CN109456233A - 一种紫外线吸收剂uv-284的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种紫外线吸收剂UV‑284的制备方法,包括:步骤1、先将水及甲醇加入反应釜,开搅拌加入间苯二酚,升温,然后将三氯甲苯滴加到反应釜中至反应完全,离心甩干,水洗至中性,即得UV‑0粗品;步骤2、再将上述得到的UV‑0粗品、甲苯、缚酸剂碳酸钠加入到另一反应釜中,升温回流,降温后加入PEG‑400,滴加硫酸二甲酯,加毕再升温,保温反应至完全,真空蒸馏,收集馏份加甲醇重结晶,经离心、烘干,即得UV‑9成品;步骤3、UV‑9成品、氯磺酸、乙酸乙酯投入反应釜中进行磺基化反应,重结晶,经离心、烘干得UV‑284成品。本发明解决了UV‑284产品的色泽不均一问题,又提高了产品收率,降低了产品成本。

Description

一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法
技术领域
本发明涉及物质合成技术领域,尤其涉及一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法。
背景技术
2-羟基-4-甲氧基-5磺酸基二苯甲酮是一种重要的紫外线吸收剂(UV-284或BP4),属于二苯甲酮类紫外线吸收剂中的一种。20世纪60年代以来我国一直在研制、开发和生产二苯甲酮类紫外线吸收剂。一般认为二苯甲酮类紫外线吸收剂的作用机理是强烈的选择性吸收高能量的紫外光,并进行能量转换以热能形式或无害低能辐射将能量释放或消耗掉。我国的紫外线吸收剂除了二苯甲酮类外,还有苯并三唑类、三嗪类和受阻胺类。近几年来,它们都有了不同程度的发展,但是二苯甲酮类紫外线吸收剂,由于性能优良,使用广泛,深受用户欢迎,仍占光稳定剂的重要地位。近年来,随着地球臭氧层被破坏得越来越严重,太阳紫外线对地球的辐射越来越强烈,欧美等发达国家上期就对日用化妆品中的紫外线吸剂添加比例做出了强制性规定。近年来,我国也开始重视紫外线吸收剂在各种用品中的含量。2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5磺酸又称防晒剂3号(BP-4),是一种优良的水溶性广谱紫外线吸收剂,具有吸收效率高、无毒、无致畸性副作用,对光、热稳定性好等优点,它同时能够吸收UV-A和UV-B,是美国FDA批准的I类防晒剂,在美国和欧洲使用频率较高,广泛用于防晒膏、霜、蜜、乳液、油等防晒化妆品中。
有关2-羟基-4-甲氧基-5磺酸基二苯甲酮的合成路线有2个:
(1)以间苯二酚为起始原料首先合成2,4-二羟基二苯甲酮,再甲基化生成2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮,最后磺化反应制备得到目的产物。其中涉及2,4-二羟基二苯甲酮的合成方法有间苯二酚与三氯甲苯缩合、苯甲酸和间苯二酚缩合反应、苯甲酰氯和间苯二酚缩合和邻苯二甲酸苷缩合,这使得步骤过长,产品的纯度、收率、成本、色泽均存在较大问题,不太适宜工业化生产。
(2)该路线为现在普遍用的路线:步骤1、以间苯二酚为起始原料首先合成间苯二甲醚,在无水三氯化铝作为催化剂的条件下,与苯甲酰氯进行Friedel-Crafts反应,生成2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0);步骤2、2,4-二羟基二苯甲酮经水解得到2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9);步骤3、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)经磺化反应得到2-羟基-4-甲氧基-5磺酸基二苯甲酮(UV-284)。此路线原料廉价易得,所得产品存在色泽好和质优等特点,然而也存在许多缺点:
a、步骤1中,原料苯甲酰氯极易吸潮分解,放出有害气体氯化氢而失去活性;其次,缩合催化剂大多为无水金属卤化物,常用的如三氯化铝也极易吸潮,放出卤化氢而失效。所以生产过程中,对设备的隔潮要求,对安全生产的防护要求等都很严。再者UV-284只有一个醚键,若用间苯二甲醚为原料,在经济上也很不合算。
b、步骤2中,UV-9产品的收率低,且会出现色泽不均一问题。
