CN106565514A - 一种用四甲基氢氧化铵催化合成β‑羟烷基酰胺工艺方法 - Google Patents

一种用四甲基氢氧化铵催化合成β‑羟烷基酰胺工艺方法 Download PDF

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Abstract

一种用四甲基氢氧化铵催化合成β‑羟烷基酰胺工艺方法，涉及一种合成β‑羟烷基酰胺工艺方法，本发明以己二酸二酯、醇胺为原料，以四甲基氢氧化铵为催化剂，合成β‑烷基酰胺。四甲基氢氧化铵是一种强有机碱，加热到130℃时易分解为三甲胺和甲醇的混合气体，或者三甲胺和二甲基醚气体的混合物，根据此性质，TMAH在工业上用作易分解性的催化剂。本发明选用四甲基氢氧化铵作催化剂，因为其不仅催化能够合成标题化合物，还能够在反应结束之后通过加热分解轻易的除去催化剂，在不需要纯化的情况下，就能够得到较纯净的羟烷基酰胺。

Description

一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法
技术领域
本发明涉及一种合成β-羟烷基酰胺工艺方法，特别是涉及一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法。
背景技术
β-羟烷基酰胺是一种含多羟烷基功能团的化合物，由于羟基处于β位，受 N 原子影响，活性很高，比一般的羟基具有更高的酯化能力，在不加催化剂的条件下也可以与含羧基的聚酯树脂和聚丙烯酸树脂交联，可作为聚酯粉末涂料的固化剂使用。与传统固化剂异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)相比，它毒性极低、无刺激、无诱变，具有更好的流平性和更出色的耐冲击性，且存贮稳定性也比 TGIC 好；可以代替 TGIC 作为耐候性粉末涂料的固化剂，还可以作为合成多功能团丙烯酸树脂的单体，用于紫外光固化粉末涂料的制备，是目前研究较多的新型化工产品。
由于羟烷基酰胺的合成反应是一个在强碱的作用下先酯交换再重排的反应，在反应过程当中，催化剂的碱性越强，越有利于反应的进行；通常情况下，采用的固体碱有两种：无机碱和有机碱，前者包含氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氢钠等，有机碱包含甲醇钠、乙醇钠、丁醇钾等。
对于羟烷基酰胺的合成而言，催化剂所起到的作用十分明显，在其他条件相同时，催化剂的存在不仅能够加速反应的进程，还能够有效的节约反应时间，提高反应收率，降低副产物的含量。
但是无机碱在有机溶液中的溶解度有限，其催化性能并不能得到完全发挥，而且产品中容易包裹强碱，碱含量太高在应用时也会影响粉末涂料的性能。
四甲基氢氧化铵 (Tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH) 分子式为(CH3)4NOH， 为 无 色 结 晶( 常含 3 个或 5 个结晶水) 是一种强有机碱，极易吸潮，在空气中能迅速吸收二氧化碳和水分，因此，要严格注意密封保存。含5分子结晶水的四甲基氢氧化铵为无色潮解性针状晶体，熔点63℃，沸点120℃，加热到130℃时易分解为三甲胺和甲醇的混合气体，或者三甲胺和二甲基醚气体的混合物，根据此性质，TMAH 在工业上用作易分解性的催化剂、甲基酯化剂等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，本发明选用四甲基氢氧化铵作为催化剂，其不仅能够催化合成目标化合物，还能够在反应结束之后通过加热分解轻易的除去催化剂，在不需要纯化的情况下，就能够得到较纯净的羟烷基酰胺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述方法包括以下过程：
（1）在装有搅拌器、温度计的250mL三口烧瓶中，投入醇胺，催化剂，开启搅拌，加热升温使反应温度控制温度，开始滴加己二酸二酯；
（2）滴加完毕后升温度、保温，继续反应一段；减压使最后几滴甲醇馏出，结束反应；将产物转移至锥形瓶中，称重，备用。
所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述己二酸二酯包括己二酸二甲酯和己二酸二乙酯。
所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述乙醇胺包括二乙醇胺和乙醇胺、二异丙醇胺。
所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述反应配比为化学计量比。
所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述催化剂浓度选用50%四甲基氢氧化铵最佳。
所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述催化剂四甲基氢氧化铵用量选用酯摩尔量的3%。
所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述滴加温度在80~95℃。
所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述滴加时间为2.5h。
所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，所述保温温度为100~110℃，保温时间为2.5h。
