紫外吸收剂uv531合成工艺研究.doc

毕 业 论 文

题 目： 紫外吸收剂UV-531合成
工艺的研究
学 院：
专 业：
毕业年限：
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指导教师：

25

目 录
摘 要 1
关键词 1
Abstract. 1
Keywords 1
1 综述 2
1.1 概述 2
1.2 UV-531的基本结构和性质 2
1.2.1 UV-531的基本结构 2
1.2.2 UV-531基本性质 2
1.3 UV-531发展现状 3
1.4 UV-531合成工艺概述 3
1.4.1几种UV-531合成方法的分析 3
1.4.2 UV-531合成线路和工艺流程 4
2 实验部分 5
2.1 实验仪器 5
2.2 实验原料、试剂 6
2.3 原料UV-0及氯代正辛烷制备过程的研究 6
2.3.1 2,4-二羟基二苯甲酮（UV-0）的制备 6
2.3.2 氯代正辛烷的制备 7
2.4 2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮UV-531制备过程的工艺研究 9
2.4.1 UV-531低温合成过程操作步骤 9
2.4.2蒸馏过程操作步骤 10
2.4.3 结晶过程操作步骤 10
2.4.4 干燥过程操作步骤 11
3 实验结果及表征 12
3.1实验产量计算结果 12
3.2气相色谱仪检测报告 13
3.3干燥成品化学分析检测结果 17
3.4 UV-531工艺合成条件选择分析 17
3.4.1 2,4-二羟基二苯甲酮合成条件的选择 17
3.4.2 UV-531合成温度的选择 17
3.4.3 UV-531反应溶剂的选择 18
4 结论 19
致 谢 20
参考文献 21

紫外吸收剂UV-531合成工艺的研究

摘 要：目的 ： 通过对几种常见UV-531生产工艺方法分析比较并结合UV-531性质，对各工艺产物各指标结果分析总结得出UV-531合成过程的最适条件，从而得到产物纯度好，收率高的优化性工艺。方法：以氯代正辛烷、UV-0，纯碱为原料，以PEG作为催化剂在一定条件下反应制的UV-531粗品，再将粗品经过精馏、结晶、离心、干燥等步骤得到成品UV-531目标产物。结果：利用气相色谱仪检测最终产物含量可达到99.8%，紫外分光光度计检测产物透光率440nm、450nm、460nm、500nm比一般方法所得产物透光率较高，收率可达90%。结论：本实验法反应简单、工反应条件易于实现并稳定控制，副反应少，产率高，目标产物纯度高，可用于工艺大规模生产。
关键词： UV-531；工艺；收率；产品

Study on the synthesis of Ultraviolet Absorbent UV-531
Yang Jin-bao（Class of Pharmaceutical Engineering of Grade 2009）
Tutor：Ma Jun-yi (Associate Professor)
Abstract: Objective: analysis and comparison of several common UV-531 Production method combined with the nature of the UV-531, the results of the indicators of the process product analysis conclude the optimum conditions of the synthesis of the UV-531, resulting in the purity of the production yield optimization process . .Methods: In Tracked n-octane, UV-0, soda ash as a raw material, as a catalyst under certain conditions, the reaction crude product of the UV-531 PEG, then the crude product after distillation, crystallization, centrifugation, drying and other steps to be finished UV-531 of the target product .Results: The final product was detected by gas chromatography content reached 99.8%, the UV spectrophotometer product transmittance rate of 440nm, 450nm, 460nm, 500nm than the general method of high transmittance of the resulting product, yield up to 90%. Conclusions: The reaction of the experimental method is simple, public reaction conditions is easy to implement and stability control, side effects, high yield and purity of the target product can be used for large-scale production process. reaction of the experimental method is simple, public reaction conditions is easy to implement and stability control, side effects, high yield and purity of the target product can be used for large-scale production process.
Keywords: UV-531; process; yield;

