一种酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物及其制备方法和应用

本发明属于材料稳定剂，更具体地，涉及一种酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、生物基添加剂具有原料可再生、绿色低碳、环保低毒等优点，对缓解能源危机与减少环境污染具有值得深度研究与探索的潜力及意义，已逐渐成为助剂行业的发展趋势。

2、酚性芳香醛生物基化学品结构中含有酚羟基、醛基、羰基等活性基团，例如香草醛、邻香草醛、腰果酚醛、丁香醛及它们的衍生物自身有一定的抗氧、抗菌活性，但活性低，无法直接应用在材料中，因此需要提高其抗氧化活性。

3、腰果酚是一种结构中含有长链烷基的生物酚，在腰果酚结构中引入新官能团得到酚-胺型抗氧剂，利用抗氧基团之间的协同作用成功提高腰果酚的抗氧化性能。例如中国专利cn111233699a一种腰果酚-芳胺席夫碱类抗氧剂中公开了使用腰果酚和芳胺和/或芳胺衍生物为原料，经席夫碱反应后得到腰果酚席夫碱类抗氧剂。在cn114456119一种氢化腰果酚-杂环席夫碱化合物公开了以腰果酚作为母环，以具有光稳定和金属离子钝化性能的杂环(苯并噁唑、苯并噻唑、苯并咪唑以及苯并咪唑啉酮)作为另一个结构单元，以具有一定的金属离子络合特性的席夫碱官能团作为母环和杂环的桥联结构，使得本发明提供的氢化腰果酚-杂环席夫碱化合物同时具有优异的抗氧化性、光稳定性和金属离子钝化性。然而，两者的产物结构中均以腰果酚为生物基来源，而芳胺类和含氮杂环的结构皆属于石化来源，热稳定性仍然较低，且一些结构对pp和pla的热氧稳定性提升幅度不大。

技术实现思路

1、本发明为克服现有的腰果酚采用芳胺类和含氮杂环改性得到的抗氧化性和热稳定性不足的问题，提供了一种酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物及其制备方法和应用。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物，结构式为：

4、

5、其中，r为h、c1-c20烷基、c1-c20烷氧基、胺基、巯基、羟基或卤素中的一种或多种，r1为生物基含氮杂环结构，包括以下结构的任意一种：

6、r1＝

7、

8、r2、r3、r4为h、c1-c20烷基、c1-c20烷氧基、胺基、巯基、羟基或卤素中的一种或多种。

9、进一步地，所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的制备步骤包括：将一定摩尔比的酚性芳香醛与生物基含氮杂环分子r-nh2在溶剂中混合，进行席夫碱反应后得到酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物。

10、进一步地，酚性芳香醛与生物基含氮杂环分子r-nh2的摩尔比为1:1～50。

11、进一步地，所述溶剂中还添加有催化剂，催化剂包括乙酸、甲醇镁、碳酸钾、氢氧化钾、三乙胺、四氯化锡、氯化镁、氯化锌的一种或多种。

12、进一步地，所述酚性芳香醛的制备步骤包括：将腰果酚、多聚甲醛、催化剂在溶剂中混合，在0-150℃下进行加成反应，得到酚性芳香醛。

13、进一步地，所述腰果酚和多聚甲醛摩尔比为1:1～40；催化剂和腰果酚的摩尔比为1:1～5；溶剂使用量为反应物重量的5-50倍。

14、进一步地，所述溶剂包括甲醇、乙醇、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、二氯甲烷、n，n-二甲基甲酰胺的一种或多种。

15、进一步地，所述席夫碱反应的温度为-40-150℃，时间为4-24h。

16、进一步地，所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物应用于抗氧剂、热稳定剂、光氧稳定剂、紫外线稳定剂、紫外线屏蔽剂。

17、进一步地，所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物用于高分子材料、化妆品、润滑油、润滑脂、食品、医药、生物等领域。

18、与现有技术相比，有益效果是：

19、本发明将生物质来源的酚性芳香醛及其衍生物，例如腰果酚、香草醛及邻香草醛和含碱基结构结合在一个分子中，得到一类新型的全生物基酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物，其相对分子质量较高，具有高热稳定性，结构中同时包含酚性芳香环和生物基含氮杂环化合物的抗氧基团，构成分子内酚-胺协同抗氧机制，抗氧化效率高。并且在该化合物结构中，苯环通过席夫碱桥键与含氮芳杂环结合，形成大的共轭结构，具有优异的紫外吸收活性，具有紫外线屏蔽性能。此外，在将酚性芳香醛及其衍生物-生物基含氮杂环化合物应用于通用塑料聚丙烯和可降塑料聚乳酸两类高分子材料，充分发挥酚与胺的正协同作用，表现优异的光氧稳定和热氧稳定能力。本发明具有生物基来源、高热稳定性、无毒绿色、原料可再生的特点。

技术特征：

1.一种酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物，其特征在于，结构式为：

2.根据权利要求1所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的制备方法，其特征在于，步骤包括：将酚性芳香醛与生物基含氮杂环分子r-nh2在溶剂中混合，进行席夫碱反应后得到酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物。

3.根据权利要求2所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的制备方法，其特征在于，酚性芳香醛与生物基含氮杂环分子r-nh2的摩尔比为1:1～50。

4.根据权利要求2所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的制备方法，其特征在于，所述溶剂中还添加有催化剂，催化剂包括乙酸、甲醇镁、碳酸钾、氢氧化钾、三乙胺、四氯化锡、氯化镁、氯化锌的一种或多种。

5.根据权利要求2所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的制备方法，其特征在于，所述酚性芳香醛的制备步骤包括：将腰果酚、多聚甲醛、催化剂在溶剂中混合，在0-150℃下进行加成反应，得到酚性芳香醛。

6.根据权利要求5所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的制备方法，其特征在于，所述腰果酚和多聚甲醛摩尔比为1:1～40；催化剂和腰果酚的摩尔比为1:1～5。

7.根据权利要求2所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括甲醇、乙醇、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、二氯甲烷、n，n-二甲基甲酰胺的一种或多种。

8.根据权利要求2所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的制备方法，其特征在于，所述席夫碱反应的温度为-40-150℃，时间为0.5-24h。

9.根据权利要求1所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物应用于抗氧剂、热稳定剂、光氧稳定剂、光稳定剂、紫外线屏蔽剂。

10.根据权利要求9所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物的应用，其特征在于，所述酚性芳香醛-生物基含氮杂环化合物用于高分子材料、化妆品、润滑油、润滑脂、食品、医药、生物领域。

技术总结
本发明公开了一种酚性芳香醛‑生物基含氮杂环化合物及其制备方法和应用，本发明将生物质来源的酚性芳香醛及其衍生物，例如腰果酚、香草醛及邻香草醛和含碱基结构结合在一个分子中，得到全生物基酚性芳香醛‑生物基含氮杂环化合物，该化合物包含酚性芳香环和生物基含氮杂环化合物的抗氧基团，构成分子内酚‑胺协同抗氧机制，抗氧化效率高，其相对分子质量较高，具有高热稳定性。并且在该化合物结构中，苯环通过席夫碱桥键与含氮芳杂环结合，形成大的共轭结构，具有优异的紫外吸收活性，具有紫外线屏蔽性能。解决了现有的腰果酚采用芳胺类和含氮杂环改性得到的抗氧化性和热稳定性不足的问题。

技术研发人员：冯建湘,何雨霖,周成,冯凯林
受保护的技术使用者：湖南工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23