CN103086941A - N-丙烯酰基琥珀酰亚胺及其合成方法 - Google Patents
N-丙烯酰基琥珀酰亚胺及其合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的结构及其合成方法，属于有机化合物制备技术领域。其合成步骤为：在合适溶剂中将琥珀酸酐和丙烯酰胺均匀混合进行一段时间的酰化反应；然后，在阻聚剂、脱水剂和催化剂的共同作用下进行脱水闭环反应，同时除去反应产生的水，反应结束后通过减压蒸馏除去溶剂，得到粗产物；最后，将粗产物在合适溶剂中重结晶得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺。所制备的N-丙烯酰基琥珀酰亚胺含有碳碳不饱和双键，可以作为聚合物单体，制备性能更加优良的耐高温、耐酸碱的特种聚合物。目前未检索到N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的结构与性能的报道。
Description
技术领域
本发明涉及N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，属于有机化合物制备技术领域。
背景技术
N-取代酰亚胺类有机化合物由于含有酰亚胺五元环结构，使其聚合物具有热稳定性，因而也具有耐酸碱的性能。现有的N-取代酰亚胺类物质已应用于橡胶工业、航空航天、机械电子、光学材料、海洋工程、交通运输、军事等领域，但是主要缺点是耐高温、耐酸碱性能不足。
N-丙烯酰基琥珀酰亚胺是N-取代酰亚胺的衍生物，与已报道的N-取代酰亚胺类有机化合物不同，N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的分子结构中含有碳碳不饱和双键，可以作为聚合物单体，制备性能更加优良的耐高温、耐酸碱的特种聚合物。目前对于N-直链烷基、N-苯基、N-环己基酰亚胺有机化合物及其聚合物的研究较多，未检索到N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的结构与性能的报道。
制备含有碳碳不饱和双键的N-丙烯酰基琥珀酰亚胺有机单体可有利于改善聚合物表活剂耐高温、耐酸碱性能。
发明内容
本发明的目的是制备含有碳碳不饱和双键的N-丙烯酰基琥珀酰亚胺有机单体。N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的化学结构式为：
N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
(1)酰化：将琥珀酸酐和丙烯酰胺在合适溶剂中混合均匀，恒温进行酰化反应，反应温度为35℃～65℃，反应时间为4.5～6.5小时；其中丙烯酰胺与琥珀酸酐的物质的量之比为1∶1～1.3；
(2)脱水闭环反应：加入阻聚剂、脱水剂以及催化剂，反应温度为40℃～75℃，反应时间为0.5～2小时，将反应产生的水及时除去，反应结束后通过减压蒸馏除去溶剂，即可得到N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的粗产物；
(3)提纯：将得到的粗产物通过在合适的溶剂中重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺；
制备N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的反应方程式如下：
酰化反应： 
脱水成环反应： 
本发明的合成方法中，步骤(1)中丙烯酰胺与溶剂的质量比在1∶8.4～10之间；所述溶剂为二甲基甲酰胺、环己烷、二氧六环、乙酸、甲苯、二甲苯的一种或两种混合使用；步骤(2)中阻聚剂为叔丁基邻苯二酚、对苯酚单丁醚、对苯二酚、苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或两种混合使用，丙烯酰胺与阻聚剂的质量比为1∶0.01～0.08；脱水剂为对甲苯磺酸、浓硫酸、五氧化二磷中的一种或两种混合使用，丙烯酰胺与脱水剂的质量比为1∶0.02～0.09；催化剂为乙酸锌、乙酸钠、三乙胺中的一种或两种混合使用，丙烯酰胺与催化剂的质量比为1∶0.01～0.025；步骤(3)中所用的重 结晶溶剂为无水乙醇、无水甲醇、去离子水中的一种或两种混合使用，粗产物与重结晶所用溶剂的质量比为1∶2～10；
具体实施方式
实施例1：N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，以丙烯酰胺和琥珀酸酐为原料，按以下步骤制备：
(1)酰化反应：
在装有搅拌桨、温度计的反应瓶中加入7.1g丙烯酰胺和12g琥珀酸酐，再向反应瓶中加入40g甲苯和20g二甲基甲酰胺，48℃恒温反应5小时；
