CN109721566B - 一种1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种α‑氨基苯乙酮类光引发剂中间体的制备方法，具体涉及光引发剂2‑苄基‑2‑二甲基氨基‑1‑(4‑吗啉苯基)丁酮和2‑(4‑甲基苄基)‑2‑二甲氨基‑1‑(4‑吗啉苯基)丁酮中间体1‑（4‑吗啉苯基）‑1‑丁酮的制备方法。克服了现有技术所存在的缺点，提供一种不需要加入重金属催化剂、不需要高温高压下加料、后处理简单、产品外观好、适合工业生产的α‑氨基苯乙酮类光引发剂中间体的制备方法。

Description

一种1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法

技术领域

本发明涉及一种α-氨基苯乙酮类光引发剂中间体的制备方法，具体涉及光引发剂2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和2-(4-甲基苄基)-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮中间体1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法。

背景技术

α-氨基酮类光引发剂是一类重要的光引发剂，其中2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和2-(4-甲基苄基)-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮是Ciba公司研制成的α-氨基酮类光引发剂，商品名分别为“Irgacure 369”和“Irgacure 379”，这类光引发剂热稳定性好，贮存期长，溶解性能好，色浅、抗黄变性能好，光固化速度快，而且深度固化性能好，特别使用于有色体系，在UV固化领域中得到了广泛的应用，广泛用于光固化涂料、油墨、光致抗蚀剂等领域。

其制备方法主要有两种，一种是以氟苯为原料（US5534629A），另一种是以氯苯为原料（CN97110835.8）。氟苯的价格昂贵，而且各国法规对含氟化合物限制越来越严格，因此氯苯的优势越来越明显。中国专利CN97110835.8公开了2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和2-(4-甲基苄基)-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮以氯苯为原料的制备工艺是通过酰基化反应得到1-（4-氯苯基）-1-丁酮，再与吗啉在加压下进行反应生产1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮，然后进行溴代、氨化和重排反应。但是以氯苯为原料进行制备α-氨基苯乙酮类光引发剂时，其关键制备步骤加压反应还有很多待改进之处：

首先，1-（4-氯苯基）-1-丁酮在该反应过程中存在安全隐患，因此要适当地控制住其的积累。控制1-（4-氯苯基）-1-丁酮的累积有两种方法，一是在反应温度和压力下长时间连续加入；二是使用催化剂如氯化亚铜加速反应到一定程度；前者反应时间长，且在高温高压下进行加料危险，对反应设备也有更高的要求，后者引入了重金属离子，尤其是各国环保法规对重金属的限制越来越严格的情况下也不具有优势；

其次，关键中间体1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮含有副产物的黑色物质，需要用活性炭进行脱色，后处理繁琐，而且在过滤时活性炭也很容易穿滤。因此，此工艺工业可操作性差，还不适合于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是克服CN97110835.8以氯苯为原料制备1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的方法所存在的缺点，提供一种不需要加入重金属催化剂、不需要高温高压下加料、后处理简单、产品外观好、适合工业生产的α-氨基苯乙酮类光引发剂中间体的制备方法。

本发明提供的光引发剂369和379中间体1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将吗啉溶于水中，然后加入1-（4-氯苯基）-1-丁酮，置于高压釜中，1-2h内加热到200-230℃，釜内压力控制在18-21bar，稳定后，保温反应；

2）反应结束后，降温结晶，直接进行抽滤提纯产品；

其中1-（4-氯苯基）-1-丁酮、吗啉与水的比例选自其物质的量比1：（3-4）：（18-32）。

本发明提供的1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法，可以制备出无黑色副产物的产品，外观好，纯度高，直接从反应体系中结晶过滤就可以制备得到米色产品，收率在90%以上，产品纯度在99%以上。因此不必使用活性炭进行脱色。

本发明提供的1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法，产品过滤后所得母液中含有过量的吗啉和吗啉的盐酸盐，加碱进行中和，然后回收吗啉和水的混合物，因此本发明还有一个特点是先分离产品，后回收吗啉，其好处之一可以避免在回收吗啉时长时间受热而影响产品的外观。

本发明提供的1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法，1-（4-氯苯基）-1-丁酮、吗啉与水的投料比非常关键，通过实验筛选出最优的反应投料比，吗啉的用量为1-（4-氯苯基）-1-丁酮物质的量的3-4倍，水的用量为吗啉用量的6-8倍，即能保证反应完全，也能缩短反应周期。

