CN116730817A - 一种光引发剂1173的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光引发剂1173的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:将2‑氯‑2‑甲基苯丙酮和碱液在超声条件下,进行碱解反应,得到光引发剂1173。本发明中,所述制备方法无需使用催化剂,得到的光引发剂1173色度低、品质高,所述制备方法的产品含量高,不仅安全性高和生产成本低,还能达到环境友好符合绿色化学的要求。
Description
技术领域
本发明涉及光引发剂技术领域,尤其涉及一种光引发剂1173的制备方法。
背景技术
光引发剂1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮,简称HMPP)的常规生产工艺条件主要分为两步:首先是将异丙基苯甲酮生成氯化物,如在异丙基苯甲酮中通入氯气(Cl2),取代羰基α-位碳原子的氢原子,生产氯化物;然后是将氯化物与碱如氢氧化钠(NaOH)进行碱解反应,羟基取代氯原子,反应式如下:
。
其中,在碱解反应中,需要在催化剂的作用下,碱才能与氯化物快速反应,得到光引发剂1173。
但是,上述工艺使用的催化剂,其价格比较昂贵,不可回收重复使用,并且其副产为三丁胺等胺类物质,属于剧毒化学品,有较大的健康的安全风险,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热易引起燃烧爆炸;同时,其分解出的卤素原子不易除去,影响光引发剂1173产品的品质。
因此,开发一种能克服上述缺陷的光引发剂1173的制备方法是至关重要的。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种光引发剂1173的制备方法,所述制备方法无需使用催化剂,得到的光引发剂1173色度低、品质高,所述制备方法的产品含量高,不仅安全性高和生产成本低,还能达到环境友好符合绿色化学的要求。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种光引发剂1173的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:将2-氯-2-甲基苯丙酮和碱液在超声条件下,进行碱解反应,得到光引发剂1173。
本发明中,所述制备方法将碱解和超声结合,无需使用昂贵的催化剂,节约原料,避免副产产出,产品含量高,提高生产工艺安全性,达到环境友好符合绿色化学的要求;同时,所述制备方法得到的光引发剂1173色度低、品质高。
优选地,所述2-氯-2-甲基苯丙酮的制备方法包括将异丙基苯甲酮和氯气进行氯化反应。
优选地,所述碱液和2-氯-2-甲基苯丙酮的当量比为(1-1.5):1,其中,1-1.5可以为1.1、1.2、1.3、1.4等,进一步优选1.1:1。
本发明中,所述“当量比”指的是:物质摩尔量的比例。
优选地,所述碱液包括碱和溶剂。
优选地,所述碱液的质量浓度为18%-25%,例如19%、20%、21%、22%、23%、24%等,进一步优选20%-21%。
本发明中,所述碱液的质量浓度控制在优选范围的原因在于:其质量浓度偏高,会导致在超声辅助条件下反应速度过快,生产杂质且反应温度不好控制,存在安全风险;其质量浓度偏低,会导致反应速率太慢,反应不充分,生产成本增加。
优选地,所述碱包括第ⅠA族金属元素的氢氧化物、第ⅠA族金属元素的碳酸盐、第ⅠA族金属元素的碳酸氢盐、第ⅡA族金属元素的氧化物或第ⅡA族金属元素的氢氧化物中的任意一种或至少两种的组合,其中典型但非限制性的组合包括:第ⅠA族金属元素的氢氧化物和第ⅠA族金属元素的碳酸盐的组合,第ⅠA族金属元素的碳酸盐、第ⅠA族金属元素的碳酸氢盐和第ⅡA族金属元素的氧化物的组合,第ⅠA族金属元素的碳酸氢盐、第ⅡA族金属元素的氧化物和第ⅡA族金属元素的氢氧化物的组合等。
优选地,所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氧化钙或氢氧化钙中的任意一种或至少两种的组合,其中典型但非限制性的组合包括:氢氧化钠和氢氧化钾的组合,碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾的组合,碳酸氢钠、碳酸氢钾、氧化钙和氢氧化钙的组合等。
优选地,所述溶剂包括水。
优选地,所述超声的频率为1500-4000 Hz,例如1600 Hz、1800 Hz、2000 Hz、2200Hz、2400 Hz、2600 Hz、2800 Hz、3000 Hz、3200 Hz、3400 Hz、3600 Hz、3800 Hz等,进一步优选2500-3000 Hz。
本发明中,所述超声的频率控制在优选范围的原因在于:其频率偏高,会导致反应剧烈,瞬时反应热过高,存在生产安全和损坏设备的风险;其频率偏低,会导致反应缓慢,物料反应不充分,影响成品品质。
优选地,所述碱解反应包括将2-氯-2-甲基苯丙酮和碱液混合后进行保温。
优选地,所述混合的方式包括将所述2-氯-2-甲基苯丙酮滴加至碱液中。
优选地,所述混合的温度为50-100℃,例如55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃等,进一步优选75-85℃,更进一步优选80-82℃。
优选地,所述混合的时间为2-3 h,例如2.2 h、2.4 h、2.6 h、2.8 h等。
优选地,所述保温的温度为80-100℃,例如82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃等。
