CN110229113B - 一种紫外吸收剂heb的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外吸收剂HEB的制备方法，它是以三聚氰胺和N‑叔丁基‑4‑氯苯甲酰胺为原料，在催化剂和碱存在条件下合成N‑叔丁基‑4‑(4,6‑二氨基‑1,3,5‑三嗪)氨基‑2‑基)苯甲酰胺中间体，再向反应液中加入4‑氯苯甲酸异辛酯和碱继续反应，水洗后蒸馏出溶剂后即可得到二乙基己基丁酰胺基三嗪酮粗产品，粗产品经过重结晶即可得到纯品；本发明采用两步一锅法反应就能制备出目标产物HEB，不仅制备路线简单，而且原料便宜易得，副反应少，收率高于88%，产品的纯度高于99%，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，具体是一种紫外吸收剂HEB的制备方法。
背景技术
HEB（又名二乙基己基丁酰胺基三嗪酮）属于一种新型的三嗪类紫外线吸收剂，其化学名为双(2-乙基己基)-4,4’-((6-((4-叔丁基氨基甲酰胺)苯基)氨基)-1,3,5-三嗪-2,4-二基)二亚胺基)二苯酯，分子结构较大，吸收紫外线的波长范围较宽（280~380nm），可以同时吸收UVA（275-320nm）和UVB（320-400nm）波段紫外线，其紫外线吸收效率较高，光稳定性和热稳定较好，展示出广谱防晒效果，目前已被美国、欧盟和日本等国家应用于防晒剂中。
目前国内外报道HEB的制备方法主要有两种方法。
方法一：1994年美国专利US5346691和2015年中国专利CN 105130918B都报道了以三聚氰氯为原料，先与N-叔丁基-4-氨基苯甲酰胺反应得到N-叔丁基-4-[(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]苯甲酰胺，后者再与4-氨基苯甲酸异辛酯反应制备出二乙基己基丁酰胺基三嗪酮HEB。
方法二：2013年专利（WO 2013156270）报道了以三聚氰氯依次与对氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸异辛酯、二氯亚砜和叔丁胺通过四步反应制备出二乙基己基丁酰胺基三嗪酮HEB。
上述两种方法的缺点在于合成二乙基己基丁酰胺基三嗪酮（HEB）的过程中都以三聚氯氰为原料，该化合物活性很高，价格昂贵，在空气中不稳定，遇水易分解成三聚氰酸，同时放出氯化氢气体。上述两种方法中第一步反应都涉及高活性的三聚氯氰与芳香伯胺反应，反应很难停留在只生成单氨基取代的三嗪中间体N-叔丁基-4-[(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]苯甲酰胺（方法一）和4-[(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]苯甲酸（方法二），容易生成少量二氨基取代和三氨基取代的产物，这些杂质的引入很难在后续的纯化过程中除去，造成最终产品的纯度降低，难以满足实际需求。此外，上述两种方法中均使用了芳香伯胺类化合物，如N-叔丁基-4-[(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]苯甲酰胺、4-氨基苯甲酸异辛酯和4-氨基苯甲酸，它们常由其硝基化合物在过渡金属催化剂（如钯、镍）存在下以氢气还原得到，这类反应在工业生产中的危险性较大，也使得芳香伯胺类化合物原料成本较高。因此，研发一种成本低廉、反应条件温和、工艺操作简单、二乙基己基丁酰胺基三嗪酮（HEB）的纯度高的制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是针对目前紫外线吸收剂HEB的制备方法存在的上述问题，提供一种新颖的二乙基己基丁酰胺基三嗪酮制备方法，该方法成本低廉、反应条件温和、工艺操作简单，得到的二乙基己基丁酰胺基三嗪酮的纯度高。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明的一种紫外吸收剂HEB的制备方法，包括以下步骤：
（1）向反应器中投入三聚氰胺、催化剂、碱和有机溶剂，将反应温度升至90~110℃搅拌溶解，在此温度下滴加预先溶解在有机溶剂中的N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺，3~4h内滴加完毕，于90~110℃保温反应16~18h，反应完毕，得到N-叔丁基-4-(4,6-二氨基-1,3,5-三嗪)氨基-2-基)苯甲酰胺中间体；
所述三聚氰胺：N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺：碱：催化剂：有机溶剂的摩尔量比为1：1.01~1.05：1.10~1.30：0.02~0.05：8~15；