1 综述
1.1 概述
紫外线吸收剂是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化，有以下几种类型：二苯甲酮类、苯并三唑类、苯甲酸类、水扬酸酯类、三嗪类等。采用较早，用量最大、价格较低的紫外线吸收剂有二苯甲酮类和苯并三唑类紫外线吸收剂。常用的品种有UV-9、UV-531、UV-P、UV-326、UV-328等。紫外线吸收剂是利用能吸收紫外线进行分子重排在特殊位置的羟基将吸收的紫外线转变为无害的热能，达到稳定效果。[1]
紫外线吸收剂UV-531化学名为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，是一种性能卓越的高效防老化助剂, 能吸收240-340nm的紫外光, 具有色浅、无毒、相容性好、挥发性低、迁移性小、易于加工等特点。它对聚合物有最大的保护作用, 尤其是与聚烯烃有很好的相容性，并有助于减少色泽, 同时延缓泛黄和阻滞物理性能损失。它广泛用于PE、PVC、PP、PS、PC、有机玻璃、丙纶纤维和乙烯醋酸乙烯酯等方面，主要用于聚烯烃、也用于聚乙烯基树脂、聚苯乙烯、纤维素塑料、聚酯、聚酰胺等塑料、纤维及涂料。而且对于干性酚醛和醇酸清漆类、聚氨酯类、丙烯酸类、环氧类和其它空气干燥产品及汽车整修漆、粉末涂料、聚氨酯、橡胶制品等, 为它们提供了良好的光稳定效果。[2]
1.2 UV-531的基本结构和性质
1.2.1 UV-531的基本结构
该产品的一般简称UV-531，化学名称为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮, 化学通式为：C21H37O3 分子量：337. 结构式：

1.2.2 UV-531基本性质
UV-531为浅黄色结晶或粉末，熔点48-49℃，密度1.160（25℃），可溶于汽油、苯、丙酮、乙醇等多种有机溶剂，不溶于水，也不被酸、碱所分解，加酸则沉淀析出。可与铁及重金属离子化合成盐，本品无毒，能吸收波长270-330 nm的紫外线。[3]
1.3 UV-531发展现状
随着高分子材料应用领域的扩大，紫外线吸收剂在整个聚合物助剂中的地位愈加突出。塑料制品的使用现在越来越受到人们的青睐，但是它的一个致命弱点是易老化，即因阳光紫外线的辐照而发生结构变化，导致塑料制品变色变脆、变硬，这大大限制了塑料制品的使用范围。为了解决这个问题，必须在塑料原料中加入光稳定剂即紫外线吸收剂，以避免紫外线对塑料制品的伤害，寻求高效、卫生、廉价和满足苛刻加工与应用条件的稳定剂新品种、新结构始终是工业界所追求的目标。二苯甲酮类紫外线吸收剂是品种最多，产量最大，在塑料光稳定剂中仅次于受阻胺（HALS）的第二大品种，在聚合物材料稳定剂中占有重要的地位，其中UV-531在我国已投产多年，它用于聚烯烃防老化已快30年历史了，由于UV-531具有毒性很低，应用广的特点，除了用于各种工业用品外，在不少国家卫生法规上已经允许用于食品包装材料，因此该产品还有很大的发展前景。[4]
1.4 UV-531合成工艺概述
1.4.1几种UV-531合成方法的分析
目前广泛用于工业生产上合成UV-531的方法有：相转移法、溶剂合成法、一锅法等。
相转移法是用氯化四甲基铵为相转移催化剂在碳酸钾或者氢氧化钾水溶液中氯代正辛烷或者溴代正辛烷与2,4-二羟基二苯甲酮反应生成UV-531，经查阅相关实验资料证明通过该方法合成的UV-531中2,4-二羟基二苯甲酮不能反应完全，剩余原料的后处理困难产生杂质使收率偏低，而且所用碱价格偏高，不适于工业大规模生产。[5]
溶剂合成法是用2,4-二羟基二苯甲酮与溴代正辛烷在环己酮为溶剂，碳酸钾为碱性中和剂的条件下反应生成UV-531，[6]该方法简便，操作流程少，但是通过实验证明该方法合成的产物中产生的副产物较多，产率不高，而且操作计较麻烦，反应过程不易控制。
一锅法方法为无水氯化锌和碘化钾为催化剂，将间苯二酚溶在正辛醇中，经充分搅拌升至一定温度滴加三氯甲苯合成所需产物，该反应将3步合成变成一锅法，直接合成目标产物UV-531。[7]一锅法操作步骤短，但收率偏低，产品后处理困难，成本高不适合大规模生产。
通过分析以上三种生产方法的基础上，本设计对相转移法进行了方法和原料改进，从而达到高效率生产的目的。本方法是用聚乙二醇PEG-400为相转移催化剂，碳酸钠和溴化钾作为催化剂溶于氯代正辛烷与2,4-二羟基二苯甲酮反应生成UV-531，通过实验检测结果证明该方法合成产物的产率高，副产物含量低，而且所用碱价格低。
1.4.2 UV-531合成线路和工艺流程
①原料2,4-二羟基二苯甲酮的合成

