CN103012243A - 一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体及其制备方法，所制备的功能单体与其它含烯基单体共聚反应，可以制备具有杀菌功能的聚丙烯或聚乙烯类有机树脂，这种具有杀菌功能的有机树脂分子量较大，因此在应用过程中不易扩散流失，同时又可以通过酯基的水解而均匀地释放杀菌剂，从而使杀菌剂得到高效利用。此发明对新型海洋防污涂料的发展有着极其重要的意义。

Description

一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能性丙烯酸酯类单体，特别是涉及一种具有杀菌功能的含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体及其制备方法。
背景技术
芦竹碱，又名禾草碱、3-二甲胺基甲基吲哚，是大麦等植物在进化过程中产生的具有化感作用的一种生物碱，对环境植物、昆虫、微生物等具有生长抑制作用。由于芦竹碱类生物农药具有高效、低毒、低抗性、低残留的特点，使其成为一类具有广泛开发前景的生物农药。另外，芦竹碱类化合物具有较强的生物杀菌性，而生物在附着的过程中，首先分泌大量的含有大量细菌等微生物的生物粘膜，依靠粘膜吸收营养物质从而进一步细胞生殖生成新的生物，芦竹碱类化合物可以通过杀菌作用阻止粘膜的生成，进而达到抑制生物附着的作用。各国学者相继研究开发此类化合物在防止海洋污损生物附着方面的应用。在1994年，2，5，6-三溴-1-甲基芦竹碱成功的从苔藓虫中提取出来，同时研究表明，这种化合物对藤壶和贻贝均有较强的防污活性。日本授权专利JP2008034770也报道了几种卤素取代的芦竹碱对附着生物具有明显的抑制作用。
丙烯酸酯类单体种类较多，可通过聚合反应制备具有不同物理机械性能的丙烯酸酯树脂，然而到目前为止尚未发现含有芦竹碱结构的丙烯酸酯类功能单体及其制备方法。本发明的目的就是提供一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体及其制备方法。采用这种具有杀菌功能的丙烯酸酯类单体与其它含烯基单体共聚反应，就可以制备具有杀菌功能的聚丙烯或聚乙烯类有机树脂，这种具有杀菌功能的有机树脂分子量较大，因此在应用过程中不易扩散流失，同时又可以通过酯基的水解而均匀地释放杀菌剂，从而使杀菌剂得到高效利用。此发明对新型海洋防污涂料的发展有着极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是提供一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体及其制备方法，该功能单体具有良好的杀菌性能，且其制备工艺简单易行。
一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体，其特征在于其结构可用如下通式表示：
式中R1，R2，R3，R4可以为氢，或氯，或溴，或烷基，或烷氧基，或硝基；R5可以为氢或甲基。
一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体的制备方法，其特征在于按如下步骤实施：将适量N-甲基乙醇胺，降温至5℃以下，加入适量冰醋酸，然后控制温度在5～10℃下缓慢滴加适量甲醛溶液，甲醛溶液滴加完毕后继续保温搅拌30～60分钟，然后分批加入取代吲哚，取代吲哚加完后升温至30℃并保温反应5～10小时，停止反应，降温并保持在5℃以下，缓慢滴加NaOH溶液至pH＝11，过滤，并用冰水洗涤滤饼至滤液pH＝7，将滤饼用无水乙醇进行重结晶后，在50℃下干燥，粉碎，得3-(N-甲基-N-羟乙基氨基甲基)取代吲哚；在水不溶性有机溶剂中加入适量的3-(N-甲基-N-羟乙基氨基甲基)取代吲哚、适量碱性催化剂，边搅拌边降温至0～5℃，控制温度低于5℃，在30～60分钟内均匀加入取代丙烯酰氯和水不溶性有机溶剂混合溶液，加完后自然升温至室温，并继续搅拌反应5～15小时，停止反应，在反应液中加入去离子水，充分混合后，静置分层，分出水层，反复操作，直至分出水相的pH达到中性后，在反应液中加入适量的活性炭和干燥剂，搅拌脱色吸水30～120分钟，过滤，滤饼用少量的水不溶性有机溶剂进行洗涤，收集滤液和洗液，合并，将滤液和洗液的合并液进行蒸馏浓缩，向浓缩液中边搅拌边滴加适量工业酒精，析出固体，过滤，将滤饼真空干燥至恒重，粉碎，即得3-(N-甲基-N-丙烯酰氧乙基氨基甲基)取代吲哚功能单体；上述所述的碱性催化剂可以是碱金属氢氧化物，或为碱性有机胺化合物中的一种，或两种，或三种或多种混合物；上述所述的取代吲哚的取代基可以是氢，或烷基，或烷氧基，或硝基，或氯，或溴，取代基的数量可以是一取代，或二取代，或三取代，或四取代；上述所述的水不溶性有机溶剂可以是二氯甲烷，或氯仿，或二氯乙烷中的一种，或两种，或三种混合物；上述所述的取代丙烯酰氯可以是丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯；上述所述的干燥剂可以是无水氯化钙，或无水硫酸镁，或其混合物；上述所述的蒸馏可以是常压蒸馏或减压蒸馏。