本发明的优点与效果是：
1.使用四甲基氢氧化铵作催化剂能够在反应结束之后通过加热分解轻易的除去催化剂，在不需要纯化的情况下，就能够得到较纯净的羟烷基酰胺。
2.四甲基氢氧化铵作为催化剂，不仅能够加速反应的进程，还能够有效的节约反应时间，提高反应收率，降低副产物的含量。
3.由于四甲基氢氧化铵是一种强有机碱，可以避免无机碱在有机溶液中的溶解度有限，催化性能并不能得到完全发挥的缺陷，并且避免产品中包裹强碱，影响粉末涂料的性能的缺点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明合成路线如下：
其中1为己二酸二甲酯或己二酸二乙酯；
2为二乙醇胺；
3为目标产物N,N, N’,N’-四（β-羟乙基）己二酰胺。
优选的本发明的制备方法，包括以下步骤：
（1）在装有搅拌器、温度计的250mL三口烧瓶中，投入醇胺，少量的催化剂，开启搅拌，用控温水浴锅使反应温度控制在90℃左右，开始滴加己二酸二酯，在2.5h时间内滴完。
（2）滴加完毕后升至115℃保温，保温2.5h。减压使最后几滴甲醇馏出，结束反应。将产物转移至锥形瓶中，称重，备用。
实施例1
25%四甲基氢氧化铵催化合成N,N’-二(β-羟乙基)己二酰胺
将0.1mol己二酸二甲酯与0.2mol乙醇胺置于带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再加入1.09g四甲基氢氧化铵作为催化剂，开启搅拌，在N2保护下进行加热反应并回流，使反应温度控制在90℃左右，直至无甲醇馏出，结束反应。得到的产物放置室温后，立刻结晶得到淡黄色固体。淡黄色固体用甲醇及丙酮重结晶后即可得到白色固体，将白色固体放在真空干燥箱中，烘干。
实施例2
25%四甲基氢氧化铵催化合成N,N,N’,N’-四（β-羟乙基)己二酰胺
将0.2mol二乙醇胺置于带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再加入1.09g四甲基氢氧化铵作为催化剂，开启搅拌，使反应温度控制在90℃左右，开始滴加己二酸二甲酯（0.1mol），2,5h滴完。滴加完毕后，将温度升至115℃，继续反应2.5h，减压使最后几滴甲醇馏出，结束反应。得到的产物放置室温后，立刻结晶得到淡黄色固体。淡黄色固体用甲醇及丙酮重结晶后即可得到白色固体，将白色固体放在真空干燥箱中，烘干。
实施例3
50%四甲基氢氧化铵催化合成N,N,N’,N’-四（β-羟乙基)己二酰胺将80g25%四甲基氢氧化铵在真空干燥箱中80℃浓缩至40g，并于研钵中研细，备用。
将0.21mol二乙醇胺置于带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再加入0.55g四甲基氢氧化铵作为催化剂，开启搅拌，使反应温度控制在90℃左右，开始滴加己二酸二甲酯（0.1mol），2,5h滴完。滴加完毕后，将温度升至115℃，继续反应2.5h，减压使最后几滴甲醇馏出，结束反应。得到的产物放置室温后，立刻结晶得到淡黄色固体。淡黄色固体用甲醇及丙酮重结晶后即可得到白色固体，将白色固体放在真空干燥箱中，烘干。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润色，这些改进和润色也应视为本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：
（1）在装有搅拌器、温度计的250mL三口烧瓶中，投入醇胺，催化剂，开启搅拌，加热升温使反应温度控制温度，开始滴加己二酸二酯；
（2）滴加完毕后升温度、保温，继续反应一段；减压使最后几滴甲醇馏出，结束反应；将产物转移至锥形瓶中，称重，备用。
2.根据权利要求1所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述己二酸二酯包括己二酸二甲酯和己二酸二乙酯。
3.根据权利要求1所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述乙醇胺包括二乙醇胺和乙醇胺、二异丙醇胺。
4.根据权利要求1所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述反应配比为化学计量比。
5.根据权利要求1所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述催化剂浓度选用50%四甲基氢氧化铵最佳。
6.根据权利要求1所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述催化剂四甲基氢氧化铵用量选用酯摩尔量的3%。
7.根据权利要求1所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述滴加温度在80~95℃。
8.根据权利要求1所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述滴加时间为2.5h。
9.根据权利要求1所述的一种用四甲基氢氧化铵催化合成β-羟烷基酰胺工艺方法，其特征在于，所述保温温度为100~110℃，保温时间为2.5h。
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