三氯甲苯、间苯二酚为原料，用甲醇和水作溶剂在一定温度下反应合成2,4-二羟基二苯甲酮，然后冷却水洗离心可得到目标产物。
②原料氯代正辛烷的合成

正辛醇、氯化亚砜为原料，在一定温度下用氯化亚砜滴加正辛醇反应生成氯代正辛烷，加入碱液水解后得到目标产物。
③产品2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮（UV-531）的合成

以氯代正辛烷、2,4-二羟基二苯甲酮、碳酸钠为原料，在聚乙二醇PEG-400为催化剂的作用下，升温到一定温度反应合成目标产物。
水
氯苄
UV-0合成
氯代烷合成
水洗离心
水洗分层
531合成
531水洗
酚
甲醇
DMF
UV-0
氯代烷
一级蒸馏
离 心
结晶
离 心
过筛
干燥
滤瓶漂洗
成品
前馏分
残渣
二级蒸馏
重馏分
废水
水
正辛醇
氯化亚砜
水
废 水
纯碱
乙醇蒸馏
滤液去
滤液去
滤瓶去
蒸馏残液
回收乙醇
冷却至5℃
乙 醇、
废渣
成品
④UV-531合成工艺流程
乙 醇

2 实验部分
2.1 实验仪器
85-1恒温磁力搅拌器（常州国华电器有限公司），
D60-2F型电动搅拌器（金城国胜实验仪器厂），
UV-2600型紫外-可见分光光度计（岛津中国有限公司），
分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司），
诗圣牌B型玻璃仪器气流烘干器（郑州杜甫仪器厂），
SHB-B95型循环水式多用真空泵（河南大康科教仪器厂），
SENCO-R系列旋转蒸发器（上海申生科技有限公司），
岛津气相色谱-质谱联用仪（岛津国际贸易上海有限公司），
熔点仪，电用加热套（带有温度计），三角烧瓶，回流冷凝器等。
2.2 实验原料、试剂
三氯甲苯99.2%，（淮安洪阳化学试剂有限公司），批号：107B0203001
间苯二酚99.9%，（浙江胜红化学助剂有限公司），批号：105B0116001
工业甲醇99.99%，（金地化工有限公司），批号：103B0223003
无水乙醇99.88%，（淄博汇鑫化工有限责任公司），批号：104B0116002
正辛醇99.55%，（倍特化工有限公司），批号：111B0202001
氯化亚砜（南通益同化工有限公司），
二甲基甲酰胺-DMF99.8%，（上海雨田化工有限公司），批号：110A1220001
纯碱99.09%，（苏州乐诚化工有限公司），批号：101B01001
溴化钾99.39%，（上海炎恭商贸有限公司），批号：108A10003
聚乙二醇PEG-400 色度5（邢台盛达助剂有限责任公司），批号：103B0202001
乙酸乙酯（常州市润星化工有限公司），
甲苯99.92%（连云港宁康化工有限公司）。批号：113B0121001
2.3 原料UV-0及氯代正辛烷制备过程的研究
2.3.1 2,4-二羟基二苯甲酮（UV-0）的制备

