4-吡咯-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物的合成及其电化学性质

以4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶为初始反应物,先通过Clauson-Kaas反应合成4-吡咯-2,2,6,6-四甲基哌啶(PyTEMP),接着经由3-氯过氧苯甲酸氧化得到电化学活性的4-吡咯-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物(PyTEMPO)。核磁共振氢谱和红外光谱证实了PyTEMPO的化学结构。循环伏安测试结果揭示PyTEMPO在水溶液中的氧化还原反应的平衡电位(E0)为0.75V(vs.SHE),与pH无关。动力学研究显示在5个不同支持电解质中,PyTEMPO在Na2SO4溶液中的电子传递速率常数最高,为3.58×10^(-4)cm/s。此外,在NaCl中的电化学稳定性最高,经100次循环伏安(CV)循环后峰电流保持率约为93.0%。

4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶非均相催化氧化动力学研究

在搅拌釜式间歇反应器中研究了以负载Ｍｇ２＋的ＨＤ－８型阳离子交换树脂为催化剂的 ４－ＯＨ－ＴＭＰ非均相氧化反应动力学。探讨了该反应的反应机理，推导出４－ＯＨ－ＴＭＰ催化氧化动力学方程。其速度方程可表示为ｒ＝ｋＣＡＣＢ。从实验中得到反应活化能 Ｅａ＝５０．９６ｋＪ／ｍｏｌ，反应速率常数 ｋ＝８．５２×１０３ｅｘｐ（－５０．９６／ＲＴ），反应速率常数与催化剂用量之间的关系为ｋ＝３８．６＋６．１９ｗ－０．６４ｗ２。

电化学促进2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)介导的甘氨酸衍生物氧化脱氢Povarov/串联反应

研究了电化学氧化甘氨酸衍生物与烯烃之间的氧化脱氢Povarov/串联反应,其中氮氧自由基2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)作为媒介降低了电化学反应的电位,避免了某些富电子的芳胺在较高电位下的过氧化.它为甘氨酸衍生物的氮-α位官能团化提供了潜在的途径,并通过Shono氧化与Povarov反应的结合,开发了一种在温和条件下高产率合成喹啉衍生物的有效方法.

4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基的制备

阐述了一种新的氧化方法 ,即在二价金属盐 -过氧化氢 (3 0 % )氧化体系中 ,氧化 4 -羟基 -2 ,2 ,6,6-四甲基哌啶醇成4 -羟基 -2 ,2 ,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基 ,在 70℃下反应 1 0 h,产率 95

光稳定剂中间体2-氯-4,6-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶氧基)-1,3,5-三嗪的制备

作为受阻胺光稳定剂 (HALS)的重要中间体 ,2 氯 4 ,6 二 (2 ,2 ,6 ,6 四甲基 4 哌啶氧基 ) 1,3,5 三嗪 (CDTMTZ)本身也是一种光稳定剂 ,是合成其它高分子量光稳定剂的基础 .通过实验考证了溶剂、物料配比、添加方式及不同反应阶段的温度、时间等因素的影响 ;通过对产物的熔点及元素分析 ,得出了用水作溶剂时 ,理论配比下两次加料 ,反应阶段Ⅰ温度 5～ 8℃、时间 2h ;反应阶段Ⅱ温度 80℃、时间 2 4h ,得到了CDTMTZ一水合物 ,熔点 (2 2 3.8℃～ 2 2 6 .4℃ )及元素分析结果均与相关文献较一致 .

1-乙氧基-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶醇的合成

以4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(ZJ-701)和丁酮为原料,质量分数30%的H_2O_2为氧化剂,CuCl为还原剂,通过自由基反应合成了1-乙氧基-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶醇,并通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和质谱表征了其结构。结果表明,其较佳工艺条件为n(ZJ-701)∶n(丁酮)∶n(H_2O_2)∶n(CuCl)=1∶12∶5∶0.05,反应时间18h,反应温度30℃。在此条件下,产品的产率为56.5%,质量分数为98.91%。