下面通过具体实例进一步说明本发明。
实施例1
(1)3-(N-甲基-N-羟乙氨基甲基)吲哚的制备
在250ml四口烧瓶中，加入0.2摩尔的N-甲基乙醇胺，在温度5℃以下，滴加0.5摩尔的冰醋酸，在温度5～10℃下，再缓慢滴加含0.2摩尔甲醛的水溶液，滴加完毕后继续搅拌0.5小时，然后再分批加入0.2摩尔吲哚，加完后升温至30℃并保温反应7小时，降温并保温在5℃以下，用40％NaOH溶液调pH＝11，过滤，用冰水洗涤滤饼至滤液pH＝7，将滤饼用无水乙醇重结晶后，在50℃下干燥，粉碎，经过元素分析和红外光谱分析，所得产品即为3-(N-甲基-N-羟乙氨基甲基)吲哚，产率为88.2％，其反应式如下所示：
Figure BSA00000825494500021
(2)3-(N-甲基-N-丙烯酰氧乙氨基甲基)吲哚的制备：
向1000ml锥形瓶中加入0.15摩尔3-(N-甲基-N-羟乙氨基甲基)吲哚、0.15摩尔三乙胺，将锥形瓶置于磁力搅拌器上，加入200ml氯仿溶解，待3-(N-甲基-N-羟乙氨基甲基)吲哚完全溶解后，降温至0～5℃，在温度低于5℃下缓慢滴加含有0.18摩尔丙烯酰氯的50ml氯仿溶液，在60分钟内加完，加完后，温度至室温并继续反应24小时，过滤，在滤液中加入300ml水，充分混合后放入分液漏斗中静置分层，分出氯仿层，再在氯仿层溶液中加入300ml水，充分混合后再放入分液漏斗中静置分层，分出氯仿层，在氯仿层溶液中加入15克活性炭和15克无水硫酸镁，搅拌脱色吸水30分钟后过滤，滤饼用少量氯仿洗涤，搜集滤液和洗液并合并，将合并液蒸馏浓缩得棕色粘稠液体，向浓缩液中滴加200ml无水乙醇，析出固体，过滤，将滤饼真空干燥至恒重，粉碎，经过元素分析和红外光谱分析，所得产品即为3-(N-甲基-N-羟乙氨基甲基)吲哚，收率为89.5％，其反应式如下所示：
Figure BSA00000825494500031
实施例2
同实施例1，只是将丙烯酸氯换成甲基丙烯酰氯，得3-(N-甲基-N-甲基丙烯酰氧乙氨基甲基)吲哚功能单体，收率为87.2％。
实施例3
同实施例1，只是将吲哚换成7-硝基吲哚，得7-硝基-3-(N-甲基-N-丙烯酰氧乙氨基甲基)吲哚功能单体，收率为85.6％。
实施例4
同实施例1，只是将吲哚换成4-溴吲哚，得4-溴-3-(N-甲基-N-丙烯酰氧乙氨基甲基)吲哚功能单体，收率为88.6％。
实施例5
同实施例1，只是将吲哚换成5，7-二氯吲哚，得5，7-二氯-3-(N-甲基-N-丙烯酰氧乙氨基甲基)吲哚功能单体，收率为81.2％。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出的变化、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体，其特征在于其结构可用如下通式表示：
Figure FSA00000825494400011
式中R1，R2，R3，R4可以为氢，或氯，或溴，或烷基，或烷氧基，或硝基；R5可以为氢或甲基。
2.权利要求1所述的一种含有芦竹碱结构的丙烯酸酯功能单体的制备方法，其特征在于按如下步骤实施：将适量N-甲基乙醇胺，降温并保持在5℃以下，加入适量冰醋酸，再加入适量甲醛溶液，加完后继续保温搅拌30～60分钟，再加入取代吲哚，加完后升温至30℃并保温反应5～10小时，降温并保持在5℃以下，滴加NaOH溶液至pH＝11，过滤，并用冰水洗涤滤饼至滤液pH＝7，将滤饼用无水乙醇进行重结晶后，在50℃下干燥，粉碎，得3-(N-甲基-N-羟乙氨基甲基)取代吲哚；在水不溶性有机溶剂中按顺序加入适量的3-(N-甲基-N-羟乙氨基甲基)取代吲哚，适量碱性催化剂，适量取代丙烯酰氯进行酯化反应，反应结束后，向反应液中滴加适量去离子水，充分混合后，静置分层，分出水层，反复操作，直至分出水相的pH值达到中性后，向反应液中加入适量的活性炭和干燥剂，搅拌脱色吸水30～120分钟，过滤，滤饼用少量的水不溶性有机溶剂进行洗涤，收集滤液和洗液，合并，将滤液和洗液合并液进行蒸馏浓缩，边搅拌边向浓缩液中滴加适量工业酒精，析出固体，过滤，将滤饼真空干燥至恒重，粉碎，即得3-(N-甲基-N-取代丙烯酰氧乙氨基甲基)取代吲哚功能单体；上述所述的碱性催化剂可以是碱金属氢氧化物，或为碱性有机胺化合物中的一种，或两种，或三种或多种混合物；上述所述的取代吲哚的取代基可以是氢，或烷基，或烷氧基，或硝基，或氯，或溴，取代基的数量可以是一取代，或二取代，或三取代，或四取代；上述所述的水不溶性有机溶剂可以是二氯甲烷，或氯仿，或二氯乙烷中的一种，或两种，或三种混合物；上述所述的取代丙烯酰氯可以是丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯；上述所述的干燥剂可以是无水氯化钙，或无水硫酸镁，或其混合物；上述所述的蒸馏可以是常压蒸馏或减压蒸馏。
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