① 实验原料和仪器
原料：三氯甲苯（350g），间苯二酚（180g），水（440g），甲醇（121mL）。
仪器：温度计（0-100℃），四口瓶（3L），恒温加热搅拌器，气相色谱仪，离心机等。
② 实验操作流程
在3L的四口瓶中加入440g的水和121mL的甲醇，搅拌条件下用恒温加热套将混合溶液加热温度至30℃，分批加入180g间苯二酚，间苯二酚加料结束后，将体系温度升高到40℃，开始缓慢滴加350g三氯甲苯，滴加时体系温度控制在48-52℃之间，滴加完成后将体系温度升温至60-65℃之间，然后保温2h，观察四口瓶内反应液颜色，若液体表面静止，无小气泡冒出，说明间苯二酚显示反应完全，取样溶于乙酸乙酯处理，用岛津气相色谱仪打样检测三氯甲苯和间苯二酚反应是否完全，若间苯二酚含量过高，三氯甲苯已反应完，则应该补加适量三氯甲苯让其继续反应，最终确保间苯二酚在总反应液中的含量≤0.5%，然后加入240g水，继续搅拌水洗所得产物，待其温度降至≤40℃后，[8]分批将反应物料用真空泵抽滤瓶抽滤，收集所得固体保留，以待后续反应用。
3L四口瓶中加入水以及甲醇
分批缓慢加入间苯二酚，确保体系温度不低于25℃
缓慢滴加三氯甲苯，确保体系温度介于48-52℃
滴加完成后将温度升温至60-65℃保温2h
检测若不合格则按要求处理至指标合格
搅 拌
加 热
升 温
升 温
取样检验
缓慢加入240ml水，继续搅拌
加 水
分批倒入约2L的离心机离心，温度不超过40℃
降 温
离心产品用水漂洗再离心一次

得产品保留备用
加 水

图1 2,4-二羟基二苯甲酮生产工艺流程图
Figure 1 2,4 - dihydroxy benzophenone production process flow diagram
③.实验结果
所得结果：棕黄色固体380g，由取样气相色谱仪分析得到含量为90%（见图3-1）。
2.3.2 氯代正辛烷的制备

①实验原料和仪器
原料：正辛醇（250g），氯化亚砜（240g），DMF（15g），纯碱（10g），水（1000g）。
仪器：四口瓶（3L），温度计（0-100℃），恒温加热搅拌器，3L分液漏斗等。
②.实验操作流程
在氮气的保护下， 3L的四口瓶中加入250g正辛醇以及15gDMF，开启搅拌条件下升温至45℃,开始以一定流速缓慢滴加氯化亚砜，在滴加工程中氯化亚砜用氮封将其空气隔绝，确保氯化亚砜不要与潮湿空气或水接触，否则会与水反应生成SO2和HCl气体放出大量的热，影响反应正常进行，[9]在滴加过程中，确保体系的反应温度在48-52℃之间，滴加完成后将体系温度升温至60-65℃之间，然后保温2h使残余成分继续充分反应，待反应两小时后取样用乙酸乙酯溶解打样，在气相色谱仪下检测结果，由于氯化亚砜在气相色谱中无法出峰，所以只能检测正辛醇的含量，待检测结果中正辛醇含量≤0.5%后，将反应液倒入另一个已经加好500g水以及30g纯碱带有电动搅拌器的四口瓶（3L）中进行氯代正辛烷杂质的前处理，由于氯代正辛烷的制备过程中有大量的SO2和HCl气体产生，除了排出反应容器之外的一部分，在反应液里也存在大量的SO2和HCl气体，因此这第一步加入纯碱和水主要处理反应过程中产生的废气SO2和HCl气体，待加入反应液混合均匀后充分搅拌15min后停止搅拌，静止30min后将有分层现象，由于纯碱Na2CO3与SO2和HCl各自其反应生成的Na2SO3和NaCl为极性无极盐，易溶于水而难溶于氯代正辛烷，水和氯代正辛烷也不互溶，因此通过萃取的相似相溶原理，而除去里面杂质，上层为油状氯代正辛烷，下层为含有杂质的水，将水分出后再加入500g水至装有氯代正辛烷的四口瓶中，开启搅拌使液体混匀后，充分搅拌15min，停止搅拌，静置30min后再次分离，可得到油状氯代正辛烷成品，瓶装至阴凉处保存，以备后续反应用。