通过TEMPO增强脱氢和OH吸附促进中性电解质中5-羟甲基糠醛的电催化氧化

生物质衍生物的电催化转化为可持续能源的增值利用提供了一条绿色高效的途径.例如,由5-羟甲基糠醛(HMF)氧化可得到生物基聚酯前驱体2,5-呋喃二甲酸(FDCA),对于缓解化石资源带来的能源危机和环境问题具有重要意义.目前,HMF的电催化氧化通常在强碱性(pH>13.5)溶液中进行,但是容易产生难以分离的腐殖质,影响FDCA的工业利用.另外,强碱性介质还存在腐蚀安全隐患、设备维护成本高等问题.中性反应条件有助于改善上述问题,但是缺乏亲电氧物种(例如OH-),HMF和催化剂的活化困难,难以得到高附加值产物FDCA.目前,针对中性介质中HMF的电催化氧化研究少有报道,急需明晰中性介质中HMF的催化机理,并开发中性条件下具有高活性的催化剂体系.本文利用均相催化剂2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)和Co_(3)O_(4)电极,对HMF进行中性条件下电催化氧化,1.55 VRHE条件下反应1.5 h,以接近100%转化率获得产物FDCA,产率大于99%.而在无TEMPO的条件下,HMF在Co_(3)O_(4)电极上转化率小于2%.原位红外等实验测试及理论计算结果表明,低电位(1.10 VRHE)下形成的TEMPO+阳离子的活化能显著减低HMF,通过脱氢作用选择性生成中间产物2,5-二甲酰基呋喃(DFF),对调控HMF的氧化路径、促进中性介质电催化氧化起到关键作用.原位X射线光电子能谱和电化学阻抗等结果发现,TEMPO存在时,1.35 V后,在含有高价态Co^(3+)/^(4+)的Co_(3)O_(4)电极上出现更多的水以及OH吸附物种,并导致HMF的氧化电流密度以及FDCA的转化率显著增加.理论计算结果表明,TEMPO自由基与水分子存在较强的氢键作用,有利于促进水活化提供OH.然而,低电位(1.25 V)以Co_(3)O_(4)为电极,或高电位(1.55 V)以泡沫镍为电极,即使添加TEMPO,电极上没有出现相应的OH吸附行为和电化学活性提升现象.因此,活性的Co_(3)O_(4)电极对于协同水的解离形成OH具有重要作用,二者共同作用下,水活化解离形成Co^(3+)/^(4+)-(OH)_(ads)活性中心.在中性溶液中,亲电氧物种OHads提供氧源,促进DFF等甲酰基中间体进一步氧化转化为FDCA.综上,本文加深了对中性介质中HMF的电催化氧化机制的理解,对设计类似电催化剂体系有借鉴作用.

新型光稳定剂N,N'-二甲酰-N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)-己二胺的合成研究

光稳定剂N,N'-二甲酰-N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)-己二胺具有优异的性能,我们以N,N'-二(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺为原料,以甲酰胺为酰化剂,在酸催化剂介导下得到目标产品,着重考察了催化剂对反应的影响。

2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基对低温等离子辐射聚氨酯膜表面过氧自由基的研究

采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinyloxyl radical,TEMPO)法,测定了经氧气低温等离子体处理后聚氨酯膜表面过氧自由基的浓度,探讨了等离子轰击时间、等离子放电功率、在空气中放置时间等因素对等离子体处理后自由基浓度的影响。在经测定获得的自由基浓度较高的条件下,引发聚氨酯与丙烯酸的接枝聚合,验证了TEMPO法的可行性,讨论了聚合时间对接枝率的影响。丙烯酸在聚氨酯膜表面的接枝共聚由扫描电子显微镜得到确认。在等离子放电功率为600W,放电时间为180s时所测定的自由基浓度最高,相应的接枝率较高。实验结果表明,TEMPO法是一种有效的测定自由基浓度的方法。

光稳定剂中间体2-氯-4,6-二(N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪的合成研究

采用单因素法,以三聚氯氰、N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺和氢氧化钠为原料,二甲苯为溶剂,四丁基溴化铵为催化剂合成光稳定剂中间体2-氯-4,6-二(N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺基)-1,3,5-三嗪。结果表明该反应的最优工艺条件为第一阶段反应温度为5℃~8℃,反应时间2 h,第二阶段升温至60℃,反应时间5 h,原料物质的量之比n(三聚氯氰):n(N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺):n(氢氧化钠) = 1:2.15:2.15,催化剂四丁基溴化铵的用量0.20 g (相对0.05 mol三聚氯氰),产品产率为95.61%。

