一种磺胺-银化合物及其制备方法与流程

1.本发明涉及有机合成技术领域，更具体地说是一种磺胺-银化合物及其制备方法。


背景技术：

2.聚氨酯是世界上研究最频繁的产品，通常具有突出的物理和化学特性，然而聚氨酯材料的耐热性和抗菌性能较差，需加入阻燃剂和抗菌剂对其性能进行改善。含氮阻燃剂作为一种环境友好型阻燃剂逐渐受到人们的重视。
3.近年来，具有阻燃和抗菌作用的复合添加剂被广泛应用。含有噻唑环的香豆素衍生物被用于作为聚氨酯涂料的环保型抗菌、阻燃和缓蚀添加剂。联氨配体和其金属配合物及其作为表面涂层配方中的抗菌、防污和阻燃添加剂的潜在应用也得到了报道，希夫碱化合物也被添加到醇酸漆配方来提高其阻燃性能。磺胺类药物是最早系统应用于预防和治疗人类细菌感染的有效化疗药物，因其可抑制细菌的增殖和生长，但其耐热性又存在一定的局限性，但由于有机合成反应中的过程过于复杂，其反应物的选择以及转化率一直是困扰技术人员的难题。


技术实现要素：

4.1.发明要解决的技术问题
5.针对现有技术中聚氨酯材料在耐热性或抗菌性方面存在的局限性，本发明提出了一种磺胺-银化合物及其制备方法，先制备磺胺类配体再和金属化合物反应，制得磺胺-银化合物，从而兼顾并有效提高了阻燃性能和抗菌性能的双重效果。
6.2.技术方案
7.为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
8.一种磺胺-银化合物的制备方法，将3-氯-2-甲基苯胺与偶氮化合物充分混合并反应制得预产物后，再与硝酸银混合反应后干燥得到产物磺胺-银化合物；其技术原理是制备磺胺类配体及其金属化合物进行抗菌活性筛选，而金属化合物的抗菌活性高于其母体配体。本反应先制备的预产物含有氮、氯，具有良好的阻燃效果，再和硝酸银混合反应得到磺胺-银化合物，配合物中的银具有良好的抗菌效果，从而兼顾了阻燃性能和抗菌性能的双重技术效果。
9.进一步的技术方案，偶氮化合物为4-((3-甲酰基-4-羟基苯基)二氮苯)-n-(5-甲基异恶唑-3
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酰基)苯磺酰胺。
10.进一步的技术方案，3-氯-2-甲基苯胺与4-((3-甲酰基-4-羟基苯基)二氮苯)-n-(5-甲基异恶唑-3-酰基)苯磺酰胺的摩尔比为1：1；所述预产物与硝酸银混合反应的摩尔比为2：1。
11.进一步的技术方案，整个反应通式为：
[0012][0013]
其中为预产物；为磺胺
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银化合物。
[0014]
进一步的技术方案，具体的步骤为：
[0015]
a、将0.01～0.03mol的3-氯-2-甲基苯胺与0.01～0.03mol的4-((3-甲酰基-4-羟基苯基)二氮苯)-n-(5-甲基异恶唑-3-酰基)苯磺酰胺充分混合；
[0016]
b、将反应混合物与30～50ml甲醇混合，加热，反应时间为3～6min，反应功率为80～100w；
[0017]
c、将混合物移至反应釜中，置于100～120℃中24～36h，然后使用乙醇抽滤洗涤3次后在装有无水cacl2的干燥器内干燥，最终得到预产物；
[0018]
d、将2～6mol预产物与1～3mol硝酸银混合；
[0019]
e、将反应混合液与1～3ml乙醇混合，加热，反应3～6min；
[0020]
f、将得到的产品用乙醇和乙醚洗涤，最后在装有无水cacl2的干燥器中干燥得到产物磺胺-银化合物。
[0021]
进一步的技术方案，步骤b和e中的加热方式为微波化学炉中辐照加热；所述步骤f中的干燥方式为减压干燥。
[0022]
一种磺胺-银化合物，由上述制备方法制得。
[0023]
3.有益效果
[0024]
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0025]
(1)本发明的一种磺胺-银化合物及其制备方法，苯磺酰胺中的-cho与3-氯-2-甲基苯胺的-nh2反应，生成的化合物含有氮、氯，具有良好的阻燃效果，再与硝酸银混合反应，制备的磺胺-银化合物中的银离子具有优异的抗菌性能，并在应用过程中受热分解产生的含n气体，起到隔绝氧气使炭层膨胀的作用，从而有效提高其阻燃性能和抗菌性能；由于氯系阻燃系的c-cl的键能低，它的分解温度基本与材料的热分解温度一致，磺胺-银化合物受热分解时，其间吸收一部分热量，降低了温度，同时，分解生成的氯化氢气体的密度大于空气，也有一定的抗菌性，还可以排挤走材料周围的空气，与n气形成梯度的氧渗屏障，减弱了高分子链之间的范德华力，使材料在受热时处于粘流态，此时的材料具有流动性，而在受热流动时可以带走一部分火焰和热量，从而实现阻燃的效果，进而达到两者在阻燃性能和抗菌性能上的协同式的技术效果；
[0026]
(2)本发明的一种磺胺-银化合物及其制备方法，反应过程中的加热方式为微波化
