[发明专利]一种新型过氧化氢活化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明公开了一种新型过氧化氢活化剂及其应用，尤其是一种基于烟酸衍生物的过氧化氢活化剂的合成方法及应用，属于精细化工领域。

背景技术

双氧水可以在水溶液中电离产生过氧氢根阴离子（HOO^-），起氧化作用。然而，在常温下（20℃）双氧水的电离常数极低（K=1.78×10-12），因此很难电离产生足够的过氧氢根阴离子，以至于无法起到预期的应用效果。在实际应用中，双氧水通常需要在强碱条件下（pH11-12，加入氢氧化钠或者碳酸钠）加热至高温（接近100℃）才能电离产生大量的过氧氢根离子。但是，在上述条件下应用双氧水不但造成巨大的能量消耗，而且会增加废水处理的负担；此外，如此苛刻的工艺条件可能会造成基质的严重损伤；因此无法满足当前形式下节能环保的要求。

双氧水活化剂是有机过氧酸前驱体，可以与双氧水在水溶液中发生反应，产生过氧酸，该反应也被称作过氧化水解反应。与双氧水相比，过氧酸是在低温条件下具有高活性的氧化剂。但开发一种绿色无毒且用途广泛的过氧化氢活化剂仍然是一个有待解决的课题。

烟酸也称作维生素B3，或维生素PP，在人体内还包括其衍生物烟酰胺，它是人体必需的13种维生素之一，是一种水溶性维生素，属于维生素B族，故烟酸是无毒无害的绿色物质。使用烟酸为前躯体合成新型过氧化氢活化剂是该领域的创新性突破。本发明合成的新型过氧化氢活化剂可应用于很多研究和生产领域，如纺织、造纸、医疗等应用。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种过氧化氢活化剂，其结构通式如式Ⅰ所示：

式Ⅰ中：n=1～5，W为氢、烷基、芳基、烷氧基、羟基、硝基、氨基、卤素、巯基、氰基或三氟甲基等基团，X为氢、烷基、芳基、烷氧基、羟基、硝基、氨基、卤素、巯基、氰基或三氟甲基等基团，Y为氢、烷基、芳基、烷氧基、羟基、硝基、氨基、卤素、巯基、氰基三氟甲基等基团，Z为氢、烷基、芳基、烷氧基、羟基、硝基、氨基、卤素、巯基、氰基或三氟甲基等基团。

所述过氧化氢活化剂结构中含有酰亚胺基，酰亚胺基是活化剂中起活化作用的主要基团，活化剂与过氧化氢反应生成过氧酸，而内酰胺则作为离去基团脱离。整个活化反应过程可用如下反应式表示：

当上述通式中W、X、Y、Z均为氢时，可得到一系列活化剂，它们的结构式如下：

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种制备所述过氧化氢活化剂的方法，是以烟酸或烟酸衍生物为前躯体，步骤（1）首先对烟酸或烟酸衍生物进行酰氯化反应，得到烟酰氯或烟酰氯衍生物，步骤（2）再以烟酰氯或烟酰氯衍生物和内酰胺反应生成新型过氧化氢活化剂。反应结束后，旋干溶剂并用洗涤溶剂洗涤所得固体。

所述步骤（1）中烟酸或烟酸衍生物与草酰氯的摩尔比为1:1～1:2.5；反应温度为0℃至溶剂回流温度；反应时间为2～24个小时；采用N,N-二甲基甲酰胺为催化剂，并需要在惰性气体保护环境下进行反应。

所述步骤（1）酰氯化反应所使用的溶剂为甲苯、四氢呋喃、乙腈、二氯甲烷或乙酸乙酯。溶质与溶剂的质量体积比为1:5。

所述步骤（2），烟酰氯或烟酰氯衍生物与内酰胺的摩尔比为1:1～1:2；反应温度为室温至溶剂回流温度；反应时间为3～24小时；反应环境为惰性气体保护环境。所述内酰胺为丁内酰胺、戊内酰胺、己内酰胺、庚内酰胺或辛内酰胺。

所述步骤（2）中反应所使用的溶剂为甲苯、四氢呋喃、乙腈、二氯甲烷或乙酸乙酯。溶质与溶剂的质量体积比为1:5。

所述洗涤溶剂为甲苯、四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯、乙腈、甲醇等中的一种或几种的混合物。

所述新型过氧化氢活化剂可以应用于纺织、造纸、卫生医疗等领域。

应用所述过氧化氢活化剂漂白织物时，取经退浆精练后棉织物2g，磷酸二氢钠/磷酸氢二钠缓冲溶液（pH=7.2）30mL，浴比1:15pH7.2，加入30%（w/v）双氧水36mmol/L、稳定剂EDTA0.5g/L、润湿剂SDBS0.5g/L、过氧化氢活化剂30mmol/L，于温度50℃反应30min。

本发明提供过氧化氢活化剂是一种新型的绿色无毒的过氧化氢活化剂，制备方法简单易行，可以在低温、近中性水溶液中对过氧化氢起活化作用，而且反应终产物无毒无害。一定程度上解决了现有过氧化氢活化剂使用后产物对环境有害的问题，并极大地拓宽了过氧化氢的应用方向，如纺织、造纸、卫生医疗等领域。

附图说明