液相色谱法测定MMA中的痕量阻聚剂2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-1-氧自由基

采用 TRACOR-900系列液相色谱仪,以 Zorbax-ODS作色谱柱,甲醇-水为移动相,测定了甲基丙烯酸甲酯(MMA)中阻聚剂2,2,6,6-四甲基-4羟基哌啶-1-氧自由基(TMHPO·)的含量。用去离子水作萃取剂,用量为水/MMA=1/3(体积比),萃取5次。本方法最低检出量为70 ppb,相对误差<2.3％,分析周期6 min,可用于工业生产的分析监测。

4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基合成与精制新工艺研究

以4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶为原料,双氧水为氧化剂、碱土金属氧化物为催化剂,去离子水为溶剂制备4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基阻聚剂。对合成的工艺条件进行了优化探索,结果表明:在反应温度75℃,时间8.5h,氧化剂滴速15mL/h,原料和氧化剂质量比1∶4,催化剂用量为原料的0.35%的条件下,合成的粗产物产率97.3%;为使工艺过程更加安全,反应结束后加入过渡金属氧化物分解未反应的氧化剂;由于粗产物中含有少量未反应的原料,根据产物和原料在溶剂中溶解度的不同,选择二氯乙烷和正己烷的混合溶剂进行结晶,产物纯度达到99.8%,达到德国默克公司的指标要求。

氮氧化物TEMPO清除过氧自由基的机理研究

采用密度泛函理论、微扰理论和前线分子轨道分析,对酸环境和无酸环境下的2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)捕获过氧自由基的机理进行了理论研究.研究结果表明,与B3LYP泛函相比,M06-2x泛函的计算结果更接近实验值,更适合于所研究的体系;在酸环境下,质子化的TEMPO经过质子耦合电子转移和电子转移两个反应过程清除过氧自由基,并获得再生;与之相比,在无酸条件下TEMPO清除过氧自由基的反应过程则较为复杂,包括了烷氧胺的生成、β-氢原子转移、碳中心自由基的解离和TEMPO的再生4个反应步骤.通过能量计算,酸性条件下反应活化能为35.6 kJ/mol,明显低于无酸环境下的96.8 kJ/mol,说明酸性条件更有利于TEMPO清除过氧自由基,并对这一现象的化学本质给予了理论解释.

TEMPO氧化-高压均质联用制备柑橘纳米纤维素及其性质表征

以柑橘皮渣为原料,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)介导氧化联合高压均质法制备柑橘纳米纤维素,研究次氯酸钠添加量(5、25、50 mmol/g)对柑橘纳米纤维素长径比、形貌结构、理化性能等特性的影响。结果表明:随着次氯酸钠质量摩尔浓度的增加,柑橘纳米纤维素的直径和长度都逐渐缩短,并在50 mmol/g时长度[(150.57±24.99)nm]与直径[(2.74±0.29)nm]达到最短。扫描电镜与红外光谱分析结果表明:随着氧化剂质量摩尔浓度的升高,柑橘纤维中的木质素、半纤维素被水解,柑橘纤维表面呈现出越来越粗糙的结构。X射线衍射和热重分析显示:氧化均质处理提高了柑橘纳米纤维素的结晶度和耐热性,且纤维素的Ⅰ型晶型未遭到破坏。理化性质分析表明:氧化均质处理可有效提高柑橘纳米纤维素持水力、持油力、胆固醇吸附力和葡萄糖吸附力,并在次氯酸钠质量摩尔浓度为50 mmol/g时表现出最强的吸附力。纳米化的柑橘纤维素具有良好的功能特性,研究以期为柑橘皮渣的再利用提供一定的科学依据。

β-环糊精负载四甲基哌啶氮氧化物的合成及其在分子氧氧化醇反应中的催化性能

以乙烯基二胺为连接臂将四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)负载于β-环糊精(β-CD)上,得到负载型催化剂β-CD-TEMPO.采用~1H NMR、^(13)C NMR以及FT-IR等手段对β-CD-TEMPO进行了表征.将β-CD-TEMPO、CuBr_2以及K_2CO_3结合构成催化体系,用于分子氧为氧化剂的醇的选择性氧化反应,结果表明该体系对苄基以及烯丙基伯醇的氧化显示出良好的催化活性和选择性.在负载催化剂中,乙烯基二胺既作为连接臂又作为配体与铜离子配位,使氧化反应顺利进行.负载型催化剂β-CD-TEMPO与产物容易分离,能够循环使用.

