CN114671748A - 一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法 - Google Patents

一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法 Download PDF

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勾林
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Abstract

一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，包括：步骤1：向反应器中加入有机溶剂、催化剂和硬脂酸甲酯，然后用惰性气体驱除反应器内的空气，在保持惰性氛围和搅拌的条件下，加热升温至反应温度，然后在保温的条件下加入苯乙酮，待苯乙酮加入完毕后继续反应，停止加热并停止通惰性气体；步骤2：将反应体系的pH值调节至中性，随后加入蒸馏水，并搅拌使产物晶体析出，过滤后得到粗品；步骤3：将粗品加入到甲醇中，在室温下搅拌洗涤，得到产物。本发明的合成工艺的收率达85%，纯度达到98.5%。

Description

一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
硬脂酰苯甲酰甲烷分子的结构式：
Figure BDA0003563056080000011
硬脂酰苯甲酰甲烷(1-苯基二十碳烷-1，3-二酮、Stearoylbenzoylmethane、SBM)是一种重要的β-二酮结构的热塑性塑料用的光稳定剂、热稳定剂，被广泛用于聚氯乙烯(PVC)塑料和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂中，它能与多种稳定剂复合，通过组分之间的协同作用，可有效改善聚氯乙烯制品的透明性、耐候性，避免加工过程中的析出和“锌烧”。它不仅能降低塑料制品的前期着色，而且能提高后期稳定性。与常用稳定剂相比，具有良好的热稳定性、化学稳定性和光稳定性，无毒无味，不污染制品，因此被广泛应用于食品和医药包装，如矿泉水瓶、油瓶、透明片材和透明薄膜等。
硬脂酰苯甲酰甲烷的合成在国内起步较晚，仅少量学术篇章报道，在合成方法上基本相同，采用酯和酮在强碱性条件下及适当溶剂中发生克莱森缩合反应，所生成的钠盐经酸化、水洗、结晶、过滤和干燥等工艺而得到产品。现有工艺中缩合反应存在反应周期长、制备温度高、成品纯度低、副产物多、能源消耗大的问题。严重影响硬脂酰苯甲酰甲烷的合成效率，影响其产量。基于以上考虑，有必要开发一种低温、低能耗、零排放、无污染的硬脂酰苯甲酰甲烷的合成工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：向反应器中加入有机溶剂、催化剂和硬脂酸甲酯，然后用惰性气体驱除反应器内的空气，在保持惰性氛围和搅拌的条件下，加热升温至反应温度，然后在保温的条件下加入苯乙酮，待苯乙酮加入完毕后继续反应，停止加热并停止通惰性气体；
步骤2：将反应体系的pH值调节至中性，随后加入蒸馏水，并搅拌使产物晶体析出，过滤后得到粗品；
步骤3：将粗品加入到甲醇中，在室温下搅拌洗涤，得到产物。
优选的技术方案为：所述催化剂为叔丁醇钠、叔丁醇钾、氢氧化钠、氢化钠、甲醇钠和乙醇钠中至少一种。
优选的技术方案为：所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲苯、甲苯、苯和四氢呋喃中的至少一种。
优选的技术方案为：所述惰性气体为氮气和氩气中的一种。
优选的技术方案为：所述溶剂、苯乙酮、硬脂酸甲酯和催化剂的质量比为7-10:1:2-4:1-2。
优选的技术方案为：步骤1中，反应温度为40℃-60℃。
优选的技术方案为：步骤2中，加入的蒸馏水的体积为溶剂的体积的3-5倍。
优选的技术方案为：步骤3中，粗品与甲醇的质量比例为1:2-3。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
本发明通过以硬脂酸甲酯及苯乙酮为反应物，在叔丁醇钠催化条件下生成SBM，反应条件温和，低温低能耗，反应过程无氢气等易爆气体产生，能够在低反应物用量比例下，获得更高的目标化合物收率；并且工艺流程简单，生产周期较短，后期废水处理简单。本发明的合成工艺的收率达85％，纯度98.5％。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为本发明提出的硬脂酰苯甲酰甲烷的核磁共振氢谱。
图3为本发明提出的硬脂酰苯甲酰甲烷的核磁共振碳谱。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本实施例所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1-3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整。提供以下实施例以便更好地理解本发明，而非限制本发明。以下实施例中的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料如无特殊说明，均为常规生化试剂商店购买所得。
硬脂酰苯甲酰甲烷收率的计算、硬脂酰苯甲酰甲烷纯度的测试方法。
1.收率的计算：
收率：是指按反应物进行量计算，生成目的产物的百分数。一般用质量百分数或体积百分数表示。
Figure BDA0003563056080000031
2.硬脂酰苯甲酰甲烷纯度的测试方法：
准确称取20mg干燥后的产物于离心管中，然后用二氯甲烷溶解产品，并充分震荡使产物完全溶解，再把溶解好的产品用过滤头过滤一下用注射器准确移取1.5mL的产物于测量瓶中，然后调节好气相色谱(GC)参数进行测试：Agilent毛细管柱HP-5(30m×320μm×0.25μm)，5％Phenyl Methyl Siloxan，FID氢火焰离子检测器，气化室温度320℃，柱温：初始温度80℃，采取程序升温至320℃；检测器温度320℃；载气：氮气30mL/min；燃气：氢气40mL/min；助燃气：空气400mL/min；进样量1μL。
实施例1：一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法