学炉中辐照加热，避免传统的热传导和对流方式加热的不均匀的热量传递方式造成反应曲线剧烈波动，可进一步提高磺胺-银化合物的转化率；在装有无水cacl2的干燥器中干燥，可有效避免干燥温度过高而提前分解，以进一步提高磺胺-银化合物的转化率。
具体实施方式
[0027]
为进一步了解本发明的内容，以下对发明作详细描述。
[0028]
实施例1
[0029]
本实施例的一种磺胺-银化合物的制备方法，将3-氯-2-甲基苯胺与偶氮化合物充分混合并反应制得预产物后，再与硝酸银混合反应后干燥得到产物磺胺-银化合物；其技术原理是制备磺胺类配体及其金属化合物进行抗菌活性筛选，而磺胺类配体为预产物制备的金属化合物的抗菌活性高于其母体配体。苯磺酰胺中的-cho与3-氯-2-甲基苯胺的-nh2反应，生成的化合物含有氮、氯，具有良好的阻燃效果，再与硝酸银混合反应，制备的磺胺-银化合物中的银离子具有优异的抗菌性能，并在应用过程中受热分解产生的含n气体，起到隔绝氧气使炭层膨胀的作用，从而有效提高其阻燃性能和抗菌性能。
[0030]
实施例2
[0031]
本实施例的一种磺胺-银化合物的制备方法，基本步骤同实施例1，改进和不同之处在于，偶氮化合物为4-((3-甲酰基-4-羟基苯基)二氮苯)-n-(5-甲基异恶唑-3-酰基)苯磺酰胺，反应时 3-氯-2-甲基苯胺与4-((3-甲酰基-4-羟基苯基)二氮苯)-n-(5-甲基异恶唑-3-酰基)苯磺酰胺的摩尔比为1：1，两者混合反应后的预产物与硝酸银混合反应的摩尔比为2：1，两步的反应在常压下即可进行，而且，其转化率也较高，制得的磺胺-银化合物的转化率一般在88％以上。
[0032]
实施例3
[0033]
本实施例的一种磺胺-银化合物的制备方法，基本步骤同实施例2，改进和不同之处在于，具体的步骤为：
[0034]
a、将0.01～0.03mol的3-氯-2-甲基苯胺与0.01～0.03mol的4-((3-甲酰基-4-羟基苯基)二氮苯)-n-(5-甲基异恶唑-3-酰基)苯磺酰胺充分混合；
[0035]
b、将反应混合物与30～50ml甲醇混合，微波化学炉中辐照加热，反应时间为3～6min，反应功率为80～100w；
[0036]
c、将混合物移至反应釜中，置于100～120℃中24～36h，然后使用乙醇抽滤洗涤3次后在装有无水cacl2的干燥器内干燥，最终得到预产物，反应通式为：
[0037][0038]
d、将2～6mol预产物与1～3mol硝酸银混合；
[0039]
e、将反应混合液与1～3ml乙醇混合，微波化学炉中辐照加热，反应3～6min，反应通式为：
[0040][0041]
f、将得到的产品用乙醇和乙醚洗涤，最后在装有无水cacl2的干燥器中减压干燥得到产物磺胺-银化合物。
[0042]
经测定，经以上工艺条件制得的磺胺-银化合物的转化率高达95％以上。
[0043]
为证明磺胺-银化合物的阻燃性能和抗菌性能：
[0044]
将实施例1至3制备的磺胺-银化合物进行了如下试验：将葵花油，甘油，松节油，催化剂，甲苯二紫外吸收剂，防结皮剂，实施例1至3分别制备的磺胺-银化合物、阻燃助剂混合，然后加入异氰酸酯，得到磺胺-银化合物的抗菌型防火涂料；阻燃助剂为：戊四醇、硼酸和/ 或磷酸酯。
[0045]
对比例的防火涂料的制备方法包括以下步骤：
[0046]
将葵花油，甘油，松节油，催化剂，防结皮剂，阻燃助剂混合，然后加入异氰酸酯，得到对比例防火涂料。阻燃助剂为：戊四醇、硼酸和/或磷酸酯。
[0047]
以国家标准和行业标准对防火涂料的各项参数的要求作为对比，与实施例1～3制备的防火涂料的各项参数进行对比，检测结果如表1所示：
[0048]
表1对比例和实验例1～3的防火涂料的各项参数检测结果
[0049][0050][0051]
由表1可知，由于本发明中制备的磺胺-银化合物受热分解后产生的含n气体，起到隔绝氧气使炭层膨胀的作用，阻燃助剂协同磺胺-银化合物，能够提高耐热新更能，增强阻燃效果。鉴于氯系阻燃剂的c-cl的键能低，它的分解温度基本与涂料的热分解温度一致，磺胺-银化合物受热分解时，其间吸收一部分热量，降低了温度，同时，分解生成的氯化氢气体的密度大于空气，也有一定的抗菌性，还可以排挤走涂料周围的空气，与密度大于空气的n气形成梯度的氧渗屏障，减弱了高分子链之间的范德华力，使涂料在受热时处于粘流态，此时的涂料具有流动性，而在受热流动时可以带走一部分火焰和热量，从而实现阻燃的效果，进而达到两者在阻燃性能和抗菌性能上的协同式的技术效果；由本实施例1～3制备的涂料的抑菌活性(抗菌率)、最大热释放速率(依据iso 5660-1:2002《热释放量—锥形量热仪测试方法》检测)以及loi(loi:gb t2406-93氧指数法-塑料燃烧性能试验方法)检测数据均优于对比例，也可以证明，加入本发明制备的磺胺-银化合物的防火涂料的抗菌性能和阻燃性能更优。其中抗菌率参照gb/t 21510-2008纳米无机涂料抗菌性能检测方法。
[0052]
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的
情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。