C、步骤3中,传统生产工艺中采用将UV-9精品溶解于二氯乙烷,滴加氯磺酸使其磺酸基化,经过滤,获得UV-284粗品,然后,将UV-284粗品在纯净的二氯乙烷中溶解,经重结晶,过滤,干燥,获得UV-284成品,纯度99%,收率只有85%。上述工艺中二氯乙烷为国际限制使用的高毒、高残留性有机溶剂、致癌物品,安全隐患严重,环境保护压力大。同时,产品溶剂残留高,产品品质存在安全隐患,且收率较低、生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷,提供了一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法,采用间苯二酚、三氯甲苯、水及甲醇混合配制成低浓度的甲醇水溶液作溶剂合成UV-0;由UV-0与硫酸二甲酯合成UV-9过程(步骤2)中采用甲苯做溶剂、碳酸钠做缚酸剂、PEG-400做催化剂,即解决了UV-9产品的色泽不均一问题,又提高了产品收率,降低了产品成本;将UV-9溶解于二乙酸乙酯,滴加氯磺酸使其磺酸基化,克服了原生产工艺存在的毒性大、污染严重等环保问题。
本发明是这样实现的:
本发明提供了一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其包括如下步骤:
步骤1、先将水及甲醇加入反应釜,开搅拌加入间苯二酚,升温,然后将三氯甲苯滴加到反应釜中至反应完全,离心甩干母液,水洗至中性,得到2,4-二羟基二苯甲酮,即得UV-0粗品;
步骤2、再将上述得到的UV-0粗品、甲苯、缚酸剂碳酸钠加入到另一反应釜中,升温回流至无水珠出现,降温后加入催化剂PEG-400,滴加硫酸二甲酯,加毕再升温,保温反应至完全,加水水洗,静置分层,有机相转移至蒸馏釜,真空蒸馏,收集馏份,加甲醇重结晶,经离心、烘干,即得UV-9成品;
步骤3、将得到的UV-9成品、氯磺酸、乙酸乙酯投入反应釜中进行磺基化反应,加水水洗,静置分层,有机相转移至蒸馏釜,然后减压蒸馏蒸除有机溶剂、乙酸乙酯得UV-284粗品;
步骤4、将UV-284粗品加有机溶剂重结晶,经离心、烘干得UV-284成品。
优选地,所述步骤1中,水与甲醇的质量比为10-12:1-3;所述三氯甲苯与所述间苯二酚的摩尔比为2-3:1.5-2.5。
优选地,所述步骤1中,加入间苯二酚,升温至55℃,保温40min;所述三氯甲苯滴加时间为6h;反应温度为55~60℃,反应时间为5~6h。
优选地,所述步骤1反应过程中产生的HCl气体用水吸收成10%稀盐酸。得到的10%稀盐酸可以进行综合利用。将合成UV-0过程中产生的氯化氢尾气通入水中进行水吸收,得到10%的盐酸溶液进行综合利用,可以降低了产品的生产成本,同时避免了三废排放,减少了三废处理成本。
优选地,所述步骤2中,降温至40℃后加入催化剂PEG-400,控制温度在35~45℃,滴加硫酸二甲酯,加毕升温至75℃,保温反应1h;所述三氯甲苯与所述硫酸二甲酯的摩尔比为1.5-2.5:2.5-3.5。
优选地,所述步骤2中所述真空蒸馏,极限压力为15Pa,蒸馏完后收集180~255℃馏份,即为UV-9粗品。
优选地,所述步骤2中,静置分层后的水相用有机溶剂进行处理后得到盐和水。得到1的盐溶液进行综合利用,可以降低了产品的生产成本。
优选地,所述步骤3中,所述原料的重量比为,UV-9粗品:氯磺酸:乙酸乙酯=1:3-6:10-30;
优选地,所述步骤3中,所述反应温度控制在30-40℃,反应时间为8-10小时。
优选地,所述步骤4中所述重结晶所用的有机溶剂为甲醇,离心滤液回收甲醇后套用。
本发明具有的有益效果是:
1、本发明提供的一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法,三氯甲苯是苯甲酰氯的前体,本身是甲苯氯化制苄醇的副产物,价格便宜,化合物稳定,处理也较方便和安全,故可减少设备投资与劳防措施,由于不用固体催化剂,三废处理任务也大大减轻。然而将三氯甲苯与间苯二酚进行反应又会出现新的问题,采用什么溶剂好呢?采用甲醇作溶剂得到的UV-0收率低,成本高;采用纯水做溶剂得到的UV-0粗品色泽差、粘性大,不利于进行下步反应。本申请人由间苯二酚和三氯甲苯合成UV-0过程(步骤1)中采用水及甲醇混合配制成低浓度的甲醇水溶液作溶剂(水与甲醇的质量比为10-12:1-3),即解决了纯水做溶剂得到的UV-0粗品色泽差、粘性大,不利于进行下步的缺点,又解决了采用甲醇作溶剂得到的UV-0收率低,成本高的缺点。
2、本发明提供的一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法,由UV-0与硫酸二甲酯合成UV-9过程(步骤2)中采用甲苯做溶剂、碳酸钠做缚酸剂、PEG-400做催化剂,即解决了UV-9产品的色泽不均一问题,又提高了产品收率,降低了产品成本。
3、本发明提供的一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法,步骤3中为减少产品的溶剂残留量,采用毒性小且有水果香的溶剂乙酸乙酯取代原工艺中的有毒溶剂二氯乙烷进行合成,克服了原生产工艺存在的毒性大、污染严重等环保问题。并能解决产品中残留有毒溶剂的问题,使产品符合USP规范的要求,提高产品安全性能,乙酸乙酯溶剂通过回收循环使用,降低了生产成本。
