CN115466193A

CN115466193A - 一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法

Info

Publication number: CN115466193A
Application number: CN202211259105.XA
Authority: CN
Inventors: 胡刚; 罗金安; 钟玉蛟; 杨永强; 郭玲瑶; 史力心
Original assignee: Croda Sipo Sichuan Co ltd
Current assignee: Croda Sipo Sichuan Co ltd
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2022-12-13

Abstract

本发明公开了一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：(1)将长链脂肪酸和氨水混合并加热升温至55～65℃，将物料搅拌均匀得到混合物料；(2)将混合物料于氮气保护下，利用微波反应，温度保持60～180℃，反应0.5～6h，最后进行脱胺处理，获得长链脂肪酸酰胺。本发明利用微波合成技术实现长链脂肪酸酰胺的制备，反应温度更低，且反应时间明显缩短，有效改善酰胺反应效率，获得的产品纯度高、色泽浅同时腈含量低，产物转化率高，可获得转化率90％以上的油酸酰胺或芥酸酰胺。

Description

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法

技术领域

本发明涉及材料合成技术领域，具体而言，涉及一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法。

背景技术

微波是一种电磁辐射，其波长在1mm-1m范围内，频率大约在300MHz-300GHz。微波在不同的反应体系中起着不一样的作用，它即可对物质进行加热，又可对物质的微观结构发生细微的变化；它既可以加快反应速率，又可以延缓某些反应的进行，从而减少一些副反应的发生。然而对微波这种特殊效应的机理至今还未有明确的定论，目前主要有微波的热效应、非热效应以及微波的诱导催化效应这三个方面对这种特殊现象进行解释。自1986年Gedye和Giguere首次将微波用于有机合成反应以来，微波辐射技术成为化学合成反应的理论研究的热点之一。作为一种新型的绿色合成技术，微波辐射法被广泛应用在有机合成的各个类型的反应中。如：开环反应、取代反应、缩合反应、加成和消除反应等。基于大量的实验表明，采用微波合成技术可以大大缩短反应时间，且操作方便，安全卫生等特点，因此微波合成技术越来越受人们的重视。

微波特性主要有(1)选择性加热：物质对微波的吸收能力主要通过介质损耗因数衡量，对微波的吸收能力与介质损耗因数成正比。不同物质间损耗因数的差异性使微波加热表现出选择性。如对于介电常数很大的极性分子水分子，介质损耗因数就很大，相应的对微波的吸收能力也很强。而对于介电常数相对较小的蛋白质和碳水化合物等物质，其对微波的吸收能力相应要比水小得多。(2)穿透性加热，微波的波长比电磁波要长，因此具有相对较好的穿透性。微波穿透到介质中，引起介质损耗，介质内外部温度同时升高，从而形成了一种状态---体热源，进而大大减少了热传导所需要的时间。(3)热惯性小：一方面微波对介质材料实行瞬时加热，能耗很低；另一方面，微波可以不需变化惰性或介质温度而随时调整输出功率，没有“余热”现象，对连续生产和自动控制极为有利。

酰胺是有机合成中的多功能构建模块，同时也是化学和制药工业中非常重要的一类化学中间体。其中油酸酰胺和芥酸酰胺具有极好的表面极性作用，具有较高融点和热稳定性，可以用做高分子聚合物材料中性能优良的抗粘结剂、分散剂、润滑剂和抗静电剂，广泛用于石油工业和食品包装行业。近年来，有文献报道了胺类物质采用溶剂法在微波作用下可制得酰胺，但是，在目前的文献中直接由羧酸生成酰胺的报道少有鲜闻。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，利用微波合成技术实现由长链脂肪酸直接生成长链脂肪酸酰胺，反应温度更低，且反应时间明显缩短，有效改善酰胺反应效率，获得的产品纯度高、色泽浅同时腈含量低，产物转化率高。

