论文总字数：22369字

摘 要

臭氧层被破坏，太阳光中的紫外线对人类造成的影响越来越深，很多不可逆转的危害也随之出现，开展紫外线吸收剂的研究具有很大的实际意义。紫外线吸收剂是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，不仅广泛用于防晒化妆品和防紫外线织物等领域。水杨酸酯是应用最早的一类紫外线吸收剂，产品种类多，在使用中比较温和、稳定，有较好的安全性，特别是对皮肤非常安全，与其他光稳定剂的复配性也好。本文利用水杨酸工业生产过程中产生的副产物4-羟基-1,3-苯二甲酸，类比水杨酸酯，设计合成了系列4-羟基-1,3-苯二甲酸二酯类衍生物，，采用紫外分光光度法对目标化合物的紫外吸收性能进行了研究，结果显示，所合成的化合物都有一定的紫外吸收性能，其中含有硝基和苯环的化合物紫外线吸收效果最好。本研究为水杨酸工业生产副产物的开发与利用提供了新思路。

关键词：4-羟基-1,3-苯二甲酸；水杨酸工业；紫外吸收剂；合成

Design and synthesis of

4-Hydroxyisophthalate derivatives

Abstract

The ozone layer is destroyed, ultraviolet rays on the sunlight impact human in many ways, a lot of irreversible hazards also appear.at present， on the UV absorber has a great practical significance. UV absorber is a light stabilizer, can absorb sunlight and fluorescent light source in the ultraviolet part, not only widely used in sunscreen cosmetics and anti UV fabric and other fields. Salicylate is the first application of a UV absorber, many kinds of products, in the use of relatively mild and stable, good safety, especially on the skin is very safe, and other light stabilizer compound is relatively easy.In the process of the Kolbe-Schmitt reaction to preparing salicylic acid will produce black residue generated Dimethy in the process of by-product of 4-Hydroxyisophthalate, Analog salicylate, to explore the synthesis route of its derivatives, as well as the effect of UV absorption, synthesis of two categories of compounds: non nitro groups and containing nitro groups. Then UV absorption and fluorescence emission spectra of the target products were detected by UV spectrophotometer, and a series of conclusions were obtained. The result showed that the target product containing nitro benzene and ultraviolet absorption effect is the best. This topic remains to be further studied,hoping to provide a new idea for the development of UV absorbers.

目录

摘要 ǀ

Abstract ǁ

第一章 绪论 - 3 -

1.1 引言 - 3 -

1.2光稳定剂 - 3 -

1.3紫外线吸收剂简介 - 3 -

1.4 紫外线吸收剂分类及其作用机理 - 4 -

1.4.1水杨酸酯类 - 4 -

1.4.2 二苯甲酮类 - 5 -

1.4.3 苯并三唑类 - 6 -

1.4.4 三嗪类 - 7 -

1.4.5 取代丙烯腈类 - 8 -

1.4.6 其他 - 8 -

1.4.7 紫外线吸收性能测试方法 - 10 -

1.4.8 小结 - 10 -

1.5紫外线吸收剂的应用 - 12 -

1.6 选题意义及课题目标 - 13 -

1.6.1选题背景与意义 - 13 -

1.6.2课题目标 - 14 -

第二章 4-羟基-5-硝基1,3-苯二甲酸二甲酯的合成 - 15 -

2.1 实验试剂和仪器 - 15 -

2.1.1 实验试剂 - 15 -

2.1.2 实验设备 - 15 -

2.2 4-羟基1,3-苯二甲酸的制备 - 16 -

2.2.1实验步骤 - 16 -

2.2.2实验结果与讨论 - 16 -

2.3 4-羟基-1,3-苯二甲酸二甲酯的合成 - 17 -

2.3.1 实验步骤 - 17 -

2.3.2 实验结果与讨论 - 17 -

2.4 4-羟基-1,3-苯二甲酸二乙酯的合成 - 19 -

2.4.1实验步骤 - 19 -

2.4.2 实验结果与讨论 - 19 -

2.5 4-羟基-1,3-苯二甲酸二苯酯的合成 - 21 -

2.5.1实验步骤 - 21 -

2.5.2 实验结果与讨论 - 21 -

2.6 4-羟基-5-硝基-1,3-苯二甲酸的合成 - 22 -

2.6.1 实验步骤 - 22 -

2.6.2 反应条件的筛选 - 23 -

2.6.3 实验结果与讨论 - 23 -

2.7 4-羟基-5-硝-1,3-苯二甲酸二甲酯的合成 - 25 -

2.7.1 实验步骤 - 25 -

2.7.2 实验结果与讨论 - 25 -

2.8 4-羟基-5-硝基-1,3-苯二甲酸二乙酯的合成 - 27 -

2.8.1实验步骤 - 27 -

2.8.2 实验结果与讨论 - 27 -

2.9 4-羟基-5-硝基-1,3-苯二甲酸二苯酯的合成 - 27 -

2.10 小结与展望 - 27 -

2.10.1 实验小结 - 27 -

2.10.2结论 - 28 -

2.10.3展望 - 28 -

致谢 - 29 -

参考文献： - 30 -

绪论

1.1 引言

太阳光是最重要的自然光源，它是由太阳发射出的电磁波组成，分为可见光和不可见光^[1]。紫外线属于不可见光，是电磁波谱中波长从 100nm～400nm 辐射的总称，占太阳光线的8% 。照射到地面上的太阳光线中含有大量有害的紫外光，其波长约290-460nm，这些紫外光可以通过化学上的氧化还原作用，最后使颜色分子分解褪色，导致有色物体变色。因此日常生活、生产中需要对紫外线进行防护，这种防护有物理防护和化学防护，紫外线吸收剂就是化学防护中的重要部分。紫外线吸收剂能够吸收光源中的紫外线，屏蔽和转移能量，而不引起本身的变化，属于一种光稳定剂。

