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user: 3. 结果与讨论 3.1. 原料物质的量比对产率的影响 3.1.1. 三聚氯氰和N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺物质的量之比对产率的影响 在四口烧瓶中加入50.00 g二甲苯，9.22 g三聚氯氰，0.10 g催化剂四丁基溴化铵，原料物质的量之比n(三聚氯氰):n(氢氧化钠) = 1:2.15，第一阶段控制反应温度5℃~8℃，反应时间2 h，第二阶段控制反应温度60℃，反应时间5 h。考察原料三聚氯氰与N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺物质的量之比分别为1:2.05、1:2.10、1:2.15、1:2.20、1:2.25时对产物产率的影响，结果见表1。 Table 1 Effect of raw material n(cyanuric chloride):n(n-butyl-2，2，6，6-tetram- ethyl-4-piperidine amine) on yiel n(三聚氯氰):n(N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺) 产率/% 1:2.05 81.98 1:2.10 88.07 1:2.15 94.72 1:2.20 94.86 1:2.25 95.09 表1. 原料n(三聚氯氰):n(N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺)对产率的影响 从表1可以看出随着原料摩尔比n(三聚氯氰):n(N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺)的增加，产品2-氯-4，6-二(N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺基)-1，3，5-三嗪的产率呈上升趋势，说明取代反应越来越彻底。但当原料的摩尔比大于1:2.15时，产率上升趋势减缓，考虑到成本等因素，选取原料摩尔比n(三聚氯氰):n(N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺) = 1:2.15最为合适。 3.1.2. 三聚氯氰和氢氧化钠物质的量之比对产率的影响 在四口烧瓶中加入50.00 g二甲苯，9.22 g三聚氯氰，0.10 g催化剂四丁基溴化铵，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) = 1:2.15，第一阶段控制反应温度5℃~8℃，反应时间2 h，第二阶段控制反应温度60℃，反应时间5 h。考察原料物质的量之比n(三聚氯氰):n(氢氧化钠)分别为1:2.05、1:2.10、1:2.15、1:2.20、1:2.25时对产物产率的影响，结果见表2。 Table 2 Effect of n(cyanuric chloride):n(sodium hydroxide) on yiel n (三聚氯氰):n (氢氧化钠) 产率/% 1:2.10 93.41 1:2.15 94.72 1:2.20 86.61 1:2.25 83.88 1:2.30 79.33 表2. n(三聚氯氰):n(氢氧化钠)对产率的影响 从表2可以看出，产品产率随着三聚氯氰和氢氧化钠的摩尔比不断增加而呈现出先增加后减少的趋势。因三聚氯氰与N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺反应时会生成氯化氢气体，HCl和未反应的N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺会反应成盐大大降低其亲核性，不利于反应的正向进行，所以可以选用氢氧化钠作为缚酸剂。缚酸剂如果太少，会抑制反应的进行，而过多的氢氧化钠溶液会造成三聚氯氰的水解 [ 6 ]，导致产品2-氯-4，6-二(N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺基)-1，3，5-三嗪的产率降低，故选用原料物质的量之比n(三聚氯氰):n(氢氧化钠) = 1:2.15最为合适。 3.2. 反应温度对产率的影响 在四口烧瓶中加入50.00 g二甲苯，9.22 g三聚氯氰，0.10 g催化剂四丁基溴化铵，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，第一阶段控制反应温度5℃~8℃，反应时间2 h。第二阶段反应时间为5 h，反应温度逐次改变，考察反应温度分别为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃时对产品产率的影响，结果见表3。 Table 3 Effect of reaction temperature on yiel 反应温度/℃ 产率/% 50 84.16 55 85.98 60 94.72 65 89.71 70 83.59 表3. 反应温度对产率的影响 从表3可以看出，产品的产率随着反应温度的增加呈现先增大后减小的趋势。因为三聚氯氰的三嗪环上有三个Cl原子，每个Cl原子活性不同，第一个Cl原子在0℃左右即可被取代。且随着温度的升高，Cl原子的活性逐渐增强，更易被取代。但温度过高会造成第二个Cl原子活性也增强，发生双取代，故第一阶段反应选取5℃~8℃最为适宜。第二个Cl原子会在30℃~50℃发生取代反应，而第三个Cl原子在70℃~100℃被取代 [ 7 ]，但具体温度也和反应组分有关。此反应低于60℃时，产率逐渐增加，应该是双取代反应不够彻底，第二个Cl原子未能被完全取代。但随着反应温度的不断升高，得到的产品有泛黄的趋势。因为温度过高，第三个Cl原子也被部分取代，导致产品2-氯-4，6-二(N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺基)-1，3，5-三嗪的纯度降低，产率下降。所以60℃是最合适的反应温度。 3.3. 反应时间对产率的影响 在四口烧瓶中加入50.00 g二甲苯，9.22 g (0.05 mol)三聚氯氰，0.10 g催化剂四丁基溴化铵，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，控制第一阶段的反应温度为5℃~8℃，反应时间2 h，第二阶段的反应温度为60℃，分别考察反应时间分别为4 h、5 h、6 h、7 h、8 h时对产品产率的影响。实验结果如表4所示。 Table 4 Effect of reaction time on yiel 反应时间/h 产率/% 4 90.38 5 94.72 6 89.22 7 88.32 8 85.34 表4. 反应时间对产率的影响 从表4可以看出，随着反应时间的增加，产品的产率先增加后减小，5 h时产率最高达到94.72%。在反应为4 h时，应该是原料N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺与原料三聚氯氰三聚氯氰未能反应完全，原料的转化率低，所以产率稍低，而随着反应时间的不断增长，可能造成三聚氯氰及产物的水解，或发生其他副反应，导致产品2-氯-4，6-二(N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶胺基)-1，3，5-三嗪的产率降低。故本实验的最佳反应时间选5 h。 3.4. 催化剂用量对产率的影响 在四口烧瓶中加入50.00 g二甲苯，9.22 g三聚氯氰，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，第一阶段控制反应温度5℃~8℃，反应时间2 h，第二阶段控制反应温度60℃，反应时间5 h。探讨催化剂四丁基溴化铵的用量分别为0.10 g、0.15 g、0.20 g、0.25 g、0.30 g时对产品产率的影响。实验结果见表5。 Table 5 Effect of catalyst dosage on yiel 催化剂用量/g 产率/% 0.10 94.72 0.15 95.16 0.20 95.61 0.25 95.76 0.30 95.89 表5. 催化剂用量对产率的影响 从表5可以看出，产品产率随着催化剂用量的增加也在不断增加。当催化剂用量为0.20 g时，产品产率为95.61%，而催化剂用量继续增加时，2-氯-4，6-二(N-丁基-2，2， 6，6-四甲基-4-哌啶胺基)-1，3，5-三嗪的产率增加速率缓慢，考虑到成本等因素，故选取催化剂用量0.20 g最为合适。