（2）保持上述反应温度不变，继续向反应器中加入4-氯苯甲酸异辛酯和碱，加料完毕后升温至120~140℃，在此温度下继续反应24~28h，反应完毕后冷却至室温，水洗后蒸出有机溶剂，得到目标产物二乙基己基丁酰胺基三嗪酮的粗品，再用乙醇和水的混合物进行重结晶，得到纯产品，两步反应总产率大于88%；将得到纯产品的结构经核磁共振氢谱和核磁共振碳谱证实，经液相色谱检测其纯度大于99%；
其中4-氯苯甲酸异辛酯和碱的加入量以三聚氰胺为基准，所述三聚氰氯：4-氯苯甲酸异辛酯：碱的摩尔量比为1：2.10~2.30：2.10~2.30。
优选地，本发明步骤（1）中所述三聚氰胺：N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺：碱：催化剂：有机溶剂的摩尔量比为1：1.03：1.20：0.04：10。
优选地，本发明步骤（1）和（2）中所使用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种。
进一步地，本发明步骤（1）和（2）中所使用的碱为氢氧化钠。
优选地，本发明步骤（1）中所使用的催化剂为碘化亚铜、溴化亚铜、氯化亚铜中的一种。
进一步地，本发明步骤（1）中所使用的催化剂为氯化亚铜。
优选地，本发明步骤（1）中的有机溶剂为二甲苯、二噁烷、二甲基亚砜中的一种。
进一步地，本发明步骤（1）中的有机溶剂为二甲苯。
优选地，本发明步骤（2）中所述三聚氰胺：4-氯苯甲酸异辛酯：碱的摩尔量之比为1：2.20：2.20。
优选地，本发明所述步骤（2）中乙醇和水的混合物中乙醇与水的体积比为98:2。
本发明克服了国内外现有技术的不足，以三聚氰胺与4-氯苯甲酸异辛酯反应先得到反应中间体N-叔丁基-4-(4,6-二氨基-1,3,5-三嗪)氨基-2-基)苯甲酰胺，不经过分离中间，直接与4-氯苯甲酸异辛酯反应，两步一锅法反应就能制备出目标产物HEB，不仅制备路线简单，而且原料便宜易得，副反应少，收率和产品纯度高，易于工业化生产。
本发明的反应原理如下：
本发明工艺与现有技术相比，具有如下特点：
（1）采用价格便宜、稳定好的三聚氰胺为原料，第一步得到的反应中间体不需要分离，直接在一锅法中加入后需原料进行第二步反应，反应条件温和，工艺简单易操作。
（2）以N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺和4-氯苯甲酸异辛酯原料，便宜易得，避免了芳香伯胺类化合物（多以其硝基化合物的在过渡金属催化剂存在下以氢气还原制备）的使用，降低了工业生产中的危险性和原料成本。
（3）本发明采用梯度的反应温度提高了反应的选择性。第一步在铜盐催化下，90~110℃慢滴加N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺的方式，使得反应三聚氰胺的一个氨基参与反应，只是生成单取代的产物；第二步继续加入稍微过量的4-氯苯甲酸异辛酯，并升温至120~140℃，三聚氰胺的另外两个氨基参与反应，生成了目标产物。这样有效地抑制了多取代副反应的发生，提高了产品产率和纯度。
附图说明
图1是本发明实施例1所制备的紫外吸收剂HEB的高效液相色谱图。
图1中所示的高效液相色谱的检测条件为，液相色谱仪型号：Agilent 1260Infinity；检测器：DAD；色谱柱：ZORBAX SB-C18，规格型号：4.6 × 150mm，5μm，检测波长：307nm，流速：1mL/min，流动相：水:甲醇=2:98，进样量：0.5mL，配样浓度：10mg样品溶解在5mL的色谱纯甲醇溶剂中，记录时间15min。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种紫外吸收剂HEB的制备方法，包括以下步骤：
向反应器中投入三聚氰胺126g、氯化亚铜3.96g、氢氧化钠48g和二甲苯860g，将反应温度升至100℃搅拌溶解，在此温度下滴加预先溶解在200g二甲苯中的N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺217g，并3~4h内滴加完毕，于100℃保温反应17h，反应完毕，得到N-叔丁基-4-(4,6-二氨基-1,3,5-三嗪)氨基-2-基)苯甲酰胺中间体。
保持上述反应温度不变，继续向反应体系中加入590g 4-氯苯甲酸异辛酯和88g氢氧化钠，加料完毕后将反应温度升温至130℃，在此温度下继续反应26h，反应完毕后冷却至室温，以1000mL水洗萃取三次，减压蒸馏回收二甲苯，得到目标产物二乙基己基丁酰胺基三嗪酮（HEB）的粗品，用乙醇和水的混合物重结晶后得到纯产品704g，所述乙醇和水的混合物中乙醇与水的体积比为98:2。纯产品经核磁共振表征证实其结构，具体数据如下：1H NMR(300 MHz, DMSO-d6) δ 9.85 (s, 2H), 9.70 (s, 1H), 8.05~7.62 (m, 12H), 7.08 (t,J = 8.1 Hz, 1H), 4.18 (t, J = 8.1 Hz, 4H), 1.71~1.65 (m, 2H), 1.45~1.32 (m,25H), 0.95~0.86 (m, 12H)；13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) δ 165.8, 165.5, 163.4,144.2, 141.8, 129.8, 129.5, 127.9, 123.1, 119.5, 119.2, 66.3, 50.6, 38.3,30.1, 28.6, 28.4, 23.6, 22.4, 13.9, 10.9。