优选地,所述保温的时间为6-10 h,例如6.5 h、7 h、7.5 h、8 h、8.5 h、9 h、9.5 h等。
优选地,所述保温包括第一次保温、第二次保温和第三次保温。
优选地,所述第一次保温的温度为80-85℃,且不等于90℃,例如81℃、82℃、83℃、84℃等。
优选地,所述第一次保温的时间为2.5-3.5 h,例如2.6 h、2.8 h、3 h、3.2 h、3.4h等。
优选地,所述第二次保温的温度为85-90℃,且不等于90℃,例如86℃、87℃、88℃、89℃等。
优选地,所述第二次保温的时间为3-5 h,例如3.2 h、3.4 h、3.6 h、3.8 h、4 h、4.2 h、4.4 h、4.6 h、4.8 h等。
优选地,所述第三次保温的温度为90-100℃,例如91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃等。
优选地,所述第三次保温的时间为0.5-1.5 h,例如0.6 h、0.8 h、1 h、1.2 h、1.4h等。
优选地,所述反应后还包括静置分层和蒸馏的操作。
作为优选的技术方案,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将异丙基苯甲酮和氯气进行氯化反应,得到2-氯-2-甲基苯丙酮;
(2)在频率为1500-4000 Hz的超声条件下,将所述2-氯-2-甲基苯丙酮在50-100℃下利用2-3 h滴加至质量浓度为18%-25%的碱液中,其中,所述碱液和2-氯-2-甲基苯丙酮的当量比为(1-1.5):1;
(3)在频率为1500-4000 Hz的超声条件下,将体系在80-85℃,且不等于90℃下第一次保温2.5-3.5 h,然后在85-90℃,且不等于90℃下第二次保温3-5 h,再在90-100℃下第三次保温0.5-1.5 h,完成碱解反应;
(4)将体系静置分层,再将有机层蒸馏,得到所述光引发剂1173。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明中,所述制备方法无需使用催化剂,得到的光引发剂1173色度低、品质高,所述制备方法的产品含量高,不仅安全性高和生产成本低,还能达到环境友好符合绿色化学的要求。
(2)本发明中,所述制备方法得到的光引发剂1173的色度在40-55 hazen以内,所述制备方法的产品含量在98.26%以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种光引发剂1173的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)在异丙基苯甲酮中通氯气,进行氯化反应,得到2-氯-2-甲基苯丙酮;
(2)在频率为2700 Hz的超声条件下,将所述2-氯-2-甲基苯丙酮在80℃下利用2.5h滴加至质量浓度为20%的碱液(氢氧化钠水溶液)中,其中,所述碱液和2-氯-2-甲基苯丙酮的当量比为1.1:1;
(3)在频率为2700 Hz的超声条件下,将体系在83℃下第一次保温3 h,然后在88℃第二次保温4 h,再在90℃下第三次保温1 h;
(4)将体系静置分层,再将有机层蒸馏,得到所述光引发剂1173。
实施例2
本实施例提供一种光引发剂1173的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)在异丙基苯甲酮中通氯气,进行氯化反应,得到2-氯-2-甲基苯丙酮;
(2)在频率为2500 Hz的超声条件下,将所述2-氯-2-甲基苯丙酮在73℃下利用3 h滴加至质量浓度为18%的碱液(氢氧化钠水溶液)中,其中,所述碱液和2-氯-2-甲基苯丙酮的当量比为1:1;
(3)在频率为2500 Hz的超声条件下,将体系在80℃下第一次保温3.5 h,然后在89℃第二次保温3 h,再在100℃下第三次保温0.5 h;
(4)将体系静置分层,再将有机层蒸馏,得到所述光引发剂1173。
实施例3
本实施例提供一种光引发剂1173的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)在异丙基苯甲酮中通氯气,进行氯化反应,得到2-氯-2-甲基苯丙酮;
(2)在频率为3000 Hz的超声条件下,将所述2-氯-2-甲基苯丙酮在82℃下利用2 h滴加至质量浓度为25%的碱液(氢氧化钠水溶液)中,其中,所述碱液和2-氯-2-甲基苯丙酮的当量比为1.5:1;
(3)在频率为3000 Hz的超声条件下,将体系在84℃下第一次保温2.5 h,然后在85℃第二次保温5 h,再在95℃下第三次保温1.5 h;
(4)将体系静置分层,再将有机层蒸馏,得到所述光引发剂1173。
实施例4-7
实施例4-7与实施例1的区别在于步骤(2)和步骤(3)中所述超声的频率不同,分别为1500 Hz(实施例4)、2500 Hz(实施例5)、3000 Hz(实施例6)和4000 Hz(实施例7),其余均与实施例1相同。
实施例8-9
实施例8-9与实施例1的区别在于步骤(2)中,所述滴加的时间不同,分别为1.5 h(实施例8)和3.5 h(实施例9),其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例与实施例1的区别在于步骤(3)中,所述保温未采用梯度升温,直接在88℃下保温8 h,其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于未进行超声,体系增加催化剂,所述制备方法包括如下步骤:
(1)在异丙基苯甲酮中通入氯气,取代羰基α-位碳原子的氢原子,得到2-氯-2-甲基苯丙酮;