Cu(Ⅱ)/O2体系中α-唑取代酮与2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物的α-羟氨基化反应研究

研究了α-唑取代酮与2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物(TEMPO)的α-羟氨基化反应.室温条件下,以廉价二价铜盐为催化剂,以空气为氧化剂,α-唑取代酮与TEMPO发生了α-羟氨基化反应,生成了一系列烷氧基胺化合物.该方法具有条件温和、催化剂廉价、氧化剂环保、反应效率高等特点.

TEMPO促成的瓜尔胶及羟丙基瓜尔胶的选择性氧化

2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物自由基(TEMPO)-NaClO-NaBr是一种新的具有很高选择性的氧化体系。文章研究了该体系在pH 9.30和体系温度为0℃时对瓜尔胶的氧化机理。用IR和13C-NMR表征了瓜尔胶及羟丙基瓜尔胶在氧化后的结构变化,证实了经氧化后(羟丙基)瓜尔胶结构中C6上伯醇可被选择性转化为羧基;另外在本实验条件下,随着瓜尔胶羟丙基取代度的增加,其氧化程度也增加。

NaOH/硫脲/尿素预处理对棉纤维TEMPO选择性氧化的影响

采用NaOH/硫脲/尿素体系对棉纤维进行预处理,再进行选择性氧化,可以有效提高氧化棉纤维的羧基生成量。对比研究预处理棉纤维与普通棉纤维经2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)选择性氧化后的羧基含量、纤维形态以及黏度。结果表明,经NaOH/硫脲/尿素体系预处理能够加快氧化反应速率,增加羧基生成量,但对纤维有一定的损伤。其中,羧基生成量随着纤维质量分数的增加呈先增加后减少的趋势,当纤维素质量分数为6%时,羧基生成量最大,棉纤维的可及度和反应性提高。纤维形态分析表明,经NaOH/硫脲/尿素体系预处理的棉纤维润胀溶解程度要大于未预处理的氧化棉纤维;在TEMPO的氧化条件下,氧化棉纤维的相对黏度随着纤维素质量分数增加而增加;当纤维素质量分数较高时,氧化过程中氧化棉纤维的羧基生成量和降解程度都近似于原纤维。

UV-770在聚酰胺6合成中的应用

在己内酰胺开环聚合过程中加入一定量的双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(UV-770),合成改性聚酰胺6树脂。研究了UV-770对聚酰胺6光稳定性、热氧稳定性和末端氨基含量的影响。结果表明:UV-770的加入能明显提高聚酰胺6的耐紫外光及热氧稳定性,空气氛围下的起始分解温度提升20℃左右,相对黏度明显下降,在185℃空气氛围下老化30min,改性聚酰胺6相对黏度下降百分比极低(UV-770含量0.2%,下降比为纯聚酰胺6的18%),热氧稳定性明显得到改善。同时,聚酰胺6的末端氨基含量增加,加入量为0.05%时,末端氨基含量提高了3.9mmol/kg,对染色性能有所改善。而UV-770对聚酰胺6的热稳定性、结晶温度与熔融温度影响不大。

无碱条件下氧气催化氧化2-乙基己醇合成2-乙基己酸

以2-乙基己醇作为原料,O_2作为氧化剂,无碱参与下催化氧化合成2-乙基己酸。使用气相色谱(GC)进行定量分析,气质联用仪(GC-MS)进行定性分析。考察了催化剂、溶剂、反应温度、时间及氧压力对反应的影响。结果表明:2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)/硝酸铜为合适的催化剂体系,乙酸乙酯为合适的溶剂。适宜的反应条件是:催化剂TEMPO用量为2-乙基己醇物质的量的5%、硝酸铜用量为2-乙基己醇物质的量的4%,100℃、0.5 MPa O_2压力下反应6 h,2-乙基己酸收率可达77.1%。O_2恒压条件下该反应是拟一级反应,反应活化能为59.9 k J/mol。主要副产物是3-庚醇和3-庚酮。