本实施例中的各原料用量和工艺条件是本发明的最佳技术方案，所得到的HEB产品的产率为92%，经液相色谱分析，其纯度为99.31%，完全符合化妆品行业的要求，液相色谱检测其分析结果如下表所示：
实施例2
本实施例的一种紫外吸收剂HEB的制备方法，包括以下步骤：
向反应器中投入三聚氰胺126g、氯化亚铜3.96g、碳酸氢钠101g和二噁烷880g，将反应温度升至110℃搅拌溶解，在此温度下滴加预先溶解在220g二噁烷中的N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺217g，3~4h内滴加完毕，于110℃保温反应18h，反应完毕，得到N-叔丁基-4-(4,6-二氨基-1,3,5-三嗪)氨基-2-基)苯甲酰胺中间体。
保持上述反应温度不变，继续向反应体系中加入590g 4-氯苯甲酸异辛酯和185g碳酸氢钠，加料完毕后升温至140℃，在此温度下继续反应24h，反应完毕后冷却至室温，以500mL水洗萃取三次，减压蒸馏回收溶剂，得到目标产物二乙基己基丁酰胺基三嗪酮（HEB）的粗品，用乙醇和水的混合物重结晶得到纯产品674g，所述乙醇和水的混合物中乙醇与水的体积比为98:2，产品产率为88%，经液相色谱分析，其纯度为99.01%。
实施例3
本实施例的一种紫外吸收剂HEB的制备方法，包括以下步骤：
向反应器中投入三聚氰胺126g、碘化亚铜7.62g、氢氧化钾67g和二甲基亚砜780g，将反应温度升至90℃搅拌溶解，在此温度下滴加预先溶解在156g二甲基亚砜中的N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺217g，3~4h内滴加完毕，于90℃保温反应16h，反应完毕，得到N-叔丁基-4-(4,6-二氨基-1,3,5-三嗪)氨基-2-基)苯甲酰胺中间体。
保持上述反应温度不变，继续向反应体系中加入590g 4-氯苯甲酸异辛酯和129g氢氧化钾，加料完毕后升温至120℃，在此温度下继续反应28h，反应完毕后冷却至室温，以500mL水洗萃取三次，减压蒸馏回收溶剂，得到目标产物二乙基己基丁酰胺基三嗪酮（HEB）的粗品，用乙醇和水的混合物重结晶得到纯产品689g，所述乙醇和水的混合物中乙醇与水的体积比为98:2，产品产率为90%，经液相色谱分析，其纯度为99.18%。
实施例4
本实施例的一种紫外吸收剂HEB的制备方法，包括以下步骤：
向反应器中投入三聚氰胺126g、溴化亚铜5.72g、碳酸钠117g和二甲苯860g，将反应温度升至95℃搅拌溶解，在此温度下滴加预先溶解在200g二甲苯中的N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺217g，3~4h内滴加完毕，于95℃保温反应17h，反应完毕，得到N-叔丁基-4-(4,6-二氨基-1,3,5-三嗪)氨基-2-基)苯甲酰胺中间体。
保持上述反应温度不变，继续向反应体系中加入4-氯苯甲酸异辛酯563g和碳酸钠222g，加料完毕后升温至125℃，在此温度下继续反应25h，反应完毕后冷却至室温，以1000mL水洗萃取三次，减压蒸馏回收溶剂，得到目标产物二乙基己基丁酰胺基三嗪酮（HEB）的粗品，用乙醇和水的混合物重结晶得到纯产品681g，所述乙醇和水的混合物中乙醇与水的体积比为98:2，产品产率为89%，经液相色谱分析，其纯度为99.20%。
Claims (1)
1.一种紫外吸收剂HEB的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
向反应器中投入三聚氰胺126g、氯化亚铜3.96g、氢氧化钠48g和二甲苯860g，将反应温度升至100℃搅拌溶解，在此温度下滴加预先溶解在200g二甲苯中的N-叔丁基-4-氯苯甲酰胺217g，并3~4h内滴加完毕，于100℃保温反应17h，反应完毕，得到N-叔丁基-4-(4,6-二氨基-1,3,5-三嗪)氨基-2-基)苯甲酰胺中间体；
保持上述反应温度不变，继续向反应体系中加入590g 4-氯苯甲酸异辛酯和88g氢氧化钠，加料完毕后将反应温度升温至130℃，在此温度下继续反应26h，反应完毕后冷却至室温，以1000mL水洗萃取三次，减压蒸馏回收二甲苯，得到目标产物二乙基己基丁酰胺基三嗪酮的粗品，用乙醇和水的混合物重结晶后得到纯产品704g，所述乙醇和水的混合物中乙醇与水的体积比为98:2。
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