[發明專利]一種卟啉磷酸酯化合物、制備方法及其作為阻燃劑的應用

有效

• 申請號: 202110938563.5
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113583047B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 朱三娥;豆禮鋒;楊偉;魯紅典;王奮斗;毛莉華
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: C07F9/6561
• 分類號: C07F9/6561;C08K5/00;C08L63/00;C08L67/02;C08L67/04
• 代理公司: 合肥輝達知識產權代理事務所(普通合伙) 34165
• 代理人: 汪守勇

一種卟啉磷酸酯化合物、制備方法及其作為阻燃劑的應用，屬于功能有機分子設計與合成技術領域。該卟啉磷酸酯化合物的結構通式為P，制備方法主要以對羥基苯甲醛和鹵代磷酸酯為原料，通過親核取代反應合成含有磷酸酯的苯甲醛；再與吡咯進行縮合，制備含有四個磷酸酯的卟啉化合物。本發明通過化學方法將磷元素引入卟啉環上，保持了卟啉和磷元素的優良性能，具有良好的溶解度和自組裝能力，可以較好地分散在高分子材料中，體現出較好地兼容性。由于卟啉存在于人體和植物中，且顏色為紫色，所以本發明的卟啉磷酸酯P可作為生物質阻燃劑添加到高分子材料如環氧樹脂、聚乳酸、聚對苯二甲酸丁二醇酯中，起到著色和阻燃效果。

技術領域

本發明屬于功能有機分子設計與合成技術領域，具體涉及一種卟啉磷酸酯化合物、制備方法及其作為阻燃劑的應用。

背景技術

如聚乳酸、環氧樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯和聚丙烯等高分子材料，具有優異力學性能和加工性能，在現代社會得到了廣泛的應用。然而大部分的高分子材料高度易燃，極易發生火災。在高分子材料中加入阻燃劑，可以有效地防止燃燒或減緩燃燒后火焰的蔓延。

目前報道的阻燃劑種類比較多，主要有含有鹵元素的阻燃劑、氮系阻燃劑、磷系阻燃劑和金屬氫氧化物阻燃劑等。其中磷系阻燃劑由于其良好的阻燃效果、優良的兼容性和低毒性，近年來受到了國內外學者的廣泛關注[王立春.新型含磷阻燃劑的合成及無鹵阻燃交聯EVA復合材料的制備與性能研究.上海交通大學.2011:1-32；阻燃劑次膦磷酸鹽的研究進展.塑料工業.2014,42(9):5-10；W.Sophie,C.Thiebault,B.Martin,S.Khalifah A,G.Sabyasachi.Recent Developments in Organophosphorus Flame RetardantsContain-ing P-C Bond and Their Applications.Materials(Basel,Switzerland),2017,10(7)]。

卟啉是一類由四個吡咯類亞基的α-碳原子通過次甲基橋聯而形成的具有大環共軛結構的雜環化合物，廣泛存在于自然界和生物體內，對生命活動起著重要的作用。卟啉及其衍生物具有優良的光物理性質、化學穩定性和機械性能，且對環境友好，在光催化有機反應、電致發光、高分子材料、生物醫藥等領域都具有廣泛地應用。因此在卟啉上引入磷元素有望制備一種性能優良的生物基卟啉阻燃劑。但是，目前尚未有關于卟啉類化合物用作阻燃劑的報道。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種卟啉磷酸酯化合物、制備方法及其作為阻燃劑的應用。

為實現該目的，本發明采用了以下技術方案：一種卟啉磷酸酯化合物，其分子結構通式如下所示：

通式中，R₁和R₂選自芳基或取代的芳基或雜環芳基、碳原子數為2～10的烷基或環烷基、含有O、N的烷基或環烷基，Z選自H、Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Mg²⁺、Pt²⁺、Pd²⁺。

一種卟啉磷酸酯化合物的制備方法，制備路線為：

依次包括如下步驟：

步驟a：化合物1在堿性條件下與對羥基苯甲醛發生親核取代反應制備化合物2，對羥基苯甲醛、無機堿、有機堿與化合物1的摩爾比為1∶1～2∶2～4∶1～3，反應溫度為30～100℃，反應時間為4～12h；

步驟b：化合物2與吡咯發生成環反應制備化合物3，化合物2與吡咯的摩爾比為1∶0.5～2，反應溫度為130～170℃，反應時間為2～6h；