沙海峰,燕 馨,劉 泓
(1.上海師范大學生命與環(huán)境科學學院,上海 201418)
在受阻酚類抗氧劑中,酚羥基因空間阻礙而使H原子容易從分子中脫落,致其比聚合物更容易提供質(zhì)子而使得聚合物相對穩(wěn)定,是一類良好的鏈終止型抗氧劑。其中高分子量受阻型抗氧劑因其熱穩(wěn)定性、耐抽提性的提高以及揮發(fā)性的降低而成為聚合型抗氧劑研究的新趨勢。亞磷酸酯類抗氧劑作為輔助型抗氧劑,其作用機理是將氫過氧化物分解為不活潑的產(chǎn)物而達到抗氧化的目的[1]。酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑復配使用時,不僅能有效提高抗氧化性能,更能克服酚類抗氧劑泛黃變色的缺點而提高聚合物顏色的穩(wěn)定性[2]。
八元內(nèi)環(huán)亞磷酸酯類抗氧劑具有長期分解氫過氧化物的活性[3],并以其極強的疏水性而明顯提高了抗氧劑的抗水解性能。并且由于該類復合型抗氧劑在發(fā)揮亞磷酸酯類抗氧劑性能的同時,形成了能終止過氧自由基的受阻酚雙酚自由基,而使其在聚合物材料中的抗氧化效率明顯提高[4~6]。文獻[7,8]報道該類物質(zhì)的合成方法,但其抗氧化性能的研究未見報道。
本文以2,2'-亞甲基雙(4,6-二叔丁基苯酚)(2)和三氯化磷為原料,三乙胺為催化劑,經(jīng)雙酯化反應合成了一種內(nèi)環(huán)雙酚亞磷酸酯類抗氧劑——雙 2,2'-亞甲基雙(4,6-二叔丁基苯酚)亞磷酸酯(1,Scheme 1),其結構經(jīng)1H NMR和IR確證。采用1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)自由基比色法對1的抗氧劑進行自由基捕獲能力測定。結果表明,DPPH在511 nm處有較強吸收峰(ABS=0.856),而DPPH-1在511 nm處的吸收峰有明顯下降(ABS=0.411),說明1中的活潑氫具有較強的自由基捕獲能力,它結合了DPPH自由基中的單電子而致其吸收峰大幅下降,是一種良好的鏈終止型抗氧劑。
Scheme 1
SGW X-4型顯微熔點儀(溫度未校正);DRX 500型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標);Nicolet 330型紅外光譜儀(KBr壓片);Agilent Triple Quad 6410B型液相色譜儀(LC)。
2,自制;其余所用試劑均為分析純。
在四口燒瓶中依次加入 2 10.6 g(25.0 mmol),甲苯30 mL和三乙胺0.5 mL,氮氣保護下攪拌使其溶解;于60℃~70℃滴加三氯化磷2.8 mL(32.5 mmol)的甲苯(10 mL)溶液,滴畢,反應30 min;于110℃~115℃(回流)反應2 h。加入2 13.4 g(27.5 mmol)的甲苯(30 mL)溶液和三乙胺4.1 mL,回流反應 3 h(pH 控制在 7.5~8.0)。過濾,濾液濃縮后用正丁醇重結晶得白色粉末1,收率73.5%,m.p.187.6 ℃~188.3 ℃,液相質(zhì)量分數(shù) >98%;1H NMR δ:7.19~7.36(c,8H,ArH),6.56(s,1H,OH),4.53(s,2H,CH2),4.35(s,2H,CH2),1.63(s,9H,CH3),1.54(s,9H,CH3),1.45(s,18H,CH3),1.34(s,9H,CH3),1.30(s,18H,CH3),1.24(s,9H,CH3);IR ν:3 468(O-H),2 961(甲基 C-H),2 906,2 869(亞甲基 C-H),1 476,1 410(苯環(huán)C-C),1 476,1 458,1 216,1 199(O-P),843(苯環(huán) C-H)cm-1。
采用DPPH自由基比色法對1進行自由基捕獲能力測定[9,10]。DPPH 具有穩(wěn)定的以氮為中心的自由基,其穩(wěn)定的自由基可以捕獲其它自由基而致其特定波長處的吸光度下降,以此可對抗氧劑的供氫能力進行比較和判斷。
配制DPPH的正辛烷溶液(c=1.54×10-4mol·L-1)和 DPPH-1[n(DPPH)∶n(1)=1 ∶1]的正辛烷溶液(c=0.75×10-4mol·L-1)進行UV-Vis檢測。結果表明,DPPH在511 nm處有較強吸收峰(ABS=0.856),而 DPPH-1在 511 nm處的吸收峰有明顯下降(ABS=0.411),說明1中的活潑氫具有較強的自由基捕獲能力,它結合了DPPH自由基中的單電子而致其吸收峰大幅下降,是一種良好的鏈終止型抗氧劑。
[1] 黃小翰.苯基亞磷酸酯類抗氧劑的合成及應用研究[D].上海:華東理工大學,2005.
[2] 林彬文,陳龍然,曾群.亞磷酸酯類抗氧劑的研究進展[J].塑料助劑,2009,76(4):4-9.
[3] Papanastasioua M,McMahonb A W,Allcna N S,et al.Atmospheric pressure photoionization mass spectrometry as a tool for the investigation of the hydrolysis reaction mechanisms of phosphite antioxidants[J].International Journal of Mass Spectrometry,2008,275(1/3):45-54.
[4] 楊海,辛忠.聚合物防老化穩(wěn)定劑的協(xié)同作用機理[J].中國塑料,2001,16(11):57-63.
[5] Chang T C,Yu P Y,Hong Y S,et al.Effect of phenolic phosphite antioxidant on the thermo-oxidative degradation of PMMA[J].Polymer Degradation and Stability,2002,77(1):29-34.
[6] Ildiko K,Agnes O M,Gabor N,et al.Melt stabilisation of phillips type polyethylene.PartⅣ correlation between additive consumption and polymer properties[J].Polymer Degradation and Stability,2009,94(9):1448-1456.
[7] Stephen D Pastor,Christine F Richardson,M Alinabirahni.Sterically congested ligands:Synthesis and solution conformation of bisphosphite ligand precursors[J].Phosphorus Sulfur and Silicon,1994,90:95-102.
[8] Paula Odorisio,Stephen D Pastor,John D Spivack.Reaction of seven-and eight-membered cyclic phosphorochloridites with alkanolamines[J].Phosphorur and Sulfur,1984,19:1-10.
[9] Brand-Williams W.Kinetics mechanisms of antioxidant activity using the DPPH free radical method[J].Lebensm.-Wiss.u.-technol,1997,30:609-615.
[10] 周長路.DPPH自由基比色法研究苯并呋喃酮結構與活性[D].上海:華東理工大學,2008.