—种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：合成二苯甲酰甲烷，按质量比，N,N-二甲基甲酰胺：苯乙酮：苯甲酸甲酯：叔丁醇钠＝9：1：3：1，向250mL反应器中加入50mL N,N-二甲基甲酰胺、5.64g叔丁醇钠和15.84g硬脂酸甲酯，然后用氮气驱除反应器中的空气，在保持氮气氛围和搅拌的条件下，加热升温至50℃，然后在保温的条件下缓慢滴加5.28g苯乙酮(滴加的速率为1.5-3mL/min)，待苯乙酮滴加完毕后，继续反应3.5小时，待反应结束后移去热源，并停止通氮气；
步骤二：后处理，向反应体系中加入盐酸至中性，随后加入N,N-二甲基甲酰胺2倍体积的蒸馏水(100mL)，并快速搅拌，使产物晶体完全析出，析晶一段时间过滤后得到粗品；
步骤三：纯化，将粗品加入到2倍理论质量的甲醇(34g)中，在室温下搅拌洗涤，抽滤，得到产物，并将母液回收套用；将产物放在30℃的常压干燥箱中干燥6h，得到硬脂酰苯甲酰甲烷14.7g，计算收率为86.5％，用气相色谱GC测定产物纯度为98.587％。
图1为本发明硬脂酰苯甲酰甲烷的核磁共振氢谱。1HNMR(400MHz，Chloroform-d)δ7.88(d，J＝7.1Hz，2H)，7.52(t，J＝7.3Hz，1H)，7.45(t，J＝7.5Hz，2H)，6.17(s，1H)，2.42(t，J＝7.6Hz，2H)，1.72–1.64(m，2H)，1.25(s，28H)，0.88(t，J＝6.8Hz，3H)。
图2为本发明硬脂酰苯甲酰甲烷的核磁共振碳谱。13CNMR(101MHz，Chloroform-d)δ197.12，183.60，132.28，128.68，127.08，96.16，77.42，77.10，76.78，39.37，32.01，29.87–29.29(m)，25.95，22.78，14.20。
实际值产量：实际得到目的产物硬脂酰苯甲酰甲烷的质量。
理论值产量：根据反应物配比理论计算应该得到硬脂酰苯甲酰甲烷的质量。
Figure BDA0003563056080000041
因为原料硬脂酸甲酯过量，所以目的产物硬脂酰苯甲酰甲烷的理论值计算要以原料苯乙酮为基准，又因为理论上n(苯乙酮)：n(硬脂酰苯甲酰甲烷)＝1：1，所以n(硬脂酰苯甲酰甲烷)＝n(苯乙酮)，由于n(苯乙酮)＝44mmol，所以硬脂酰苯甲酰甲烷的理论质量为m(硬脂酰苯甲酰甲烷)＝44mmol＝17g。得到硬脂酰苯甲酰甲烷的实际质量为14.7g，所以收率为
Figure BDA0003563056080000042
实施例2：一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法
—种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：合成二苯甲酰甲烷，按质量比，N,N-二甲基甲酰胺：苯乙酮：苯甲酸甲酯：叔丁醇钠＝8：1：3：1，向2L反应器中加入1L N,N-二甲基甲酰胺、56.4g叔丁醇钠和158.2g硬脂酸甲酯，然后用氮气驱除反应器中的空气，在保持氮气氛围和搅拌的条件下，加热升温至50℃，然后在保温的条件下缓慢滴加52.8g苯乙酮(滴加的速率为1.5-3mL/min)，待苯乙酮滴加完毕后，继续反应3.5小时，待反应结束后移去热源，并停止通氮气；
步骤二：后处理，向反应体系中加入浓盐酸中和至中性，随后加入N,N-二甲基甲酰胺2倍体积的蒸馏水，并快速搅拌，使产物晶体完全析出，析晶一段时间抽滤后得到粗品；
步骤三：纯化，将粗品加入到2倍质量的甲醇(340g)中，在室温下搅拌洗涤，抽滤，得到产物，并将母液回收套用；将产物放在40℃的常压干燥箱中干燥5h，得到硬脂酰苯甲酰甲烷144.4g，计算收率为85％，用气相色谱GC测定产物纯度为98.4645％。
实施例3：一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法
一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：向反应器中加入有机溶剂、催化剂和硬脂酸甲酯，然后用惰性气体驱除反应器内的空气，在保持惰性氛围和搅拌的条件下，加热升温至反应温度，然后在保温的条件下加入苯乙酮，待苯乙酮加入完毕后继续反应，停止加热并停止通惰性气体；
步骤2：将反应体系的pH值调节至中性，随后加入蒸馏水，并搅拌使产物晶体析出，过滤后得到粗品；
步骤3：将粗品加入到甲醇中，在室温下搅拌洗涤，得到产物。
优选的实施方式为：所述催化剂为叔丁醇钠、叔丁醇钾按照1：1的质量比例构成的混合物。
优选的实施方式为：所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲苯按照1：2的质量比例构成的混合物。
优选的实施方式为：所述惰性气体为氩气。
优选的实施方式为：所述溶剂、苯乙酮、硬脂酸甲酯和催化剂的质量比为7:1:2:1。
优选的实施方式为：步骤1中，反应温度为40℃＝。
优选的实施方式为：步骤2中，加入的蒸馏水的体积为溶剂的体积的3＝倍。
优选的实施方式为：步骤3中，粗品与甲醇的质量比例为1:2＝。
实施例4：一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法
一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，包括下列步骤：
步骤1：向反应器中加入有机溶剂、催化剂和硬脂酸甲酯，然后用惰性气体驱除反应器内的空气，在保持惰性氛围和搅拌的条件下，加热升温至反应温度，然后在保温的条件下加入苯乙酮，待苯乙酮加入完毕后继续反应，停止加热并停止通惰性气体；
步骤2：将反应体系的pH值调节至中性，随后加入蒸馏水，并搅拌使产物晶体析出，过滤后得到粗品；
步骤3：将粗品加入到甲醇中，在室温下搅拌洗涤，得到产物。
优选的实施方式为：所述催化剂为甲醇钠。
优选的实施方式为：所述溶剂为四氢呋喃。
优选的实施方式为：所述惰性气体为氩气。
优选的实施方式为：所述溶剂、苯乙酮、硬脂酸甲酯和催化剂的质量比为10:1:4:2。
优选的实施方式为：步骤1中，反应温度为60℃。
优选的实施方式为：步骤2中，加入的蒸馏水的体积为溶剂的体积的5倍。
优选的实施方式为：步骤3中，粗品与甲醇的质量比例为1:3。
以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。