4、本发明提供的一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法,使产品收率大大提高,产品纯度由99%上升到99.7%,经济效益和环保效益显著。
附图说明
图1为本发明提供的一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法的流程图。
具体实施方式
实施例1
1、第一步的合成:
在合成UV-9时,先将550kg水及100kg甲醇加入UV-0反应釜,开搅拌加入240kg间苯二酚,升温至升温至55℃,保温40min,然后将460kg三氯甲苯滴加到UV-0反应釜中,滴加时间约为6h,然后控制温度为55~60℃,保温反应5~6h,取样检测反应是否达到终点。反应毕,离心甩干母液,水洗至中性,得到2,4-二羟基二苯甲酮,即UV-0粗品470kg。
2、第二步的合成:
再将100kg甲苯、上述得到的470kgUV-0粗品、200kg缚酸剂碳酸钠加入到UV-9反应釜中,升温回流分水至无水珠出现,降温至40℃,加入3kgPEG-400,控制温度在35~45℃滴加360kg硫酸二甲酯,加毕升温至75℃,保温反应1h,取样检测UV-0小于0.5%,加水水洗,静止分层,有机相转移至蒸馏釜,真空蒸馏,极限压力15Pa,收集180~255℃馏份,加甲醇重结晶,经离心、烘干得UV-9成品359kg。
3、第三步的合成:
将359kg UV-9成品、35900ml乙酸乙酯加入到四口烧瓶中,室温下1h内滴加3.6kg氯磺酸,加完后在室温下搅拌反应12h。反应结束后在冰水浴控制系统下边搅拌边加入一定量的水,然后用乙酸乙酯萃取,有机层用水洗涤,得到浅黄色澄清溶液,然后用无水硫酸镁干燥,抽滤,常压蒸馏出有机溶剂,得2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5磺酸(UV-284)457kg。最后得到的UV-284成品经HPLC测得其纯度为99.3%。
实施例2
1、第一步的合成:
在合成UV-9时,先将500kg水及100kg甲醇加入UV-0反应釜,开搅拌加入165kg间苯二酚,升温至升温至55℃,保温40min,然后将391kg三氯甲苯滴加到UV-0反应釜中,滴加时间约为6h,然后控制温度为55~60℃,保温反应5~6h,取样检测反应是否达到终点。反应毕,离心甩干母液,水洗至中性,得到2,4-二羟基二苯甲酮,即UV-0粗品321kg。
2、第二步的合成:
再将100kg甲苯、上述得到的321kgUV-0粗品、200kg缚酸剂碳酸钠加入到UV-9反应釜中,升温回流分水至无水珠出现,降温至40℃,加入3kgPEG-400,控制温度在35~45℃滴加315kg硫酸二甲酯,加毕升温至75℃,保温反应1h,取样检测UV-0小于0.5%,加水水洗,静止分层,有机相转移至蒸馏釜,真空蒸馏,极限压力15Pa,收集180~255℃馏份,加甲醇重结晶,经离心、烘干得UV-9成品307kg。
3、第三步的合成:
将307kg UV-9成品、1500ml乙酸乙酯加入到四口烧瓶中,室温下1h内滴加300kg氯磺酸,加完后在室温下搅拌反应12h。反应结束后在冰水浴控制系统下边搅拌边加入一定量的水,然后用乙酸乙酯萃取,有机层用水洗涤,得到浅黄色澄清溶液,然后用无水硫酸镁干燥,抽滤,常压蒸馏出有机溶剂,得2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5磺酸(UV-284)389kg。最后得到的UV-284成品经HPLC测得其纯度为99.1%。
实施例3
1、第一步的合成:
在合成UV-9时,先将600kg水及150kg甲醇加入UV-0反应釜,开搅拌加入275kg间苯二酚,升温至升温至55℃,保温40min,然后将586kg三氯甲苯滴加到UV-0反应釜中,滴加时间约为6h,然后控制温度为55~60℃,保温反应5~6h,取样检测反应是否达到终点。反应毕,离心甩干母液,水洗至中性,得到2,4-二羟基二苯甲酮,即UV-0粗品535kg。
2、第二步的合成:
再将100kg甲苯、上述得到的535kgUV-0粗品、200kg缚酸剂碳酸钠加入到UV-9反应釜中,升温回流分水至无水珠出现,降温至40℃,加入3kgPEG-400,控制温度在35~45℃滴加441kg硫酸二甲酯,加毕升温至75℃,保温反应1h,取样检测UV-0小于0.5%,加水水洗,静止分层,有机相转移至蒸馏釜,真空蒸馏,极限压力15Pa,收集180~255℃馏份,加甲醇重结晶,经离心、烘干得UV-9成品441kg。
3、第三步的合成:
