合成1,6-己二醇二丙烯酸酯是有机化学中的重要研究课题之一。本文将介绍其高效的合成路线,为制备这一化合物提供了新的方法和思路。
简述:1,6-己二醇二丙烯酸酯 (1,6-hexanediol diacrylate,HDDA) 是丙烯酸酯类系列产品中一种重要的双官能团丙烯酸酯功能单体。广泛应用于紫外线 (UV) 、外韧辐射 (EB) 或用热可固化的涂料、油墨、粘合剂、铸塑品等领域,同时也是极好的稀释剂。
合成:
1. 方法一
以1,6-己二醇、丙烯酸为原料,对甲苯磺酸与亚硫酸为催化剂,环己烷为带水剂,CuSO4/NaHSO4为复合阻聚剂,采用直接酯化法合成1,6-己二醇二丙烯酸酯。最佳反应条件为:酸醇比为2.5∶1,催化剂用量 (占原料总质量,%) 为1.5%,带水剂用量 (占原料总质量,%) 为65%,反应90 min,反应温度为80~90℃。具体如下:
在装有球形冷凝回流管、分水器、温度计、搅拌器的500 m L四口烧瓶中分别加入一定质量的HDD、AA、阻聚剂、催化剂、带水剂,在80~90℃条件下,加热搅拌进行酯化反应,酯化反应中产生的水由带水剂带出。反应结束后,将反应液冷却至室温,向反应液中加入分水器中收集的水与一定体积的带水剂,充分调节反应液比重,然后将产物分别用质量分数为5%的Na HCO3、5%Na OH溶液洗涤,中和未反应的酸,最后分别用15%NaCl溶液、蒸馏水洗至中性,同时除去催化剂与阻聚剂,最后在50℃下减压脱出溶剂,即得到试样HDDA。
2. 方法二
以1,6-己二醇、丙烯酸为原料,强酸性正离子树脂D 072为催化剂,环己烷为带水剂,对苯二酚为阻聚剂,通过酯化反应合成了1,6-己二醇二丙烯酸酯。a.1,6-己二醇与丙烯酸的最佳酯化反应条件为:酸醇比2.2,催化剂强酸性正离子树脂用量2.5%,阻聚剂对苯二酚用量0.6%,带水剂环己烷用量为70%,时间4 h,温度80~110 ℃。此时产物收率可达93.88%。具体如下:
将1,6-己二醇、丙烯酸、催化剂强酸性正离子树脂和阻聚剂对苯二酚加入到三口瓶中,在80~110℃条件下进行酯化反应。酯化反应中产生的水由带水剂环己烷带出,待无水析出后即为酯化反应完全。将产物过滤出催化剂后,用质量分数为5%的碳酸氢钠溶液洗涤,中和未反应的酸,然后再用饱和氯化钠溶液和蒸馏水洗涤至中性,同时去除阻聚剂。最后减压除去溶剂,得到1,6-己二醇二丙烯酸酯。
3. 方法三
白佩等人以自制的XDP催化剂和SO2-4/Ti O2/γ-Al2O3复配型剂型为催化剂,以1,6-己二醇的转化率为评价指标,利用单因素实验,对1,6-己二醇转化率和1,6-己二醇二丙烯酸酯选择性进行分析。利用Box-Behnken响应面法对1,6-己二醇的转化率进行优化,得出最佳的合成工艺条件:酸醇摩尔比3.6∶1,催化剂加入量12.4%,反应时间4.7 h,反应温度133.2℃,在此条件下进行5次平行实验,得到1,6-己二醇转化率为97.8%。具体实验步骤如下:
(1)γ-Al2O3负载纳米级SO42-/Ti O2固体超强酸的制备
按照体积比Ti(OC4H9)4∶Et OH∶HAc∶H2O=20∶85∶6∶1,将一定体积的钛酸丁酯溶于无水乙醇中,加入冰醋酸作催化剂,加入少量的去离子水,充分搅拌得到稳定的Ti O2溶胶。以γ-Al2O3为载体,用制备的Ti O2溶胶对γ-Al2O3进行多次包覆,得到Ti O2的包覆物。将制备的包覆物在1.00 mol/L硫酸溶液中浸泡1 h后,在远红外干燥箱中100℃干燥1.2 h,然后在马弗炉中430℃焙烧3.5 h,制得γ-Al2O3负载纳米级SO42-/Ti O2固体超强酸。
(2)1,6-己二醇二丙烯酸酯的合成工艺
称取一定摩尔比的1,6-己二醇和丙烯酸,加入到三口烧瓶中,同时加入一定量的复配型催化剂、阻聚剂和溶剂,参考行标HBFG03—2009辐射固化用多官能团丙烯酸酯单体纯度(酯含量)的测定将上述得到的1,6-己二醇二丙烯酸酯粗产品进行减压蒸馏,蒸出的甲苯及丙烯酸混合物,用于回收后再利用,剩余的产物即为较纯的1,6-己二醇二丙烯酸酯。此时产物中含有一定量的丙烯酸存在,达不到产品的酸值标准,需用5%NaOH溶液中和其中残余的酸和阻聚剂,然后用饱和NaCl溶液洗至中性,再用无水Na2SO4干燥后方可达到标准。
参考:
[1]白佩,朱晨辉,王军峰,等. 固体酸法合成1,6-己二醇二丙烯酸酯的工艺研究 [J]. 化学工程, 2016, 44 (08): 1-5+30.
[2]章书武,孟锐,李晓刚. 1,6-己二醇二丙烯酸酯的合成 [J]. 广州化工, 2013, 41 (23): 79-81.
[3]娄阳,黄集钺,杜玉如,等. 强酸性正离子树脂催化合成1,6-己二醇二丙烯酸酯 [J]. 石化技术与应用, 2010, 28 (06): 492-494.
1,6-己二醇,又称为HDO,是一种白色晶体,溶解于乙醇、醋酸乙酯和水,不溶于甲苯。作为有机合成的新基石,1,6-己二醇在聚氨酯、聚酯、卷材涂料、光固化剂等领域有广泛应用。
1,6-己二醇的优异特性赋予产品出色的综合性能,如增强柔韧性、耐冲击性、色彩稳定性、低温性能和耐水解性能,使其在UV涂料、聚氨酯胶黏剂、聚酯领域和增塑剂等方面得到广泛应用。
1,6-己二醇与丙烯酸在催化剂作用下进行酯化反应,制备出低粘度、固化速度快、耐水解、耐热等优良性能的UV涂料。
以1,6-己二醇为原料生产的聚氨酯胶黏剂具有良好的韧性、耐低温性能和稳定性,适用于各种基材的黏接。
1,6-己二醇作为环氧树脂的固化原料,提高了树脂的机械性能和稳定性,同时降低了体系黏度和成本。
1,6-己二醇制备的聚氨酯具有优异的机械强度和耐热性,克服了易水解和稳定性不足的缺陷,适用于汽车组件、实心轮胎等机械产品生产。