(2)脱水闭环反应：
加入0.1g阻聚剂对苯二酚，0.5g对甲苯磺酸，60℃恒温反应2小时后，55℃减压蒸馏，除去溶剂，即可得到粗产物；
(3)提纯得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺：
向粗产物中加入25g去离子水重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺，产率为88.7％，纯度为98.3％，不饱和碳碳双键的保留率为92.8％。
实施例2：N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，以丙烯酰胺和琥珀酸酐为原料，按以下步骤制备：
(1)酰化反应：
在装有搅拌桨、温度计的反应瓶中加入7.1g丙烯酰胺和11.2g琥珀酸酐，再向反应瓶中加入70g二氧六环，45℃恒温反应4.5小时；
(2)脱水闭环反应：
加入0.25g阻聚剂对苯二酚，0.6g浓硫酸和0.15g三乙胺，40℃恒温反应1.5小时后，减压蒸馏，除去溶剂，即可得到粗产物；
(3)提纯得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺：
向粗产物中加入30g去离子水重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺，产率为91.2％，纯度为99.1％，不饱和碳碳双键的保留率为93.5％。
实施例3：N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，以丙烯酰胺和琥珀酸酐为原料，按以下步骤制备：
(1)酰化反应：
在装有搅拌桨、温度计的反应瓶中加入7.1g丙烯酰胺和11g琥珀酸酐，再向反应瓶中加入40g环己烷和25g二甲基甲酰胺，50℃恒温反应5.5小时；
(2)脱水闭环反应：
加入0.28g阻聚剂苯醌，0.62g五氧化二磷，50℃恒温反应1小时后，减压蒸馏，除去溶剂，即可得到粗产物；
(3)提纯得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺：
向粗产物中加入35g去离子水重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺，产率为89.4％，纯度为99.2％，不饱和碳碳双键的保留率为95.2％。
实施例4：N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，以丙烯酰胺和琥珀酸酐为原料，按以下步骤制备：
(1)酰化反应：
在装有搅拌桨、温度计的反应瓶中加入7.1g丙烯酰胺和12.1g琥珀酸酐，再向反应瓶中加入38g二甲苯和30g乙酸，50℃恒温反应6小时；
(2)脱水闭环反应：
加入0.24g阻聚剂对苯二酚，0.48g浓硫酸，73℃恒温反应0.5小时后，减压蒸馏，除去溶剂，即可得到粗产物；
(3)提纯得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺：
向粗产物中加入46g去离子水重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺，产率为89.6％，纯度为99.3％，不饱和碳碳双键的保留率为91.7％。
实施例5：N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，以丙烯酰胺和琥珀酸酐为原料，按以下步骤制备：
(1)酰化反应：
在装有搅拌桨、温度计的反应瓶中加入7.1g丙烯酰胺和12.5g琥珀酸酐，再向反应瓶中加入53g二氧六环和8g乙酸，35℃恒温反应6小时；
(2)脱水闭环反应：
加入0.16g阻聚剂对苯二酚，0.58g对甲苯磺酸和0.07g乙酸钠，68℃恒温反应1小时后，减压蒸馏，除去溶剂，即可得到粗产物；
(3)提纯得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺：
向粗产物中加入70g去离子水重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺，产率为92.4％，纯度为99.5％，不饱和碳碳双键的保留率为96.6％。
实施例6：N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，以丙烯酰胺和琥珀酸酐为原料，按以下步骤制备：
(1)酰化反应：
在装有搅拌桨、温度计的反应瓶中加入7.1g丙烯酰胺和10.2g琥珀酸酐，再向反应瓶中加入32g甲苯和32g乙酸，54℃恒温反应6.5小时；
(2)脱水闭环反应：
