[发明专利]一类呋喃糖环状磷酸酯阻燃剂的结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一类呋喃糖环状磷酸酯阻燃剂的结构及其制备方法。该制备方法工艺简单，原料成本较低，环境污染小，且制备出的环状磷酸酯阻燃剂阻燃性能突出，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一类呋喃糖环状磷酸酯阻燃剂的结构及其制备方法，属于化学合成技术领域。

背景技术

在各类阻燃剂中，磷系阻燃剂，尤其是有机磷系阻燃剂占有重要地位。有机磷系阻燃剂相比于传统的卤素阻燃剂具有毒性低、环境友好、合成成本低等特点，近年来被广泛使用。王俊龙等人以对苯二酚和磷酸三苯酯为原料，采用无溶剂法一步合成磷酸酯阻燃剂[王俊龙,张尧,张孟宇等.阻燃剂对苯二酚双(二苯基磷酸酯)的绿色合成[J].精细化工中间体,2018,48(5):44-47.]。赵新叶等人以新戊二醇、三氯氧磷、乙醇为原料，经两步反应合成新戊二醇环状磷酸酯，具有良好的阻燃性能[赵新叶,徐洋,王俊龙等.磷酸乙基新戊二醇酯的合成以及阻燃性能测试[J/OL].精细化工.]。葛辰麒等人采用一步合成法，以三羟甲基丙烷和DMMP为原料，以氯化镁和提纯后的离子液体为催化剂合成环状磷酸酯目标产物阻燃剂[葛辰麒,洪梓效,徐铭礼等.一种环状磷酸酯阻燃剂的合成及表征[J].黑龙江大学自然科学学报,2019,26(2):187-195.]。本专利中我们D-木糖为原料，开发一种合成路线获得了一系列全新的环状磷酸酯化合物，该路线合成步骤较短，产率高，易于实现工业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于D-木糖结构的环状磷酸酯的制备方法及其在作为阻燃材料的应用。该制备方法工艺简单，原料成本较低，环境污染小，且制备出的环状磷酸酯阻燃剂阻燃性能突出，易于实现工业化。

一类呋喃糖环状磷酸酯阻燃剂，其特征在于结构为如下通式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)所示：

其中R₁选自C1-C6链状或环状烃基或含羟基的烃基、(R₂为H、C1-C3烃基)；

R₃选自C1-C6链状或环状烃基或芳基。

下面介绍通式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)类化合物制备方法：

将D-木糖及无水硫酸铜加入丙酮中，缓慢滴加适量浓硫酸，室温下反应24小时后，抽滤除去硫酸铜，加碱调节pH为7-10，减压浓缩，得到化合物1；

将化合物1溶于稀酸中，室温搅拌3小时后，淬灭反应，经萃取、蒸馏得化合物2。

通式(Ⅰ)化合物的制备：化合物2溶于溶剂中，加入缚酸剂，在-20℃-20℃条件下缓慢加入三氯氧磷，10分钟后移至20℃-60℃油浴中反应3小时后，在-20℃-20℃条件下缓慢加入过量一元醇或酚类化合物后，继续在20℃-60℃条件下反应，反应淬灭后加入醚类溶剂中，再加入适量水，升温至30℃-90℃，经阳离子H+交换树脂处理得到目标化合物(I)。

合成路线如下：

通式(Ⅱ)化合物的制备：将化合物2溶于溶剂中，加入缚酸剂，在-20℃-20℃条件下缓慢加入三氯氧磷，10分钟后移至20℃-60℃油浴中反应3小时后，在-20℃-20℃条件下缓慢加入H2O，继续在20℃-60℃条件下反应，反应淬灭后加入醚类溶剂中，再加入适量水，升温至30℃-90℃，经阳离子H+交换树脂处理得到目标化合物(II)。

合成路线如下:

通式(Ⅲ)化合物的制备：将二元醇或苯二酚类化合物溶于醚类溶剂中，加入(缚酸剂)，在-20℃-20℃条件下与三氯氧磷反应1小时后，加入化合物2，移于20℃-60℃油浴中进行反应，反应结束后加入适量水，升温至30℃-90℃，经阳离子H+交换树脂得到目标化合物(III)。