Claims (8)

1.一种硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤1：向反应器中加入有机溶剂、催化剂和硬脂酸甲酯，然后用惰性气体驱除反应器内的空气，在保持惰性氛围和搅拌的条件下，加热升温至反应温度，然后在保温的条件下加入苯乙酮，待苯乙酮加入完毕后继续反应，停止加热并停止通惰性气体；
步骤2：将反应体系的pH值调节至中性，随后加入蒸馏水，并搅拌使产物晶体析出，过滤后得到粗品；
步骤3：将粗品加入到甲醇中，在室温下搅拌洗涤，得到产物。
2.根据权利要求1所述的硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，其特征在于：所述催化剂为叔丁醇钠、叔丁醇钾、氢氧化钠、氢化钠、甲醇钠和乙醇钠中至少一种。
3.根据权利要求1所述的硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，其特征在于：所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲苯、甲苯、苯和四氢呋喃中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气和氩气中的一种。
5.根据权利要求1所述的硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，其特征在于：所述溶剂、苯乙酮、硬脂酸甲酯和催化剂的质量比为7-10:1:2-4:1-2。
6.根据权力要求1所述的硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，其特征在于：步骤1中，反应温度为40 ℃-60 ℃。
7.根据权力要求1所述的硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，其特征在于：步骤2中，加入的蒸馏水的体积为溶剂的体积的3-5倍。
8.根据权利要求1所述的硬脂酰苯甲酰甲烷的制备方法，其特征在于：步骤3中，粗品与甲醇的质量比例为1:2-3。
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