(2)再将当量比为1.1:1的2-氯-2-甲基苯丙酮与碱液(质量浓度为20%的氢氧化钠水溶液)在相转移催化剂(四丁基溴化铵)作用下进行碱解反应;
(3)将体系静置分层,再将有机层蒸馏,得到所述光引发剂1173。
性能测试
将实施例1-10和对比例1所述的制备方法得到的光引发剂1173进行如下测试:
(1)产品含量:按照《气相色谱检测标准操作规程》测定。用移液管量取1.0mL所述光引发剂1173,用4mL甲醇稀释、溶解、摇匀后,取0.2 μL注入气相色谱仪(色谱柱为SE-54),升温程序为在100℃保持2 min,按照升温速率10℃/min至250℃,最终保留时间6 min,记录色谱图,按面积归一法以峰面积计算供试品的含量。
(2)色度:采用铂钴比色法进行,具体过程如下:
1)铂-钻比号-500APHA 标准液的配制:称取1.000g六水合氯化钴,1.245 g氯铂酸钾,置于烧杯中,用100 mL盐酸和适量水溶解,移至1000mL容量瓶中,摇匀;要配制10APHA、20APHA、30APHA、40APHA,50APHA、60APHA和70APHA色度的标液,用500 APHA的标准液稀释即可;
2)将所述光引发剂1173倒入与标准色度比色管一致的比色管中,与色度标准液对比,从上往下观察目测确定接近的颜色,即为测定值。
测试结果汇总于表1中。
表1
分析表1数据可知,本发明所述制备方法得到的光引发剂1173的色度在40-55hazen,所述制备方法的产品含量在98.26%以上;本发明所述制备方法无需使用催化剂,得到的光引发剂1173色度低、品质高,所述制备方法的产品含量高,不仅安全性高和生产成本低,还能达到环境友好符合绿色化学的要求。
分析对比例1与实施例1可知,对比例1性能不如实施例1,证明本发明所述的制备方法更利于光引发剂1173的生产。
分析实施例4-7可知,实施例4和实施例7性能不如实施例5-6,证明超声频率在1500-4000 Hz范围内无需催化剂可实现光引发剂1173的高效制备,所述超声的频率优选在2000-2500 Hz范围内更佳。
分析实施例8-9与实施例1可知,实施例8-9性能不如实施例1,证明所述混合的时间优选在2-3 h范围内性能更佳。
分析实施例10与实施例1可知,实施例10性能不如实施例1,证明所述保温采取梯度升温的操作性能更佳。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种光引发剂1173的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:将2-氯-2-甲基苯丙酮和碱液在超声条件下,进行碱解反应,得到光引发剂1173。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述2-氯-2-甲基苯丙酮的制备方法包括将异丙基苯甲酮和氯气进行氯化反应。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碱液和2-氯-2-甲基苯丙酮的当量比为(1-1.5):1;
所述碱液包括碱和溶剂;
所述碱液的质量浓度为18%-25%;
所述碱包括第ⅠA族金属元素的氢氧化物、第ⅠA族金属元素的碳酸盐、第ⅠA族金属元素的碳酸氢盐、第ⅡA族金属元素的氧化物或第ⅡA族金属元素的氢氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述超声的频率为1500-4000 Hz。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碱解反应包括将2-氯-2-甲基苯丙酮和碱液混合后进行保温。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述混合的方式包括将所述2-氯-2-甲基苯丙酮滴加至碱液中;
所述混合的温度为50-100℃;
所述混合的时间为2-3 h。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述保温的温度为80-100℃;
所述保温的时间为6-10 h。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述保温包括第一次保温、第二次保温和第三次保温;
所述第一次保温的温度为80-85℃,且不等于85℃;
所述第一次保温的时间为2.5-3.5 h;
所述第二次保温的温度为85-90℃,且不等于90℃;
所述第二次保温的时间为3-5 h;
所述第三次保温的温度为90-100℃;
所述第三次保温的时间为0.5-1.5 h。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碱解反应后还包括静置分层和蒸馏的操作。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将异丙基苯甲酮和氯气进行氯化反应,得到2-氯-2-甲基苯丙酮;
(2)在频率为1500-4000 Hz的超声条件下,将所述2-氯-2-甲基苯丙酮在50-100℃下利用2-3 h滴加至质量浓度为18%-25%的碱液中,其中,所述碱液和2-氯-2-甲基苯丙酮的当量比为(1-1.5):1;
(3)在频率为1500-4000 Hz的超声条件下,将体系在80-85℃,且不等于90℃下第一次保温2.5-3.5 h,然后在85-90℃,且不等于90℃下第二次保温3-5 h,再在90-100℃下第三次保温0.5-1.5 h,完成碱解反应;
(4)将体系静置分层,再将有机层蒸馏,得到所述光引发剂1173。
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