1.2光稳定剂

光稳定剂是用于抑制或减缓由光氧化作用引起的高分子材料发生降解的助剂^[2]。高分子材料市场越来越发展壮大，其中包含很多应用于户外的材料，光稳定剂成为了这类材料中不可缺少的添加剂。不仅是高分子塑料制品，还包括了涂料、橡胶、纤维、粘合剂等众多领域，都要应用到光稳定剂作为主要添加剂。

光稳定剂按照其机理划分主要有四种：自由基捕获剂，紫外线吸收剂，淬灭剂和光屏蔽剂。其中紫外线吸收剂无疑是应用最广泛的一种，在一定程度上，紫外线吸收剂就可以说是光稳定剂。紫外线是太阳光源中不可避免的一部分，只要受到自然光照的物体都会受到紫外线的影响，而且这些影响大多数情况下是不利的，这也就导致了紫外线吸收剂的应用面非常大。加之近年来臭氧层遭遇破坏，使到达地面的紫外线随之加剧，紫外线对人类生产生活的影响就更大了，光稳定剂无疑是最直接、最有效的防止紫外线破坏的手段。2014年，仅我国的各类塑料用添加剂总和达到了1300万吨，其中光稳定剂占到了8%，全球光稳定剂的使用总量达到5.5万吨。由于目前大多数光稳定剂性质本身不够稳定，并且会对人体或高分子材料等造成不良影响，使用过程中受到了很大的局限，使新型光稳定剂的研究迫在眉睫，但是不可否认，光稳定剂的市场前景非常良好。

1.3紫外线吸收剂简介

紫外线是指阳光中波长100至400纳米(nm)的光线，可分为UVA(紫外线A，波长320～400纳米，长波)、UVB(波长290～320纳米，中波)、UVC(波长100～290纳米，短波)。众所周知，紫外线对人体会产生诸多影响：紫外线直接照射皮肤，具有杀菌作用；紫外线还能够调整和改善神经、呼吸、内分泌、循环、血液、消化、免疫系统的作用；另外紫外线还能够促进维生素D生成。但是，近年来随着工业的不断发展进步，碳氟系溶剂以及氟利昂使用过量，排放到空气中，会被紫外线分解成为活性卤，与臭氧层发生一系列连锁反应，致使臭氧层遭受破坏，到达地面的紫外线也随之剧增，紫外线对人类健康的损害也在逐日加剧。近年来关于紫外线对人体影响的研究也日益深入，通过研究表明，过量的紫外线会引起光化学反应，产生大量的自由基，使人体机能发生一系列变化，尤其是对人的皮肤、眼睛以及免疫系统等造成不可逆转的伤害。对于南极上方臭氧层出现空洞的地区，甚至会引起皮肤癌。除此之外，由于到达地面的紫外线以波长280~400nm的UVA和UVB为主，它们具有极高的能量，约为300~400kJ/mol，能引起高分子材料的老化^[3]，会导致橡胶、纤维、塑料、皮革、涂料等高分子聚合物制品的损伤。尤其是热带地区，太阳比较强烈，紫外线容易穿透织物对人的皮肤造成灼伤，机械或涂层的使用寿命也会大打折扣。因此紫外线吸收剂应运而生，它的使用领域也很宽泛，小到防晒化妆品，大到各种聚合材料，例如聚合物（塑料等），涂料（汽车喷漆，建筑物涂饰等），印刷油墨，染色织品的后处理。

1.4 紫外线吸收剂分类及其作用机理^[4]

紫外线吸收剂按照化学结构划分可以分为以下几类：水杨酸酯类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、二苯甲酮类、三嗪类以及其他类。每一种类别的紫外线吸收剂都可以衍生出许多不同的产品，根据物质结构的差异，每种光稳定剂能具有不同的功效，化学构型、使用剂量等因素可以使其发挥出特定的功效，然后根据材料的要求筛选合适的光稳定剂。紫外线吸收剂一般作为添加剂使用，在不同的产品中会使用到不同的光稳定剂。由于生产技术的不纯熟，当下的很多紫外线吸收剂在作为添加剂使用时会因为自身的不稳定而影响材料的性能，最终导致材料的性质改变、颜色变化或老化加速^[5]，对性质优良的紫外线吸收剂的研究很热门。目前效果较为理想的紫外线吸收剂都是复配型的，特别是以水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类复配，可取得比任何单独紫外线吸收剂更为理想的效果^[6]。

1.4.1水杨酸酯类

水杨酸是重要的化工产品之一^[7]，目前国内水杨酸的年生产能力远远高于市场需求，因此很多厂家转而发展水杨酸脂类产品。水杨酸酯类产品的用途很广泛，包括医药、农药、橡胶、添加剂还有香料，基本上所有的日用化工都能有所涉及，这是提高厂家经济效益的一条很重要的途径。

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