本发明通过下述技术方案实现：

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：

(1)将长链脂肪酸和氨水混合并加热升温至55～65℃，将物料搅拌均匀得到混合物料；

(2)将混合物料于氮气保护下，利用微波反应，温度保持60～180℃，反应0.5～6h，最后进行脱胺处理，获得长链脂肪酸酰胺。

进一步的，所述长链脂肪酸为C16～C24脂肪酸，优选的，所述长链脂肪酸为油酸或者芥酸。

进一步的，氨水的质量分数为30～70％，油酸或者芥酸的质量分数为30～100％。

进一步的，步骤(2)中微波反应置于微波反应装置中进行，微波反应装置的功率为0～1000W，优选为200～500W，进一步优选为300W。

进一步的，步骤(2)微波的频率为2450MHz±50Hz。

进一步的，步骤(2)中反应时间优选1～3h。

进一步的，步骤(2)中反应温度优选80～100℃，进一步优选90℃。

进一步的，步骤(2)中氮气保护的通量为0.0～1.0L/min，优选为0.1～0.5L/min。

进一步的，步骤(2)中脱氨的条件为-0.085～-0.095mpa真空条件或1.5～2.0L/min氮气吹扫。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明实施例提供的一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，利用微波合成技术实现长链脂肪酸酰胺的制备，反应温度更低，且反应时间明显缩短，有效改善酰胺反应效率，能耗少，获得的产品纯度高、色泽浅同时腈含量低，产物转化率高；

2、本发明实施例提供的一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，采用油酸或芥酸与氨水作为原料，利用微波合成技术，可获得转化率90以上的油酸酰胺或芥酸酰胺。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

酰胺是有机合成中的多功能构建模块，同时也是化学和制药工业中非常重要的一类化学中间体。其中油酸酰胺和芥酸酰胺具有极好的表面极性作用，具有较高融点和热稳定性，可以用做高分子聚合物材料中性能优良的抗粘结剂、分散剂、润滑剂和抗静电剂，广泛用于石油工业和食品包装行业。目前虽然有文献报道了胺类物质采用溶剂法在微波作用下可制得酰胺，但是却并没有关于由油酸或芥酸直接生成油酸酰胺或芥酸酰胺酰的研究和报道，因此在相关领域缺乏一定的空缺。本申请目的在于提供一种利用微波技术由羧酸直接生成酰胺的方法，具体如下。

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：

进一步的，步骤(2)微波的频率为2450MHz±50Hz。

进一步的，步骤(2)中反应时间优选1～3h。

进一步的，步骤(2)中反应温度优选80～100℃。

根据本发明制备长链脂肪酸酰胺的方法，采用油酸和芥酸制备油酸酰胺和芥酸酰胺，具体如以下实施例所示。

实施例1

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：

1)在2L四口烧瓶中分别加入1100.0g芥酸和220.0g氨水(氨水质量分数30％)，加热至60℃，混合均匀；

2)置于微波快速反应器中，设置200w，0.3L/min氮气保护，且保持冷凝管回流，升温至80℃，维持反应4.0h；反应完毕后，加大氮气量至2.0L/min，脱除过量的胺，降温获得白色固体。

实施例2

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：

1)在2L四口烧瓶中分别加入，1100.0g油酸和270.0g氨水(氨水质量分数30％)，加热至60℃，混合均匀；

2)置于微波快速反应器中，设置200w，0.3L/min氮气保护，且保持冷凝管回流，升温至80℃，维持反应3.0h。反应完毕后，加大氮气量至2.0L/min，脱除过量的胺，降温获得白色固体。

实施例3

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：

1)在2L四口烧瓶中分别加入，1100.0g芥酸和220.0g氨水(氨水质量分数30％)，加热至60℃，混合均匀；

2)置于微波快速反应器中，设置300w，0.3L/min氮气保护，且保持冷凝管回流，升温至90℃，维持反应2.0h。反应完毕后，加大氮气量至1.5L/min，脱除过量的胺，降温获得米白色固体。

实施例4

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：

2)置于微波快速反应器中，设置300w，0.3L/min氮气保护，且保持冷凝管回流，升温至90℃，维持反应2.0h。反应完毕后，加大氮气量至1.5L/min，脱除过量的胺，降温获得白色固体。

