CN107445921B - 一种高纯度丁香酚环氧的制备方法、产物及产物的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯度丁香酚环氧的制备方法，将环氧氯丙烷、丁香酚和苄基三乙基氯化铵混合，经开环反应后，再加入氢氧化钠水溶液，经闭环反应得到粗产品；该粗产品经减压蒸馏后，再经低温重结晶处理得到丁香酚环氧；所述的低温重结晶处理，具体为：减压蒸馏得到的液体与有机溶剂混合，降至‑20～‑0℃，过滤后得到提纯的丁香酚环氧。本发明提供了一种制备高纯度丁香酚环氧的方法，通过对粗产品进行特定的提纯工艺，将其纯度由90％显著提升至99％以上。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种高纯度丁香酚环氧的制备方法、产物及产物的应用。
背景技术
丁香酚环氧是一种由生物基原料合成的环氧化物。丁香酚可以由丁香花中提取得到，是一种可再生的生物资源。且其分子中含有可官能化的烯丙基键，有利于其进一步加工利用。
目前，文献报道的丁香酚环氧合成方法较少，主要包括两种方法：一步法和两步法。一步法即直接向丁香酚和环氧氯丙烷的混合物中加入氢氧化钠，开环反应和闭环反应同时进行。两步法为先让丁香酚和环氧氯丙烷进行开环反应，而后加入氢氧化钠进行闭环反应。其中两步法得到的产物纯度更高，但是由于提纯工艺的问题尝尝产物中仍然含有部分杂质难以提纯，而丁香酚环氧的纯度会直接影响后续的进一步加工利用。
发明内容
本发明提供了一种制备高纯度丁香酚环氧的方法，通过对粗产品进行特定的提纯工艺，将其纯度由90％显著提升至99％以上。
具体技术方案如下：
一种高纯度丁香酚环氧的制备方法，步骤如下：
(1)将环氧氯丙烷、丁香酚和苄基三乙基氯化铵混合，经开环反应后，再加入氢氧化钠水溶液，经闭环反应得到粗产品；
(2)步骤(1)得到的粗产品经减压蒸馏后，再经低温重结晶处理得到所述的丁香酚环氧；
所述的低温重结晶处理，具体为：
减压蒸馏得到的液体与有机溶剂混合，降至-20～0℃，过滤后得到提纯产物。
重结晶技术是一种通用的物理化学提纯方法，通常是将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶的过程。而丁香酚环氧由于其制备过程中混有少量杂质，通常产物为液体，即使降温也难以形成结晶。发明人经意外发现：当加入特定的有机溶剂萃取少量杂质后，再降温至一定温度即可有晶体析出。因此本专利创造性地使用低温重结晶技术成功提纯丁香酚环氧，并将其应用于新型硅烷偶联剂中。
本发明通过对减压蒸馏后得到的产物再进行低温重结晶处理，显著提高了目标产物的纯度，纯度高达99％以上。
所述的低温重结晶处理中，有机溶剂的选择需要同时满足可以有效溶解副产物且低温下对丁香酚环氧溶解性很小的要求。基于该标准，所述的有机溶剂可以选自甲醇或乙醇。
经试验发现，低温重结晶的温度过低，产物的产率增加，但纯度下降；温度过高，则产率下降。
作为优选，所述的有机溶剂选自甲醇，低温重结晶处理的温度为-20～-5℃。经试验发现，当甲醇和丁香酚环氧粗产物以质量比为1∶1混合进行提纯，收率及纯度均可同时达到最佳。
为进一步提高低温重结晶的效果，提高产物的纯度，所述的低温重结晶处理为至少一次。作为优选，第一次低温重结晶处理的温度为-10～0℃；第二次低温重结晶处理的温度-20～-10℃。经试验发现，经过两次低温重结晶后产物纯度高达99％且产率高达85％。
作为优选，步骤(1)中，
所述环氧氯丙烷与丁香酚的摩尔比为5～10∶1；
所述苄基三乙基氯化铵的质量为所述环氧氯丙烷与丁香酚总质量的0.5～2％；
所述开环反应的温度为100～110℃，时间为2～3h。
作为优选，步骤(1)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为20％～40％，氢氧化钠与丁香酚的摩尔比为1.05～1.2；
所述闭环反应的温度为60～90℃，时间为5～10h。
根据上述方法制备的高纯度丁香酚环氧，纯度高于99％，结构式如下式(II)所示：
本发明还公开了所述高纯度丁香酚环氧在制备新型硅烷偶联剂中的应用，步骤如下：
以所述的丁香酚环氧、三乙氧基硅烷为原料，在铂催化剂作用下，经硅氢加成反应制备得到结构式如下式(I)所示的新型硅烷偶联剂；