3L四口瓶中加入正辛醇以及DMF
缓慢滴加氯化亚砜，确保体系温度保持在48-52℃

滴加完成后将温度升温至60-65℃保温2h

检测若不合格则按要求处理至指标合格

将合格反应液转移到已经加好水的容器内
搅 拌
加 热
升 温
取样检验
转移
搅拌15min静止30min待反应混合液分层
搅拌
将分层后的
底层水除去
分水
再次加入水搅拌15min后静置30min

得产品保留备用
加 水
分 水

图2 氯代正辛烷制备工艺流程图
Figure 2 chloro-n-octane Preparation Process Flow Diagram
③.实验结果
所得结果：无色油状液体275g，由气相色谱检测含量为：98.9%，收率为：96.4%（含量结果见实验结果中图2）。
2.4 2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮UV-531制备过程的工艺研究
实验原料：2,4-二羟基二苯甲酮UV-0（350g），氯代正辛烷（270g），聚乙二醇PEG-400（32g），纯碱（200g），溴化钾（16g），水（800g）
实验仪器：电子显示温度计（0-300℃），数电加热套，四口瓶（5L），恒温加热搅拌器，真空循环泵，冷凝器，回流分水器，气相色谱仪，离心机，干燥器等。
2.4.1 UV-531低温合成过程操作步骤
5L的四口瓶中加入270g氯代正辛烷以及32g聚乙二醇PEG-400，开启恒温加热搅拌器，将氯代正辛烷和聚乙二醇PEG-400加热升温至70℃，分批加入315g、2,4-二羟基二苯甲酮（UV-0），加入UV-0过程中，保持体系温度在70-75℃之间，加入结束后，将混合物温度升高至90℃，然后缓慢分批加入200g纯碱以及16g溴化钾，在整个加入固体物料的过程中，要均匀缓慢加入，若加入过快会导致物料无法及时在溶液中溶解而结块沉积到底部，增加搅拌负荷量，沉积过多会使搅拌停止而实验失败，[11]所有物料全部加完之后，给整个体系缓慢升温，升温到110℃左右的时间会有水在容器里蒸出，继续升温，最终升温到180℃后，保持体系温度在180℃，保温2h。取样在气相色谱仪中检测，若UV-0的含量≤0.5%，则反应已完全，缓慢以很小的流速加入水对反应液降温，将反应液温度降温至≤100℃后提速加入水，加水800g后将反应液继续搅拌30min，停搅拌将反应液转移至分液漏斗静止1h，然后会出现分层现象，上层为UV-531，下层为水以及反应中生成的无机盐和溶于水的杂质，分出下层水以及其他成分，得到UV-531粗品，收集等待后续处理。
2.4.2蒸馏过程操作步骤
5L三口瓶中加入经低温缩合反应制得的粗品UV-531和沸石，连接好蒸馏设备装置，冷凝器中通入循环水，保持整个蒸馏系统为负压状态下，将装有UV-531和沸石的三口瓶加热升温，缓慢升温至液体沸腾，控制温度保持在260-265℃，观察三口瓶中液体沸腾的现象以及蒸馏出来的前馏分颜色，若三口瓶中液体沸腾过猛或前馏分接收器中接收的液体颜色过黄，应及时调整蒸馏系统的温度，待蒸馏三口瓶中液体在260-265℃温度下几乎不沸腾且前馏接收器中无前馏分流出时，停止加热，将蒸馏系统缓慢降温至100℃后，更换新一组冷凝器以及蒸馏分接收器，然后在冷凝器中通入循环水后启动真空负压装置，保持整个系统在真空负压状态后，加热给蒸馏系统升温，将温度升高至275℃时系统中会有UV-531蒸出，控制保持温度在275-285℃之间进行蒸馏UV-531，[12]待三口瓶中的料很少且冷凝器里面再无料蒸出冷凝时，停止整个蒸馏系统，降低温度且关闭真空负压系统，将得到的蒸馏产品在50℃环境下保存，用分析天平称量蒸出的产品，计算蒸馏系统的收率，取样用气相色谱仪检测UV-531含量。
2.4.3 结晶过程操作步骤
3L的三口瓶中加入无水乙醇（700ml），开启恒温加热搅拌器，缓慢加入经过蒸馏系统得到的UV-531精品，最后加入草酸（4ml），草酸作为该结晶过程的催化剂可以使UV-531更好的溶于乙醇，且在结晶过程中有充分的晶体析出，加热将结晶系统温度缓慢升高到60℃，保温1h使UV-531充分溶解于无水乙醇中，充分溶解后将三口瓶置入排管夹套结晶降温器中，打开结晶器降温水进出口阀门，控制15℃/小时速度将结晶体系温度降温至45℃，然后减慢降温速度，当温度在38-35℃区间时应控制降温速度3℃/小时，因为UV-531在该温度下是晶核形成的过程，该温度的控制将直接影响着结晶结果的好坏，[13]当温度降至35℃时，观察三口瓶中溶液，当出现淡黄色颗粒析出时，关闭水出阀门，压出夹套残余管道内水后关闭水进阀门；打开内盘管冷冻水进出阀门，控制10℃/小时，降温速度将体系温度降至10-12℃ ，当温度降至10-12℃后停止通入冷冻水，关闭冷冻盐水进出阀门，在该温度下保持搅拌缓慢转动1h然后停止搅拌，将结晶好的晶体用过滤器过滤，得到UV-531结晶湿样；
2.4.4 干燥过程操作步骤
将结晶出来的UV-531晶体放入烘箱，控制烘箱温度在40℃，因为UV-531熔点为47-49℃，温度过高会将晶体熔化，所以控制温度必须≤40℃，烘箱中保持1h，待烘箱中晶体中的乙醇全部蒸发且闻气味中没有乙醇后得到UV-531成品，[14]取样用紫外分光光度计检测透光率，用气相色谱仪检测成品含量。
3L四口瓶中加入氯代正辛烷以及PEG
70℃加入UV-0，确保体系温度保持在70-75℃

