应器中排出，从而在保证反应向正方向进行的同时，还能够适当减少钛酸正丁酯的使用。此时，继续补充氮气，主要是为了防止产物和未反应完的原料与空气接触在较高温度的而发生氧化而影响产品的品质。
最后再进行水洗精制的方式可以使产物的纯度达到99%以上，而且在这过程中利用磁力搅拌的方式减少不必要的物体对反应装置空间的占用，有利于增大产物的产量。
实施例一、
将2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸以摩尔比为2.35：1通入反应罐内利用磁力搅拌的方式搅拌2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸，并不断加热至140℃使它们熔融混合；同时，再向反应器中通入氮气，对反应器进行排空处理，对反应进行保护,并且使反应器内的压力处于一个标准大气压状态下；然后，向反应器中加入为底物8%的钛酸正丁酯，并保温进行反应，且每隔2小时释放一下反应器中的气体，并不断补充氮气；反应持续时间为10小时，反应中癸二酸的转化率为95.3%，反应完成后将反应物的温度降至110℃，并趁热进行过滤；而后使滤液降温至常温状态，析出晶体，并通过水洗，重结晶或蒸发的方式，直接得到纯度为99.1%的双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯。
实施例二、
将2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸以摩尔比为2.35：1通入反应罐内利用磁力搅拌的方式搅拌2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸，并不断加热至220℃使它们熔融混合；同时，再向反应器中通入氮气，对反应器进行排空处理，对反应进行保护,并且使反应器内的压力处于一个标准大气压状态下；然后，向反应器中加入为底物12%的钛酸正丁酯，并保温进行反应，且每隔2小时释放一下反应器中的气体，并不断补充氮气；反应持续时间为8小时，反应中癸二酸的转化率为97.4%，反应完成后将反应物的温度降至100℃，并趁热进行过滤；而后使滤液降温至常温状态，析出晶体，并通过水洗，重结晶或蒸发的方式，直接得到纯度为99.7%的双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯。
实施例三、
将2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸以摩尔比为2.35：1通入反应罐内利用磁力搅拌的方式搅拌2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸，并不断加热至220℃使它们熔融混合；同时，再向反应器中通入氮气，对反应器进行排空处理，对反应进行保护,并且使反应器内的压力处于一个标准大气压状态下；然后，向反应器中加入为底物10%的钛酸正丁酯，并保温进行反应，且每隔3小时释放一下反应器中的气体，并不断补充氮气；反应持续时间为6小时，反应中癸二酸的转化率为96.6%，反应完成后将反应物的温度降至110℃，并趁热进行过滤；而后使滤液降温至常温状态，析出晶体，并通过水洗，重结晶或蒸发的方式，直接得到纯度为99.3%的双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯。
实施例四、
将2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸以摩尔比为2.35：1通入反应罐内利用磁力搅拌的方式搅拌2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸，并不断加热至180℃使它们熔融混合；同时，再向反应器中通入氮气，对反应器进行排空处理，对反应进行保护,并且使反应器内的压力处于一个标准大气压状态下；然后，向反应器中加入为底物12%的钛酸正丁酯，并保温进行反应，且每隔2小时释放一下反应器中的气体，并不断补充氮气；反应持续时间为8小时，反应中癸二酸的转化率为95.8%，反应完成后将反应物的温度降至100℃，并趁热进行过滤；而后使滤液降温至常温状态，析出晶体，并通过水洗，重结晶或蒸发的方式，直接得到纯度为99.4%的双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯。
实施例五、
将2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸以摩尔比为2.35：1通入反应罐内利用磁力搅拌的方式搅拌2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸，并不断加热至220℃使它们熔融混合；同时，再向反应器中通入氮气，对反应器进行排空处理，对反应进行保护,并且使反应器内的压力处于一个标准大气压状态下；然后，向反应器中加入摩尔量为底物12%的钛酸正丁酯，并保温进行反应，且每隔2小时释放一下反应器中的气体，并不断补充氮气；反应持续时间为10小时，反应中癸二酸的转化率为98.1%，反应完成后将反应物的温度降至100℃，并趁热进行过滤；而后使滤液降温至常温状态，析出晶体，并通过水洗，重结晶或蒸发的方式，直接得到纯度为99.8%的双（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种UV770的制备方法，包括以下步骤：
S1、将（a）具有下述分子式的2,2,6,6-四甲基哌啶醇和(b) 具有下述分子式的癸二酸通入反应罐中进行熔融混合；
S2、向反应器中通入氮气对反应进行保护；
S3、同时向反应器中加入钛系催化剂，并保温反应；
S4、反应完成后将反应物的温度降至100℃～110℃，并趁热过滤；
S5、对过滤液进行降温，析出晶体，并通过水洗，粗产品进一步精制即得纯品UV770或通过蒸出水，直接得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种UV770的制备方法，其特征在于：S1中通入反应器中的2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的摩尔比为2.2：1～2.4：1。
3.根据权利要求2所述的一种UV770的制备方法，其特征在于：S3中2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸的反应温度保持在140℃～220℃，反应时间控制在6～10h。
4.根据权利要求3所述的一种UV770的制备方法，其特征在于:该反应每隔2～3小时，缓慢释放一下反应器中的压力并同时向反应器中补充氮气。
5.根据权利要求1所述的一种UV770的制备方法，其特征在于：S3中的钛系催化剂可以为钛酸正丁酯、丁二醇钛和丁二酸钛，优选为钛酸正丁酯或钛酸四异丙酯。
6.根据权利要求4所述的一种UV770的制备方法，其特征在于：所述钛系催化剂的用量为底物的8%～12%，最好为10.3%。
7.根据权利要求1所述的一种UV770的制备方法，其特征在于：S1中的2,2,6,6-四甲基哌啶醇和癸二酸是通过磁力搅拌混合。
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