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苯酮类紫外吸收剂是一种优良的紫外线吸收剂,由于价格低廉,对200～340nm范围内的紫外光具有较强的吸收,被广泛应用于高分子材料添加剂、织物的整理剂以及防晒化妆品上。但随着工业化生产水平及人们生活水平的提高,其应用局限性越来越突出,本文针对苯酮类紫外吸收剂存在的缺点,在苯酮结构上引入甘露糖单体对其进行水溶性改性,以期扩大应用范围。
论文以D-甘露糖、2,4-二羟基二苯甲酮(UV-O)、4-羟基苯乙酮、2,4-二羟基苯乙酮为主要原料,经甘露糖保护(Ⅰ)、光延反应(Ⅱ)和脱保护(Ⅲ)三步成功合成了目标化合物4-甲酰基苯基-β-D-甘露糖苷(4a)、3-羟基-4-甲酰基苯基-β-D-甘露糖苷(4b)、3-羟基-4-苯甲酰基)苯基-β-D-甘露糖苷(4c),化合物结构经红外光谱、核磁共振、质谱鉴定证实。对各步反应的条件进行了优化,(Ⅰ)步的最佳反应条件是:在10.5％对甲苯磺酸(对甘露糖摩尔比)催化下,1,1-二乙氧基环己烷和甘露糖的摩尔比为2.2:1时,于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,35℃反应2天,获得2,3,4,6-二-O-环己基亚乙烯基-α-D-甘露糖(2),产率为56.8％。(Ⅱ)步合成2,3,4,6-二-O-环己基亚乙烯基-芳基-β-D-甘露糖苷(3a-3c)的最佳反应条件为:催化剂:三苯基磷(TPP)和偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)均为1.2 mol％;加料摩尔比:ArOH:(2)=1:1.5;反应时间:24小时,3a-3c的产率分别为54.2％、58.7％、64.6％。(Ⅲ)酸性水解脱保护反应中,考察了酸的种类、酸的浓度、反应温度、反应时间对脱保护效果的影响,获得最佳水解条件如下:醋酸浓度为80％(体积分数);反应温度为80℃;反应1小时,产率分别为4a:65.2％,4b:60.6％,4c:68.5％。
对合成的紫外吸收剂(3a-3c、4a-4c)进行了紫外吸收性能及溶解性测试,以及3c在静电纺织中的应用研究。结果表明:3a-3c的溶解性和原料基本保持一致,水溶性没有得到改善;4a-4c在甲醇和水中表现出良好的溶解性。甘露糖基团的引入引起蓝移效应,但改性产物在350～400nm范围的紫外吸收性能得到提高。当纺丝液中(3c)的加入量从0.1％逐渐增加到1％时,紫外线吸收效果有明显的增强。在电镜下观察,纤维形态均匀,未有串珠结构出现,说明配置的纺丝液性能及纺丝条件良好。