90℃加入纯碱和溴化钾

180℃后保温2h
检测UV-0含量≤0.5
搅 拌
加热
升 温
升温检验
取样
加入适量的水水解得到产物
降温
将分层后的
底层水除去
分水
温度260℃蒸馏前馏分杂物
温度280℃蒸馏粗品UV-531得精品
升温
升温
结晶精品UV-531
过滤、干燥得成品UV-531

图3 UV-531制备工艺流程图
Figure 3 UV-531 Preparation Process Flow Diagram
3 实验结果及表征
3.1实验产量计算结果
1）经过缩合反应后得到的粗品为580g, 由气相色谱图可知含量为88%，所以可以计算得到粗品中UV-531为510g,按UV-0完全反应的理论所产品质量为533g,，所以可计算得收率为95.6%。
M(531粗)=580×0.88=510（g） η（粗531）=（510÷533）×100%=95.6%
2）经过蒸馏后所收集产品重量为498g,所以本蒸馏过程损耗产品3%。
M（耗1）=（510-498）÷510×100%=3%
3）经过结晶后所得晶体产品经称重重量为480g,结晶过程损耗产品3.5%。
M（耗2）=（498-480）÷510×100%=3.5%
4）最后所得的干燥成品为472g淡黄色结晶粉末，干燥过程损耗产品1.6%。
M（耗3）=（480-472）÷510×100%=1.6%
各工段共损耗产品38g,损耗率为8.1%，由计算可知通过该实验工艺最后成品收率为91.9%，经气相色谱检测含量为99.87%（气相色谱图4）。
M（耗）=M（耗1）+M（耗2）+M（耗3）=3%+3.5%+1.6%=8.1%
M（成品）=M（粗）-M（耗）=510-38=472（g）
η（成品）=472÷510×100%=91.9%
将纯化后的产品取样做透光率和气相色谱检测。以下便是检测结果：