实施例5

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：

2)置于微波快速反应器中，设置400w，0.1L/min氮气保护，且保持冷凝管回流，升温至95℃，维持反应1.0h。反应完毕后，加大氮气量至2.0L/min，脱除过量的胺，降温获得浅黄色固体。

实施例6

一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，包括如下步骤：

2)置于微波快速反应器中，设置400w，0.1L/min氮气保护，且保持冷凝管回流，升温至95℃，维持反应0.5h。反应完毕后，加大氮气量至2.0L/min，脱除过量的胺，降温获得白色固体。

对比例1

本对比例提供一种油酸酰胺现有的合成方法，包括如下步骤：

1)在2L高压容器中，加入1000.0g油酸，逐步升温至180℃，并逐步加压至3MPa；

2)接着按0.5L/min通入氨气，在该条件下反应15小时，泄压冷却至室温，获得黄色固体。

对比例2

本对比例提供一种芥酸酰胺现有的合成方法，包括如下步骤：

1)在2L高压容器中，加入1000.0g芥酸，逐步升温至200℃，并逐步加压至3MPa；

2)接着按0.5L/min通入氨气，在该条件下反应13小时，泄压冷却至室温，获得米黄色固体。

对实施例1-6及对比例1-2制得产品的纯度、腈含量进行检测，数据如下表1所示。

表1

	产品纯度(％)	腈含量(％)	产物转化率(％)
				对比例1	83.8	4.4	91.3
对比例2	87.5	3.2	93.7
				实施例1	97.3	0.3	98.4
实施例2	97.9	0.3	98.2
				实施例3	98.7	0.1	99.3
实施例4	99.1	0.2	99.5
				实施例5	98.5	0.1	98.7
实施例6	98.7	0.1	98.9

从上表结果可以看出，本发明制备得到的油酸酰胺与芥酸酰胺产品，首先从颜色上来看色泽浅，为白色或者浅黄色；其次，产品纯度能够达到97％以上，远远高于现有工艺合成的油酸酰胺与芥酸酰胺；另外，产品中的腈含量均在0.3％以下，大幅度的降低了产品中腈含量；同时产物的转化率也得到了提升，说明本发明制备方法效率高，而且能够更加充分的利用原料，避免物料浪费。

另外从实施例1-6和对比例1-2的制备过程中可以看出，现有工艺的反应条件达到了200℃，反应时间需要长达十多个小时，而本发明则只需在90℃下反应0.5～4个小时就能够完成反应，因此本发明的反应温度更低，反应条件更加温和，同时反应时间明显缩短，有效改善了酰胺反应效率，降低生产能耗。

从上表数据综合来看：

对于制备油酸酰胺来说实施例5的方案相对更优，在产品纯度、腈含量、产物转化率得到改善的同时，反应时间最短，但是相对微波功率更高。

对于制备芥酸酰胺来说实施例4的方案相对更优，在产品纯度、腈含量、产物转化率得到大幅改善的同时，反应时间较短，但是腈含量稍高。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将长链脂肪酸和氨水混合并加热升温至55～65℃，搅拌均匀；

2.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，所述长链脂肪酸为C16～C24脂肪酸。

3.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，所述长链脂肪酸为油酸或者芥酸。

4.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，氨水的质量分数为30～70％。

5.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，步骤(2)中微波反应置于微波反应装置中进行，微波反应装置的功率为200～500W。

6.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，步骤(2)中微波的频率为2450MHz±50Hz。

7.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，步骤(2)中反应时间为1～3h。

8.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，步骤(2)中反应温度为80～100℃。

9.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，步骤(2)中氮气保护的通量为0.0～1.0L/min。

10.根据权利要求1所述一种微波法制备长链脂肪酸酰胺的方法，其特征在于，步骤(2)中脱氨的条件为-0.085～-0.095mpa真空条件或1.5～2.0L/min氮气吹扫。