本发明的特点之二在于增加了水的用量，一方面可以有效分散反应体系中1-（4-氯苯基）-1-丁酮的浓度，从而降低反应风险，可以一起投料，另一方面避免在高温高压条件下连续数小时加料，减少风险，对高温高压设备不会有特殊要求。但水的用量如果高于吗啉用量的8倍，会延长反应时间，甚至影响反应程度，而且也增加回收吗啉的困难，吗啉的浓度低，吗啉不与水共沸，不同的浓度具有不同的沸点，回收吗啉的时间太长。

本发明的特点之三在于减少了吗啉的用量，节约了成本，也减少后续回收吗啉所需能源，但是吗啉用量不能小于1-（4-氯苯基）-1-丁酮的3倍，会影响反应的程度和反应速率，吗啉理论用量为1-（4-氯苯基）-1-丁酮的2倍量，但是在高温高压下吗啉是气液共存状态，有一部分是以气态存在，减少了与反应液中吗啉的浓度。

另外增加水的用量同时减少吗啉用量以及先从反应液中分离产品减少产品在回收吗啉时的受热时间，均可以减少黑色副产物的产生，从而是产品不用活性炭和重结晶就可以得到外观好、纯度高的产品，缩短了反应周期。

本发明提供的1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法，可以有效的制备光引发剂369和379，在实际制备光引发剂369和379过程中可用直接使用甩滤出来的1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮湿品进行后续反应，不必经过烘干过程。

本发明提供的α-氨基苯乙酮类光引发剂中间体1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法较现有了技术有很多优点：

1、反应原料吗啉、水以及1-（4-氯苯基）-1-丁酮可以在加热和高压前一起加入到高压反应釜中，而不会有安全风险，并且避开高温高压连续数小时加料；

2、产品外观好，不含有灰色副产物，避开使用活性炭脱色；

3、反应效果好，可以直接在反应液中析晶过滤提纯，不需要后续重结晶过程，后处理简单；

4、先分离产品，后回收吗啉，还可以避免在回收吗啉时长时间受热而影响产品外观。

具体实施例：

为了更清楚地说明本发明，下文中采取非限定性实施例作进一步说明。

实施例1：1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备

将吗啉（336.5g，4.0mol）溶于水（360.0g，20.0mol）中，然后再加入1-（4-氯苯基）-1-丁酮（182.7，1.0mol），搅匀后，加入1.5L高压反应釜内，关闭反应釜，在1.5-2h内，将反应液加热到210-215℃，同时反应釜内的压力也在上升，将釜内压力控制在20bar左右，保温反应8h左右，然后降温析晶，甩滤，滤饼用水洗，烘干，得米色晶体222.8g，纯度为99.1%，熔点为65.5-66.5℃。

离心后，收集滤液进行吗啉回收，在搅拌下，加入40.0g氢氧化钠。加毕，升温蒸馏收集所有吗啉和水混合物馏分，直接套用。

实施例2：1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备

将吗啉（261.0g，3.0mol）溶于水（360.0g，20.0mol）中，然后再加入1-（4-氯苯基）-1-丁酮（182.7，1.0mol），搅匀后，加入1.5L高压反应釜内，关闭反应釜，在1.5-2h内，将反应液加热到210-215℃，同时反应釜内的压力也在上升，将釜内压力控制在20bar左右，保温反应10h左右，然后降温析晶，甩滤，滤饼用水洗，烘干，得米色晶体220.8g，纯度为99.3%，熔点为65.5-66.5℃。

实施例3：1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备

将吗啉（217.5g，2.5mol）溶于水（360.0g，20.0mol）中，然后再加入1-（4-氯苯基）-1-丁酮（182.7，1.0mol），搅匀后，加入1.5L高压反应釜内，关闭反应釜，在1.5-2h内，将反应液加热到210-215℃，同时反应釜内的压力也在上升，将釜内压力控制在20bar左右，保温反应28h左右，然后降温析晶，甩滤，滤饼用水洗，烘干，得米色晶体186.0g，纯度为93.5%。

实施例4：1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备

将吗啉（336.5g，4.0mol）溶于水（360.0g，20.0mol）中，然后再加入1-（4-氯苯基）-1-丁酮（182.7，1.0mol），搅匀后，加入1.5L高压反应釜内，关闭反应釜，在1.5-2h内，将反应液加热到210-215℃，同时反应釜内的压力也在上升，将釜内压力控制在20bar左右，保温反应8h左右，然后降至室温，在搅拌下，加入40.0g氢氧化钠。加毕，升温蒸馏收集所有吗啉和水混合物馏分，然后再冷却析晶，甩滤，水洗滤饼，烘干，得暗米色晶体210.2，纯度98.5%。