3.2气相色谱仪检测报告

图1 中间体2,4-二羟基二苯甲酮（UV-0）的检测结果
Figure 1 the detection result of the intermediate 2,4 - dihydroxy-benzophenone (UV-0)

图2中间体氯代正辛烷检测结果
Figure 2 intermediate chlorinated n-octane test results

图3 粗品UV-531检测结果
Figure 3 crude UV-531 test results

图4 干燥后成品UV-531检测结果
Figure 4 dried finished UV-531 test results

3.3干燥成品化学分析检测结果
干燥出来的成品对熔点、透光率、干失重、灰分检测，检测结果如下:
检测项
GC含量
熔点
挥发份
灰分
透光率
透光率
透光率
透光率
%
℃
%
%
440nm
450nm
460nm
500nm
1
99.5
47.0-48.0
0.08
0.10
85.0%
94.8%
97.4%
98.0%
2
99.7
47.2-48.0
0.02
0.07
84.7
94.6
97.0
98.2
查阅资料可知目前市场对UV-531产品规定质量标准普遍是：含量≥99.0%，挥发分≤0.2%，灰分≤0.5%，透光率440nm≥84%，450nm≥94%，460nm≥96%，500nm≥97%，因此本实验所做产品经随机取样检测，产品指标均合格，达到工业生产成品质量要求。
3.4 UV-531工艺合成条件选择分析
3.4.1 2,4-二羟基二苯甲酮合成条件的选择
实验发现以20%的甲醇水溶液为溶剂时，2,4-二羟基二苯甲酮收率最高。在此条件下考查反应温度和三氯甲苯同间苯二酚的比值对2,4-二羟基二苯甲酮收率的影响，结果见表1
表1 2,4-二羟基二苯甲酮合成条件实验
Table 1 2,4 - dihydroxy benzophenone Synthesis experimental conditions
序号
三氯甲苯（mol）
间苯二酚（mol）
温度（℃）
收率（%）
1
0.09
0.09
45-47
50
2
0.09
0.11
48-50
75
3
0.09
0.12
48-50
85
4
0.09
0.12
50-52
91
5
0.09
0.12
52-54
87
6
0.09
0.13
50-52
83
由表1可以看出三氯甲苯和间苯二酚的配比以及反应温度都对反应后所得产物影响较大，从不同的实验条件得到的收率结果得出当三氯甲苯和间苯二酚的摩尔比为9：12，反应温度控制在50-52℃时，反应的目标产物收率最高为90%。
3.4.2 UV-531合成温度的选择
经查阅文献可知，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的合成在丙酮介质中，在加压条件下进行。我们选用PEG为催化剂，使反应在常压条件下进行，同时改用氯代正辛烷作为烷基化试剂，显著地降低了成本。[15]在此条件下考查了溴化钾用量和反应温度对UV-531收率的影响。结果见表2.
表2 UV-531合成条件实验
Table 2 UV-531 synthesis conditions experiment
序号
溴化钾（g）
反应温度（℃）
收率（%）
1
16
174—176
78
2
16
178—180
85
3
16
180—182
90
4
32
184—186
80
5
0
180—182
—
*2,4-二羟基二苯甲酮用量均为0.5摩尔，烷基化试剂为n-C8H17Cl
由表2可以看出，UV-531合成过程中没有，若没有溴化钾的参与，其反应是无法进行的，溴化钾投料的多少也影响着目标产物的收率，当溴化钾的量一定时，反应温度在180-182℃时，其反应的目标产物收率最高为90%。