将441kg UV-9成品、2500ml乙酸乙酯加入到四口烧瓶中,室温下1h内滴加500kg氯磺酸,加完后在室温下搅拌反应12h。反应结束后在冰水浴控制系统下边搅拌边加入一定量的水,然后用乙酸乙酯萃取,有机层用水洗涤,得到浅黄色澄清溶液,然后用无水硫酸镁干燥,抽滤,常压蒸馏出有机溶剂,得2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5磺酸(UV-284)584kg。最后得到的UV-284成品经HPLC测得其纯度为99.1%。
通过上述实施例,可以看出,本发明提供的一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法,步骤1中,由间苯二酚和三氯甲苯合成UV-0过程采用水及甲醇混合配制成低浓度的甲醇水溶液作溶剂(水与甲醇的质量比为10-12:1-3),即解决了纯水做溶剂得到的UV-0粗品色泽差、粘性大,不利于进行下步的缺点,又解决了采用甲醇作溶剂得到的UV-0收率低,成本高的缺点。
步骤2中,由UV-0与硫酸二甲酯合成UV-9过程中采用甲苯做溶剂、碳酸钠做缚酸剂、PEG-400做催化剂,即解决了UV-9产品的色泽不均一问题,又提高了产品收率,降低了产品成本。
步骤3中为减少产品的溶剂残留量,采用毒性小且有水果香的溶剂乙酸乙酯取代原工艺中的有毒溶剂二氯乙烷进行合成,克服了原生产工艺存在的毒性大、污染严重等环保问题。并能解决产品中残留有毒溶剂的问题,使产品符合USP规范的要求,提高产品安全性能,乙酸乙酯溶剂通过回收循环使用,降低了生产成本。
另外,本发明的合成工艺中,反应路线简单,后处理方便,原料及催化剂价廉易得,制备成本较低,更适合工业化生产。
将合成UV-0过程中产生的氯化氢尾气通入水中进行水吸收,得到10%的盐酸溶液进行综合利用,可以降低了产品的生产成本,同时避免了三废排放,减少了三废处理成本。无三废排放,安全环保。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:
步骤1、先将水及甲醇加入反应釜,开搅拌加入间苯二酚,升温,然后将三氯甲苯滴加到反应釜中至反应完全,离心甩干母液,水洗至中性,得到2,4-二羟基二苯甲酮,即得UV-0粗品;
步骤2、再将上述得到的UV-0粗品、甲苯、缚酸剂碳酸钠加入到另一反应釜中,升温回流至无水珠出现,降温后加入催化剂PEG-400,滴加硫酸二甲酯,加毕再升温,保温反应至完全,加水水洗,静置分层,有机相转移至蒸馏釜,真空蒸馏,收集馏份,加甲醇重结晶,经离心、烘干,即得UV-9成品;
步骤3、将得到的UV-9成品、氯磺酸、乙酸乙酯投入反应釜中进行磺基化反应,加水水洗,静置分层,有机相转移至蒸馏釜,然后减压蒸馏蒸除有机溶剂、乙酸乙酯得UV-284粗品;
步骤4、将UV-284粗品加有机溶剂重结晶,经离心、烘干得UV-284成品。
2.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,水与甲醇的质量比为10-12:1-3;所述三氯甲苯与所述间苯二酚的摩尔比为2-3:1.5-2.5。
3.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,加入间苯二酚,升温至55℃,保温40min;所述三氯甲苯滴加时间为6h;反应温度为55~60℃,反应时间为5~6h。
4.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤1反应过程中产生的HCl气体用水吸收成10%稀盐酸。
5.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,降温至40℃后加入催化剂PEG-400,控制温度在35~45℃,滴加硫酸二甲酯,加毕升温至75℃,保温反应1h;所述三氯甲苯与所述硫酸二甲酯的摩尔比为1.5-2.5:2.5-3.5。
6.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤2中所述真空蒸馏,极限压力为15Pa,蒸馏完后收集180~255℃馏份,即为UV-9粗品。
7.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,静置分层后的水相用有机溶剂进行处理后得到盐和水。
8.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,所述原料的重量比为,UV-9粗品:氯磺酸:乙酸乙酯=2:2-3:10-30。
9.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,所述反应温度控制在30-40℃,反应时间为8-10小时。
10.如权利要求1所述的紫外线吸收剂UV-284的制备方法,其特征在于,所述步骤4中所述重结晶所用的有机溶剂为甲醇,离心滤液回收甲醇后套用。
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