N,N'-Bis(1,4-dimethylpentyl)-1,4-benzenediamine
[CAS 3081-14-9]

Identification

• Classification: Pharmaceutical intermediate >> Heterocyclic compound intermediate >> Pyrimidine compound >> Amine
• Name: N,N'-Bis(1,4-dimethylpentyl)-1,4-benzenediamine
• Synonyms: N,N'-Bis[2-(5-methylhexyl)]-p-phenylenediamine; N,N'-Di(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylenediamine; Naugalube 443; Santoflex 77; Santoflex 77PD; Tenamene 4; UOP 788; Unilink 7100; Vulkanox 4030
• Molecular Formula: C₂₀H₃₆N₂
• Molecular Weight: 304.51
• CAS Registry Number: 3081-14-9
• EC Number: 221-375-9
• SMILES: CC(C)CCC(C)NC1=CC=C(C=C1)NC(C)CCC(C)C

Properties

• Solubility: Insoluble (4.3E^-4 g/L) (25 °C), Calc.^*
• Density: 0.928±0.06 g/cm³ (20 °C 760 Torr), Calc.^*
• Boiling point: 421.0±28.0 °C 760 mmHg (Calc.)^*
• Flash point: 234.8±15.8 °C (Calc.)^*
• Index of refraction: 1.528 (Calc.)^*

^* Calculated using Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software.

Safety Data

• Hazard Symbols: GHS07;GHS09 Warning
• Risk Statements: H302-H317-H400-H410-H411
• Safety Statements: P261-P264-P270-P272-P273-P280-P301+P317-P302+P352-P321-P330-P333+P317-P362+P364-P391-P501

Hazard Classification

Hazard	Class	Category Code	Hazard Statement
Chronic hazardous to the aquatic environment	Aquatic Chronic	1	H410
Skin sensitization	Skin Sens.	1	H317
Acute toxicity	Acute Tox.	4	H302
Acute hazardous to the aquatic environment	Aquatic Acute	1	H400
Acute toxicity	Acute Tox.	3	H302

chemBlink Chemical Story

N,N'-双(1,4-二甲基戊基)-1,4-苯二胺，通常称为 77PD，是一种取代型对苯二胺类抗氧化剂和抗臭氧剂，主要用于橡胶材料的防老化。它的分子设计很好地体现了添加剂化学中的一个重要思想：在庞大的高分子材料中加入少量有意设计得比较容易反应的小分子，让环境中的氧化性物质优先攻击这些添加剂，从而保护真正需要长期使用的橡胶高分子网络。

这种保护的必要性来自不饱和弹性体自身的化学结构。天然橡胶以及多种重要合成橡胶含有碳碳双键，这些结构有助于形成材料所需要的弹性，却同时成为容易受到化学攻击的位置。氧和热可以促进橡胶的氧化老化，而大气中浓度很低的臭氧也能够迅速与不饱和聚合物发生反应。当橡胶处于拉伸状态时，臭氧攻击可能形成具有特征性的裂纹；在持续机械应力作用下，这些微小裂纹又会不断扩大，最终影响材料的使用寿命。

取代型对苯二胺通常简称 PPD。这类防老剂之所以重要，是因为它们提供的是主动的化学保护。对苯二胺结构比较容易发生氧化，因此能够优先截获某些活性物种，减少橡胶高分子本身受到的攻击。有关 PPD 抗臭氧剂的研究表明，它们与臭氧反应的早期阶段可以涉及自由基阳离子和氮氧自由基等物种。这说明橡胶的抗臭氧保护并不是简单地把臭氧挡在外面，而是一系列由防老剂主动承担的化学反应。

77PD 与 IPPD、6PPD 等其他 PPD 防老剂在结构上有所不同。它的对苯二胺核心两侧都连接了支链型 1,4-二甲基戊基。这样的疏水性取代基会影响分子与橡胶基体的相容性、迁移性以及在材料内部的存在状态，而中央的对苯二胺结构则保留了防老剂所需要的氧化反应能力。

工业资料将 77PD 列为用于合成橡胶和橡胶制品制造的抗氧化剂，同时它也被用作橡胶体系中的抗臭氧剂。在一些专业应用中，77PD 被用于电缆橡胶包覆材料的保护。这说明 PPD 防老剂的意义并不仅限于汽车轮胎。胶管、电缆、密封件、传动带以及其他长期暴露于空气和机械应力中的弹性体，都可能需要类似的化学防护。

77PD 的分子行为还体现了橡胶添加剂设计中的另一种平衡。一个防老剂必须具有足够的反应活性，才能优先截获臭氧和氧化性物种；与此同时，它又必须能够与橡胶基体保持适当的相容性，使有效成分在需要保护的位置持续存在。它可能需要经历温度变化、反复形变以及长期的氧和臭氧暴露。因此，设计一种有效防老剂，实际上需要同时控制化学反应能力和它在高分子内部的物理行为。

近年来，这种原本用来保护橡胶的反应活性也成为环境研究的新课题。轮胎和其他橡胶制品磨损以后，可以把 PPD 类添加剂释放到道路尘埃、雨水径流、河流和沉积物中。环境研究已经在水体和沉积物中检测到包括 77PD 在内的多种 PPD 防老剂及其转化产物，实验研究也开始比较不同 PPD 及其氧化产物的生态毒理性质。

这一领域受到广泛关注，与 6PPD 的研究有直接关系。科学家发现，6PPD 与臭氧反应能够形成 6PPD-quinone，而这种转化产物对银鲑具有很强的急性毒性。但是，这一结果不能简单套用到 77PD 上；不同 PPD 的分子结构、环境转化途径以及生成产物的毒性都必须分别研究。6PPD 的发现真正改变的是人们提出问题的方式：评价一种橡胶防老剂，已经不能只研究它在橡胶内部怎样工作，还必须继续追踪它离开材料以后发生的化学变化。

因此，77PD 很好地反映了工业化学评价标准的发展。过去的工程问题主要是如何使橡胶不容易老化和开裂；今天的问题则更加完整：怎样让一种添加剂在产品整个使用寿命中有效保护材料，同时尽量降低它在释放到环境以后可能带来的不良影响？

77PD 背后的基本思想依然非常巧妙：这个小分子能够保护庞大的橡胶高分子网络，正是因为它愿意首先发生化学变化。现代可持续材料科学则在这个思想后面增加了新的要求——不仅要知道这种“牺牲”能够把材料保护多久，还必须知道保护者完成使命以后去了哪里。

References

1. Cataldo, F. (2018). "Early stages of p-phenylenediamine antiozonants reaction with ozone: Radical cation and nitroxyl radical formation." Polymer Degradation and Stability, 147, 132-141.

2. Zhu, J.; Guo, R.; Ren, F. et al. (2024). "Occurrence and partitioning of p-phenylenediamine antioxidants and their quinone derivatives in water and sediment." Science of the Total Environment, 914, 170046.

3. Wang, W.; Chen, Y.; Fang, J. et al. (2024). "Toxicity of substituted p-phenylenediamine antioxidants and their derived novel quinones on aquatic bacterium: Acute effects and mechanistic insights." Journal of Hazardous Materials, 469, 133900.

4. Tian, Z. et al. (2021). "A ubiquitous tire rubber-derived chemical induces acute mortality in coho salmon." Science, 371, 185-189. https://doi.org/10.1126/science.abd6951