一种α-羟基酮双官能团光引发剂的制备方法与流程

文档序号:20695925发布日期:2020-05-12 14:58阅读:655来源:国知局

本发明属于化学反应技术领域,具体涉及一种α-羟基酮双官能团光引发剂的制备方法。



背景技术:

α-羟基酮化合物是一类非常重要的、应用广泛的光引发剂,代表产品1173、184,但是这两种光引发剂结构简单、分子量小,光固化后残留在固化体系中的引发剂和碎片容易迁移和挥发,出现气味和毒性,限制了这类引发剂的应用领域。

双官能团α-羟基酮光引发剂显现出优良的光固化性能,由于其相对分子质量大,可以有效地解决易迁移及易挥发的缺点,而且一个分子中包含两个光活性基团,所以光引发剂活性高。2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮(化合物1,英文名称:2-hydroxy-1-{4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-phenoxy]-phenyl}-2-methyl

-propan-1-one),是一种双官能团α-羟基酮光引发剂,在透明和有色光固化配方中都表现出优异的性能,具有较快的固化速率,而且在透明体系中也有良好的颜色稳定性。

目前2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮的制备方法主要有:

1.us4318791公开了以4,4’-二异丁酰基二苯醚为原料,进行溴素取代,然后溴代物在甲醇钠的作用下生成环氧化物中间体,最后在水和无机酸中进行开环,制备得到2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮,反应流程简述为:

2.cn100436394公开了一种以二苯甲醚和α-氯异丁酰氯或α-溴异丁酰溴为原料,进行福瑞德-克莱福特酰基化反应制备氯代或溴代酮中间体,然后在10-50℃的温度下氯代或溴代中间体与水和碱反应进行制备。

3.guodongye等(guodongye,zhuofengke,jianwenyang,etc.,lowvocbifunctionalphotoinitiatorbasedona-hydroxyalkylphenonestructure,polymer[j],47(2006)4603–4612)公开了以二苯甲醚和异丁酰氯为原料进行福瑞德-克莱福特反应制备相应的酮,然后用溴素进行溴代,然后在相转移催化剂存在下进行碱解进行制备的方法及其性能研究。反应流程如下:

但是上述的制备方法中:方法1制备出的产品为蜡状,在0.05mmhg下沸点为220℃;方法2虽然制备出白色粉末状固体,而且步骤简单但是使用α-氯异丁酰氯或α-溴异丁酰溴原料成本相对较高,而且在傅克酰基化反应步骤溶剂二氯甲烷的用量大(w/w:10:1),而且在水解步骤中,使用醇为溶剂(异丙醇),后处理先酸洗,分液,会导致部分溶剂溶于水中被分出,最后直接向含醇的反应溶液中加入醇的1.4倍体积量的水,然后再冷却结晶,增加了溶剂回收的困难。方法3采用价格贵且强腐蚀性的溴素为原料,成本高不易操作。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种制备α-羟基酮双官能团光引发剂2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮的方法,具体涉及一种以二苯甲醚为原料,与异丁酰氯进行福瑞德-克莱福特酰基化反应,然后采用廉价的氯气进行氯代,最后进行水解反应。

本发明提供的2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮化合物制备方法的工艺路线:

本发明提供的α-羟基酮双官能团光引发剂制备方法制备得到的产品为白色晶体,该方法包括以下步骤:

1)4,4’-二异丁酰基二苯醚与氯气反应制备2-氯-1-{4-[4-(2-氯-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮;

2)2-氯-1-{4-[4-(2-氯-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮在碱性条件下水解制备2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮;

3)通过结晶提纯。

4,4’-二异丁酰基二苯醚的获取,可以通过购买,也可以通过采用有机合成来制备,比如二苯醚与异丁酰氯进行福瑞德-克莱福特反应进行制备。

所述步骤1)反应温度选自-10-15℃,反应终点通过薄层色谱或气相或液相色谱进行监测。该步反应控制非常关键,温度超过该范围,会产生大量的副产物,而且副产物在提纯步骤难除去,一方面影响产品的质量,另一方面降低产品收率,而且还会导致釜残的增加,增加废物的处理成本。主要是4,4’-二异丁酰基二苯醚的性质决定的,苯环中间的氧原子使苯环的电子云密度较高,活性升高,与氯气反应时,很容易发生在苯环上,通过大量的实验发现通过控制反应温度来减小副反应。

另一方面在与氯气反应步骤中,加入酚羟基结构的芳烃类化合物也可有有效降低副反应的产生,含酚羟基结构的芳烃类化合物优选苯酚、对甲基苯酚、对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、2,4-二甲基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、2,6-二甲基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚及8-羟基喹啉等。优选对苯二酚、2,4-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲苯酚、8-羟基喹啉,最优选对苯二酚、2,4-二叔丁基苯酚、8-羟基喹啉。其用量为4,4’-二异丁酰基二苯醚质量的0.01-10.0倍,优选0.05-1.5倍。

