【集萃网观察】荧光增白剂是一类带荧光的白色染料。它不仅能反射可见光,而且还可以将吸收的不可见的紫外光转变为蓝色或紫蓝色的可见光反射出来,从而增加了光线的反射率,使荧光增白剂处理过的物体白度和光泽提高,所以荧光增白剂又称光学增白剂。荧光增白剂的用途日益广泛,除纺织工业外,在洗涤剂、造纸、皮革、塑料、涂料、照相显影等行业都有应用。荧光增白剂大约有15种基本结构类型,400种以上化合物,商品牌号2500个以上,经常生产的品种达100种以上,我国经常生产的品种达15种以上。目前关于荧光增白剂分子结构的理论还不十分完善。据实际产品分析,分子结构中都具有一定的π电子共轭度,而且均在一个平面上。大多数荧光增白剂都是某些特定结构的化合物,例如香豆素、二苯乙烯、芳唑等的衍生物。吡唑啉类荧光增白剂是指含有吡唑啉基团的一类化合物,其化学结构通式如下[1]:
上述荧光增白剂一般由芳肼与α,β不饱和酮、β氯酮或Mannich碱合成制备,产品的纯度较高,收率也很高[3]。1实验部分通过几种荧光增白剂及中间体的合成来说明其制造过程。1.1Mannich碱的合成29.5g对氯苯乙酮,吗啉19ml,浓盐酸22ml,95%乙醇60ml,多聚甲醛12g,加热回流8h,冷却过夜,过滤,用乙醇洗涤,干燥得Mannich碱44g,收率为84%,熔点173~174℃。
1.2α,β不饱和酮的合成
11gNaOH溶于98ml水中,加入95%乙醇63ml,对氯苯乙酮25.5g,10℃以下滴加苯甲醛23ml,然后升温至20℃,保温反应2.5h,反应完毕静置8h,过滤洗涤干燥得α,β不饱和酮42g,收率按对氯苯乙酮计为95%。
1.3β氯酮的合成
59.5g氯苯搅拌下加入66.5g无水AlCl3,降温至10℃以下,再加入61.5g氯代丙酰氯,控制温度为15~20℃,反应1h,再升温至80℃反应1h,进行Friedel-Crafts反应,得β氯酮。
氯代丙酰氯由丙烯腈与HCl加成、水解、酰氯化而得。
1.4芳肼的合成
芳肼一般由相应的芳胺经重氮化、还原而制得,收率大约为90%。
1.5吡唑啉类化合物的合成
1.5.1以Mannich碱为原料合成
DCBMannich碱0.1mol、芳肼0.12mol、NaOH0.12mol在250ml的40%乙醇中回流5h,冷却过滤,用醇洗涤得DCB,收率75%[4]。
1.5.2以α,β不饱和酮为原料合成WG
0.1mol的α,β不饱和酮与0.12mol的芳肼在100ml40%的醋酸溶液中回流反应4h,冷却过滤干燥得产品WG,收率为82%[5]。1.5.3以β氯酮为原料合成DCB0.1mol的β氯酮与0.12mol的芳肼在100ml乙醇中加热回流4h,冷却过滤干燥得DCB,收率为78%。
2结果与讨论
2.1结构分析与纯度分析
我们用两种方法合成的DCB和用另一种方法合成的WG,经中科院感光化学所使用色质联用仪、核磁共振氢谱的分析,证实了上述分子结构,色谱分析证明产品纯度在98%以上。DCB质谱和色谱如图1、图2所示。
2.2荧光强度
荧光强度是荧光增白剂的主要质量指标,它是指样品中的活性组分与同一结构的标准样品活性组分的相对比值,是一种相对的纯度指标。目前各使用单位大多采用染色法,即使用一系列选定浓度的标样与定量的试样在特定条件下染至棉布上,然后对比被染物的白度。中科院感光化学所测定表明:合成的DCB相当于德国拜耳公司的产品,WG相当于日本住友公司的产品。
2.3合成工艺路线的选择
吡唑啉类荧光增白剂的合成可以选择以上三种路线,文献中还有其他合成方法。这类化合物的合成,产品的纯度和收率都比较高,后处理也比较简单。取代基不同,应选择不同的合成方法。从成本和工艺出发,DCB宜选用Mannich碱法,因为β氯酮的中间体β氯丙酰氯合成工艺比较复杂。荧光增白剂WG只能采用α,β不饱和酮法,使用其他方法R基的苯基很难取代上去。
参考文献
[1]Chase,Evans,FluorescentWhiteningAgents,PartI,1,3-Diaryl-2Pyrazolines[J].J.A.C.S.,1964,(86):2825.
[2]Mohrbacher.OxazoleFluorescentWhiteners[J].J.A.C.S.,1957,(79):401.
[3]Maxwell.OrganicSyntheicCollectanea(VolⅢ)[C].305.
[4]李光才.荧光增白剂WG的合成[J].精细化工,1990,7(3):43.
[5]WilliamM.Chlorinationoftolune[P].美国专利:US3007975,1959.
来源: 印染在线 作者:李光才(青岛化工学院,山东青岛266042)