3.4.3 UV-531反应溶剂的选择
在其它条件不变的情况下，采用不同极性溶剂如甲醇、二氯乙烷、丙酮、聚乙二醇等进行实验，所得实验数据如表3（以1mol氯代正辛烷计）
表3 UV-531反应溶剂的选择
Table 3 UV-531 is choice Reaction Solvent
溶剂
二氯乙烷
乙醇
环己酮
聚乙二醇
丙酮
粗品（g）
136
197
310
304
256
精品（g）
130
189
300
298
248
精品收率（%）
40
58
90
92
76
*2,4-二羟基二苯甲酮4 20g、溴化钾16g、氯代正辛烷260g，反应时间6h。
由表3为选取不同溶剂对反应目标产物收率的影响实验，由表3可以看出聚乙二醇作反应的极性溶剂时，其产物收率最高为92%。
本反应由UV-0与碱先反应生成盐，再与氯代正辛烷形成目的产物，从表3可以看出，虽然在多种溶剂中均可得到目的产物，但是更适宜在极性溶剂中进行，由于氯代正辛烷碳链属C8，宜在更剧烈的条件下进行，对反应更有利，甲醇、丙酮沸点偏低，虽然可以得到一定数量的目的产物，但无法满足工业化生产的成本要求，而聚乙二醇回流状态达180℃，反应收率达92%，大大降低原材料的生产成本。且回流方便，适宜于工业化生产[16]。
由以上图谱和表征结果可以看出，改进后三氯甲苯法制备UV-531，所得产品质量好，收率高，生产成本低，在工业生产上占有一定优势，可放大到工业的车间工艺生产。
4 结论
通过相转移法的合成工艺产出的目标产物UV-531中2,4-二羟基二苯甲酮不能反应完全，剩余原料的后处理困难产生杂质使收率偏低，而且所用碱价格偏高。溶剂合成法虽然方法简便，操作流程少，但是通过该方法合成的产物中产生的副产物较多，产率不高，而且操作条件难度高，反应过程的条件不易控制。一锅法方法是将原料制备和目标产物的3步反应合成一步直接合成目标产物UV-531。一锅法虽然操作步骤短，减少了原料生产工序,但是由于反应原料较多,各原料之间无法充分反应得到目标产物,从而使收率偏低，副反应产物增多,对产品的后续处理带来困难，所需原料量大成本高不适合大规模生产。
通过分析以上三种生产方法优点和缺点的基础上，本工艺结合相转移法进行了方法和原料改进，用聚乙二醇PEG-400为相转移催化剂，碳酸钠作为缚酸剂,溴化钾作为催化剂溶于氯代正辛烷与2,4-二羟基二苯甲酮反应生成UV-531，按照本工艺合成的目标产物收率可以达到90%以上,最终成品含量可达99%以上,而且工艺条件实在常压下进行,反应温度低,各条件易于控制。通过实验检测结果证明该方法合成产物的产率高，副产物含量低，而且所用碱价格低廉，适合于工业上的大规模生产。此线路的开发为各工业应用的这种重要中间体大量生产提供了重要的技术支持，同时也解决了这类中间体一直面临的高成本问题。

致 谢
本人在写论文时得到了马君义老师的关心和帮助，实习期间得到了王玮主任悉心的指导和帮助，向两位老师表示深深的感谢。两位老师渊博的知识，严谨细致的作风和精益求精的工作态度让我受益匪浅，并对我日后的工作起到非常良好的影响，再一次向两位老师致谢，感谢西北师范大学对我四年的培养。
同时，这是本人在江苏飞翔集团滨海化学助剂有限公司实习期间所作课题，最终按时完成，并且所交产品完全符合公司要求，感谢滨海化学助剂有限公司给我提供机会和条件来完成我的毕业设计。
本人实习期间得到了滨海化学助剂有限公司实验室、化验室、车间工艺员以及车间师傅们的帮助和指导，在此表示诚挚的感谢。同时特别感谢在本论文写作和修改过程中给予本人的帮助的同学和老师。

参考文献
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