加入0.43g阻聚剂对苯二酚，0.61g五氧化二磷，66℃恒温反应1.5小时后，减压蒸馏，除去溶剂，即可得到粗产物；
(3)提纯得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺：
向粗产物中加入60g去离子水重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺，产率为90.3％，纯度为98.6％，不饱和碳碳双键的保留率为93.4％。
实施例7：N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，以丙烯酰胺和琥珀酸酐为原料，按以下步骤制备：
(1)酰化反应：
在装有搅拌桨、温度计的反应瓶中加入7.1g丙烯酰胺和13g琥珀酸酐，再向反应瓶中加入26g环己烷和38g乙酸，57℃恒温反应5.5小时；
(2)脱水闭环反应：
加入0.39g阻聚剂苯醌，0.55g浓硫酸，48℃恒温反应1.5小时后，减压蒸馏，除去溶剂，即可得到粗产物；
(3)提纯得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺：
向粗产物中加入59g去离子水重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺，产率为91.7％，纯度为99.3％，不饱和碳碳双键的保留率为94.9％。
实施例8：N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，以丙烯酰胺和琥珀酸酐为原料，按以下步骤制备：
(1)酰化反应：
在装有搅拌桨、温度计的反应瓶中加入7.1g丙烯酰胺和10g琥珀酸酐，再向反应瓶中加入33二甲苯和36g二甲基甲酰胺，65℃恒温反应6小时；
(2)脱水闭环反应：
加入0.53g阻聚剂对苯二酚，0.60g浓硫酸，75℃恒温反应1.5小时后，减压蒸馏，除去溶剂，即可得到粗产物；
(3)提纯得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺：
向粗产物中加入65g去离子水重结晶，即可得到产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺，产率为90.8％，纯度为98.7％，不饱和碳碳双键的保留率为92.6％。
Claims (5)
1.N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的化学结构式：
2.N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法：
酰化反应：
脱水成环反应：
其特征在于，包括以下步骤：
(1)酰化：将琥珀酸酐和丙烯酰胺加入合适溶剂中混合均匀，恒温进行酰化反应，温度控制为35℃～65℃，反应4.5～6.5小时，其中丙烯酰胺与琥珀酸酐的物质的量之比为1∶1～1.3；
(2)脱水闭环：加入阻聚剂、脱水剂以及催化剂，反应温度为40℃～75℃，反应时间为0.5～2小时，将反应产生的水及时除去，反应结束后通过减压蒸馏将溶剂除去，即可得到N-丙烯酰基琥珀酰亚胺粗产物；
(3)提纯：将步骤(2)得到的粗产物在合适的溶剂中重结晶，即可得到最终产物N-丙烯酰基琥珀酰亚胺。
3.根据权利要求2所述的N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)即酰化反应中：丙烯酰胺与溶剂的质量比为1∶8.4～10；所述溶剂为二甲基甲酰胺、环己烷、二氧六环、乙酸、甲苯、二甲苯的一种或多种混合使用。
4.根据权利要求2所述的N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)即脱水闭环反应中：阻聚剂为叔丁基邻苯二酚、对苯酚单丁醚、对苯二酚、苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或两种混合使用，丙烯酰胺与阻聚剂的质量比为1∶0.01～0.08；脱水剂为对甲苯磺酸、浓硫酸、五氧化二磷中的一种或多种混合使用，丙烯酰胺与脱水剂的质量比为1∶0.02～0.09；催化剂为乙酸锌、乙酸钠、三乙胺中的一种或多种混合使用，丙烯酰胺与催化剂的质量比为1∶0.01～0.025。
5.根据权利要求2所述的N-丙烯酰基琥珀酰亚胺的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)即提纯中：所用的重结晶溶剂为无水乙醇、无水甲醇、去离子水中的一种或多种混合使用，粗产物与重结晶所用溶剂的质量比为1∶2～10。
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