一种糖基反应型阻燃剂及其制备方法

本发明涉及化合物领域，具体涉及一种糖基反应型阻燃剂及其制备方法。

背景技术：

1、20世纪以来，多用途多功能的高分子材料已经成为现代生活的必需品。然而，大多数高分子材料因其固有的易燃性，潜在威胁着人类的生命财产安全[velencoso m m,battig a,markwart j c,angew chem int ed engl,2018,57(33):10450-10467.]。为了降低火灾风险、满足消防安全要求，开发无卤、低毒、高效的阻燃剂一直是学界的研究重点。其中，生物基磷系阻燃剂因其具有良好的可持续性、优异的环境效益和阻燃效率等优点，已经成为新一代阻燃剂最有前途的方向之一。已被证明具备优异的成炭性能和阻燃效率的生物基材料包括：木质素[yu y,fu s,song p a.polymer degradation and stability,2012,97(4):541-546.]、蛋白质[alongi j,carletto r a,bosco f.polymer degradation&stability,2014,99:111-117.]、淀粉[wang j,ren q,zheng w.industrial&engineeringchemistry research,2014,53(4):1422-1430.]、壳聚糖[hu s,song l,pan h.journal ofanalytical&applied pyrolysis,2012,97:109-115.]等。

2、磷系阻燃剂主要分为添加型和反应型两大类。其中，添加型磷系阻燃剂因其直接和高分子材料混合而成的引入方式，在保存和使用过程中往往存在阻燃剂迁移、水解等问题，可能会影响材料的阻燃和机械性能，并存在潜在的健康风险[morgan a b.polymerreviews,2018,59(1):25-54.]。而反应型阻燃剂与高分子基体材料间通过化学键键合，在赋予材料良好阻燃性能的基础上，克服了添加型阻燃剂不稳定、机械性能差等缺点[ménard,negrell-guirao,claire；ferry,laurent.european polymer journal,2014,57:109-120.]。目前大量的对反应型磷系阻燃剂的研究表明，环状的磷酸酯阻燃剂以及含苯环的磷酸酯阻燃剂具有更优越的成炭性和热稳定性，因而阻燃性能更好[guo,q q,cao j,hany y.green chemistry,2017,19(14):3418-3427.]。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于d-木糖结构的新型糖基反应型阻燃剂的制备方法及其在阻燃领域的应用。该制备方法工艺简单，原料成本较低，环境污染小，且制备出的糖基反应型阻燃剂的阻燃性能突出，易于实现工业化。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、

4、其中：r选自且所述的1≤n≤3。

5、一种新型糖基反应型阻燃剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

6、第一步：

7、方法一：将d-木糖溶于有机溶剂中，加入2,2-二甲氧基丙烷和酸，0～90℃反应1～2h，监测反应完成后，向反应体系加入无机碱淬灭反应，旋干有机相，乙酸乙酯萃取，得到化合物2粗品；

8、方法二：将d-木糖溶于有机溶剂中，加入丙酮和酸，0～90℃反应1～2h，监测反应完成后，向反应体系加入无机碱淬灭反应，旋干有机相，乙酸乙酯萃取，得到化合物2粗品；

9、第二步：将化合物2粗品溶于水中，加入酸，0～40℃反应5～6小时。监测反应完成后，向反应体系加入无机碱淬灭反应，旋干反应液，二氯甲烷萃取，得到化合物3粗品；

10、第三步：将化合物3粗品溶于有机溶剂中，加入缚酸剂，在0～60℃条件下缓慢加入三氯氧磷，60～100℃条件下反应，监测反应完成后，加入亲核试剂，60～100℃条件下反应，监测反应完成后，旋干溶剂，二氯甲烷萃取，旋干有机相，得到目标化合物(ⅰ)。

11、上述方法中：所述的有机溶剂为乙酸乙酯、1,4-二氧六环、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃、二氧六环或乙醚；所述的无机碱为nahco3、na2co3、khco3、k2co3、lioh、naoh或koh。

12、上述方法中：所述的缚酸剂为乙二胺、三乙胺、二异丙基乙胺、n-甲基咪唑、吡啶类、钠氢、甲醇钠、乙醇钾或叔丁醇钾；所述的酸为盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、甲酸、乙酸、三氟乙酸、无水硫酸铜、樟脑磺酸或酸型阳离子交换树脂。

13、上述方法中：第三步中：亲核试剂的化学结构式如下：

14、

15、本发明技术方案中：所述的糖基反应型阻燃剂的阻燃性能及其在阻燃领域的应用。本发明的有益效果：该制备方法产率高，工艺简单，原料成本较低，环境污染小，且制备出的糖基反应型阻燃剂的阻燃性能突出，易于实现工业化。

技术特征：

1.一种糖基反应型阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂含有式i化合物，所述式1化合物的结构特征如下：

2.一种糖基反应型阻燃剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的糖基反应型阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂选自乙酸乙酯、1,4-二氧六环、二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃、二氧六环或乙醚。

4.根据权利要求2所述的糖基反应型阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述的无机碱选自nahco3、na2co3、khco3、k2co3、lioh、naoh或koh。

5.根据权利要求2所述的糖基反应型阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述的缚酸剂选自乙二胺、三乙胺、二异丙基乙胺、n-甲基咪唑、吡啶类、钠氢、甲醇钠、乙醇钾或叔丁醇钾。

6.根据权利要求2所述的糖基反应型阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述的酸选自盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、甲酸、乙酸、三氟乙酸、无水硫酸铜、樟脑磺酸或酸型阳离子交换树脂。

7.根据权利要求2所述的糖基反应型阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述亲核试剂选自如下：

技术总结
本发明公开了一种糖基反应型阻燃剂及其制备方法。属于化合物领域。所述的糖基反应型阻燃剂是以D‑木糖为原料，经过三步反应得到目标产品。该制备方法产率高，工艺简单，原料成本较低，环境污染小，且制备出的糖基反应型阻燃剂的阻燃性能突出，易于实现工业化。

技术研发人员：谢唯佳,寇博文,陈竞一,何卓阳,何晓松,张光宇,村冈修
受保护的技术使用者：中国药科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13