作为优选，所述的丁香酚环氧与三乙氧基硅烷的摩尔比为0.8～1.2；硅氢加成反应的温度为60～90℃，时间为5～10h。
作为优选，所述的铂催化剂选自氧化铂、卡斯特催化剂或氯铂酸。
作为优选，硅氢加成反应后还需经减压蒸馏进行提纯。
与现有技术相比，本发明具有以下突出优势：
本发明提供了一种制备高纯度丁香酚环氧的方法，通过对粗产品进行特定的提纯工艺，将其纯度由90％显著提升至99％以上；
本发明以该高纯度丁香酚环氧为原料，制备得到了一种新型的硅烷偶联剂，其结构式中包含一个活性的环氧基团和一个苯环基团；苯环基团可以大大提高该硅烷偶联剂在有机高分子尤其在含有苯环的材料中的相容性，环氧基团可以与分散基体中的活性基团进行反应，进一步有效提高填料对基体的改性效果。
附图说明
图1为实施例1制备的丁香酚环氧的熔融DSC曲线；
图2为应用例制备得到的新型硅烷偶联剂的核磁共振谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
将350g的环氧氯丙烷和100g丁香酚混合，得到混合溶液，再向混合溶液中加入3.5g的苄基三乙基氯化铵，升温至110℃反应2小时。而后将135g质量分数为20％的氢氧化钠水溶液在5小时内滴加完毕，并继续在110℃下反应5小时，得到粗产品。将粗产品水洗三遍后经减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷，得到粗产物，而后将粗产物与甲醇混合，降温至-5℃后进行过滤，得到丁香酚环氧，经核磁测试，纯度为98％，收率为82％。
对比例1
制备工艺与实施例1相同，区别仅在于粗产物仅经过水洗、减压蒸馏处理，经核磁共振测试，制备得到的丁香酚环氧纯度为90％。
实施例2
制备工艺与实施例1相同，区别仅在于，采用两次低温重结晶工艺，且两次采用相同的工艺条件，经核磁测试，本实施例制备得到的丁香酚环氧纯度为99％以上，收率为78％。
实施例3
制备工艺与实施例2相同，区别仅在于，第二次低温重结晶工艺的工艺参数与第一次不同，温度为-20℃。经核磁共振测试，制备得到的丁香酚环氧纯度为99％，收率为85％。
实施例4
制备工艺与实施例1相同，区别仅在于，低温重结晶工艺采用的有机溶剂替换为乙醇，经核磁测试，制备得到的丁香酚环氧纯度为98％，收率为52％。
应用例
将实施例1制备的丁香酚环氧50g和三乙氧基硅烷37.2g在二氧化铂催化剂的条件下，70℃反应10小时。反应完成后，降温、过滤，而后减压蒸馏提纯制备得到一种新型硅烷偶联剂。该产物的核磁共振谱图如图2所示，(a)图为丁香酚环氧偶联剂的核磁共振氢谱图，(b)图为丁香酚环氧偶联剂的核磁共振碳谱图。
Claims (4)
1.一种丁香酚环氧的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将环氧氯丙烷、丁香酚和苄基三乙基氯化铵混合，经开环反应后，再加入氢氧化钠水溶液，经闭环反应得到粗产品；
(2)步骤(1)得到的粗产品经减压蒸馏后，再经低温重结晶处理得到所述的丁香酚环氧；
所述的低温重结晶处理，具体为：
减压蒸馏得到的粗产物与有机溶剂混合，降至-20～0℃，过滤后得到提纯产物；
所述的有机溶剂选自甲醇，低温重结晶处理的温度为-20～-5℃；
所述的低温重结晶处理为两次，第一次低温重结晶处理的温度为-10～0℃；第二次低温重结晶处理的温度-20～-10℃。
2.根据权利要求1所述的丁香酚环氧的制备方法，其特征在于，所述的粗产物与甲醇的质量比为1:1。
3.根据权利要求1～2任一权利要求所述的丁香酚环氧的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，
所述环氧氯丙烷与丁香酚的摩尔比为5～10:1；
所述苄基三乙基氯化铵的质量为所述环氧氯丙烷与丁香酚总质量的0.5～2％；
所述开环反应的温度为100～110℃，时间为2～3h。
4.根据权利要求3所述的丁香酚环氧的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为20～40％，氢氧化钠与丁香酚的摩尔比为1.05～1.2；
所述闭环反应的温度为60～90℃，时间为5～10h。
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