实施例5：1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备（使用参考文献中不加催化剂的条件）

1-（4-氯苯基）-1-丁酮（164.4g，0.9mol）、吗啉（313.2g，3.6mol）、水（324.0g，18.0mol）中，加入1L高压反应釜内，关闭反应釜，在1h左右升温到180℃，然后进一步缓慢地加热反应液，每小时升温10℃左右，经4小时，反应液温度达到220℃，压力达到22bar，让反应在220℃继续反应5小时，压力缓慢降至18.5bar，然后让反应液冷却析晶，甩滤，滤饼用水洗，烘干，得米色晶体219.6g，纯度为99.2%。

实施例6：1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备（参考文献的方法直接过滤后处理）

将392.1g（4.5mol）吗啉和162.0g（9.00mol）的水加入到1L高压反应器，关闭反应釜，加热，在1h左右升温到220℃，然后在此温度下，5h内均匀加入164.4g（0.9mol）1-（4-氯苯基）-1-丁酮，加毕，保温反应5h，然后降温析晶，甩滤，滤饼用水洗，烘干，得颜色发黑晶体209.6g，纯度为97.2%。

实施例7：2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮的制备

取实施例1方法制备的干品1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮（46.7g，0.20mol）溶于100ml甲苯中，搅拌均匀，冰水浴下，滴加4.7g浓硫酸，0.5h滴毕，升至室温，将事先溶于40ml甲苯的溴素（25.6g，0.16mol）滴加到反应体系中，1h滴毕，保温反应，TLC或液相色谱监测反应，反应完全后，加入47ml的水，搅拌0.5h，静置分层，分出水相，再用40ml甲苯萃取，合并甲苯相，用饱和碳酸钠溶液洗，所得的有机相即2-溴-1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的甲苯溶液，液相含量97.8%。液相直接转移到1L四口瓶中，加入45g 40%的二甲胺水溶液（18g，0.4mol）和碳酸钠（21.2g，0.2mol），室温搅拌反应，TLC或液相色谱监测反应，反应完全后，静置分层，分出有机相，然后水洗得2-二甲氨基-1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的甲苯溶液，液相含量96.5%，转移到1L四口瓶中，加热到70-80℃，加入氯化苄（30.4g，0.24mol），保温反应，TLC监测反应，反应完全后，将15%的氢氧化钠溶液（16.0g，0.4mol）缓慢滴加到反应体系中，滴毕反应2h，降低温度至室温，静置分层，分出有机相，水相用40ml甲苯萃取，合并甲苯相，用100ml水洗，有机相脱溶后，向残留物中加入乙醇进行重结晶，得到浅黄色晶体2-苄基-2-二甲氨基-1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮65.2g，纯度99.3%。

实施例8：2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮的制备

按实施例1方法制备得到的湿品1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮49.16g（含水量5%）溶于150ml甲苯中，搅拌均匀，加热回流分水，直至水分完，降至室温，冰水浴下，滴加4.7g浓硫酸，0.5h滴毕，升至室温，将事先溶于40ml甲苯的溴素（25.6g，0.16mol）滴加到反应体系中，1h滴毕，保温反应，TLC或液相色谱监测反应，反应完全后，加入47ml的水，搅拌0.5h，静置分层，分出水相，再用40ml甲苯萃取，合并甲苯相，用饱和碳酸钠溶液洗，所得的有机相即2-溴-1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的甲苯溶液，液相含量97.8%。液相直接转移到1L四口瓶中，加入45g 40%的二甲胺水溶液（18g，0.4mol）和碳酸钠（21.2g，0.2mol），室温搅拌反应，TLC或液相色谱监测反应，反应完全后，静置分层，分出有机相，然后水洗得2-二甲氨基-1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的甲苯溶液，液相含量96.5%，转移到1L四口瓶中，加热到70-80℃，加入氯化苄（30.4g，0.24mol），保温反应，TLC监测反应，反应完全后，将15%的氢氧化钠溶液（16.0g，0.4mol）缓慢滴加到反应体系中，滴毕反应2h，降低温度至室温，静置分层，分出有机相，水相用40ml甲苯萃取，合并甲苯相，用100ml水洗，有机相脱溶后，向残留物中加入乙醇进行重结晶，得到浅黄色晶体2-苄基-2-二甲氨基-1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮65.5g，纯度99.1%。

Claims (1)

1.一种1-（4-吗啉苯基）-1-丁酮的制备方法，其特征在于具体步骤包括：

1）将吗啉溶于水中，然后加入1-（4-氯苯基）-1-丁酮，置于高压釜中，1-2h内加热到200-230℃，釜内压力控制在18-21bar，稳定后，保温反应；

2）反应结束后，降温结晶，直接进行抽滤提纯产品；

其中1-（4-氯苯基）-1-丁酮、吗啉与水的比例选自其物质的量比1：（3-4）：（18-32）。