步骤1)反应在有机溶剂中进行,溶剂选自二氯乙烷,二氯甲烷,环己烷,甲基环己烷,溶剂的用量选自4,4’-二异丁酰基二苯醚质量的0.5-5.0。

所述步骤2)碱性条件由氢氧化钠水溶液提供,氢氧化钠的浓度选择质量分数10-30%。

所述步骤2)反应温度选自60-120℃,氢氧化钠和氯代产物的摩尔比为2:1-10:1,优选2:1-5:1。

所述步骤2)反应可以在有机溶剂或无溶剂存在下进行反应,若选自在反应溶剂中进行反应,有机溶剂优选极性小的溶剂:石油醚,环己烷,甲基环己烷,苯;反应完全后进行分液后直接在有机溶剂中进行重结晶,得到产品。

本发明提供的制备方法收率高、外观好,而且成本低,工业化生产非常具有优势。在氯代反应步骤中有效控制了副反应的发生,在水解步骤,避免使用相转移催化及相转移催化产生的水相和有机相难分层问题,通过高的反应温度或回流来加快反应速率和转化率。

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进一步说明。

实施例1:2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮的制备

将4,4’-二异丁酰基二苯醚49.6g溶于100g的二氯乙烷中,搅拌均匀,控制温度在5℃,通氯气进行反应,并做好尾气吸收,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止通氯气,进行溶剂脱除,得到含氯中间体。

向中间体中加入20%的氢氧化钠150ml,然后回流反应,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止加热,降至室温,向其中加入石油醚,搅拌均匀,静置分液,得到有机相,降温至0℃,进行结晶,干燥得到白色固体产品43.6g,纯度97%。

由于产品结晶溶剂中不含水,很溶于完全干燥。

实施例2:2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮的制备

将4,4’-二异丁酰基二苯醚49.6g溶于100g的二氯乙烷中,搅拌均匀,控制温度在5℃,通氯气进行反应,并做好尾气吸收,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止通氯气,进行溶剂脱除,得到含氯中间体。

将中间体溶于环己烷中并加入20%的氢氧化钠150ml,然后回流反应,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止加热,降至室温,静置分液,得到有机相,降温至0℃,进行结晶,干燥得到白色固体产品43.0g,纯度97.5%。

实施例3:2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮的制备

将4,4’-二异丁酰基二苯醚49.6g溶于100g的二氯乙烷中,搅拌均匀,控制温度在25℃,通氯气进行反应,并做好尾气吸收,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止通氯气,进行溶剂脱除,得到含氯中间体。

将中间体溶于环己烷中并加入20%的氢氧化钠150ml,然后回流反应,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止加热,降至室温,静置分液,得到有机相,降温至0℃,进行结晶,干燥得到白色固体产品36g,纯度92.5%。

实施例4:2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮的制备

将4,4’-二异丁酰基二苯醚49.6g溶于100g的二氯乙烷中,搅拌均匀,控制温度在10℃,通氯气进行反应,并做好尾气吸收,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止通氯气,进行溶剂脱除,得到含氯中间体。

将中间体溶于环己烷中并加入20%的氢氧化钠150ml,然后回流反应,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止加热,降至室温,静置分液,得到有机相,降温至0℃,进行结晶,干燥得到白色固体产品42.7g,纯度96.5%。

实施例5:2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮的制备

将4,4’-二异丁酰基二苯醚49.6g溶于100g的二氯乙烷中,加入2,4-二叔丁基苯酚5g,搅拌均匀,控制温度在5℃,通氯气进行反应,并做好尾气吸收,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止通氯气,进行溶剂脱除,得到含氯中间体。

将中间体溶于环己烷中并加入20%的氢氧化钠150ml,然后回流反应,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止加热,降至室温,静置分液,得到有机相,降温至0℃,进行结晶,干燥得到白色固体产品48.2g,纯度97.7%。

使用含酚羟基结构的芳烃类化合物后,反应较干净,所得产品收率提高5-10%左右,实施例6-10的制备方法和实施例5相同,仅仅含酚羟基结构的芳烃类化合物种类和用量不同,结果如下表

实施例11:2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苯氧基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮的制备

将4,4’-二异丁酰基二苯醚49.6g溶于100g的二氯乙烷中,搅拌均匀,控制温度在5℃,通氯气进行反应,并做好尾气吸收,通过薄层色谱监测反应终点,反应完全后,停止通氯气,进行溶剂脱除,得到含氯中间体。

将中间体溶于环己烷中并加入20%的氢氧化钠150ml,在50℃下反应,通过薄层色谱监测反应,反应时间比实施例延长1倍,仍有50%以上的氯代物反应未反应。

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