合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法技术

本发明专利技术公开一种合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法，以乙炔一取代物与二甲氨基甲酰卤为原料合成N,N-二甲基丙炔酰胺，在特定催化剂的条件下，与氢气反应生成N,N-二甲基丙烯酰胺。本发明专利技术合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法，通过引入炔基保证了制备过程的可靠性，产品的收率达到91.3％以上，纯度在95.6％以上。本发明专利技术的合成方法反应温度低、副反应少、收率高、纯度高，具有应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法，具体涉及一种采用端炔基中间体制备N,N-二甲基丙烯酰胺的方法，属于化合物合成领域。
技术介绍
N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)是一种无色透明的液体，其单体具有双键和酰胺基团，结构式为：DMAA化学性质活泼，易与各种单体发生聚合反应，是一种应用潜力巨大的单体。其聚合物具有较好的水渗透性、粘合性、抗水解性等优异性能，应用于纤维改性、塑料改性、特种颜料固色剂、粘合剂、高分子树脂、涂料等领域。现有技术制备DMAA的方法主要有取代法和热裂解法。取代法的一种实施方式是采用丙烯酰氯和二甲胺在无水低温条件下反应，《温度敏感性水凝胶合成反应及性能研究》一文公开了一种制备DMAA的方法，在低温条件下，将丙烯酰氯混合到二氯甲烷中，缓慢加入溶有二甲胺盐酸盐的碳酸钠水溶液中反应生成DMAA，提高了反应的转化率。但该方法需溶剂量太大，蒸馏时间长，易发生聚合反应，降低了DMAA的收率。热裂解法采用破坏双键、形成稳定化合物、再进行二甲基化反应的方法制备N,N-二取代基化合物，经过裂解方法得到DMAA，反应温度高，产品易聚合，收率低。美国专利US4012445公开了一种制备DMAA的方法，首先采用加成反应去除双键，再进行二甲基化反应，得到的混合物进行高温裂解，得到目标产物DMAA。该方法的二甲基化反应为吸热反应，对反应条件的温度和压力要求苛刻，且高温裂解易产生DMAA聚合反应，产品收率低。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法，以乙炔一取代物、二甲氨基甲酰卤、氢气为原料，经过取代和加成两步反应合成N,N-二甲基丙烯酰胺。步骤如下：(1)以乙炔一取代物与二甲氨基甲酰卤为原料合成N,N-二甲基丙炔酰胺。其反应方程式为：其中，X＝Cl，Br，I；Y＝Na，K；X优选为Cl，即反应物之一为二甲氨基甲酰氯；Y优选为Na，即另一反应物为乙炔钠。将乙炔一取代物置于烧瓶中，滴加二甲氨基甲酰卤溶液，滴加过程保持溶液与烧瓶温度在0～5℃，滴加完成后反应温度升至35～60℃，反应时间为2～8小时，反应完成后过滤，滤液进行减压蒸馏，得到N,N-二甲基丙炔酰胺。所述二甲氨基甲酰卤溶液的溶剂为有机溶剂，所述溶剂为乙酸丙酯、乙酸乙酯，甲苯，乙腈，乙醚，1,4-二氧六环、二甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。所述二甲氨基甲酰卤与乙炔一取代物的摩尔比为1:1～1.1，进一步地，二甲氨基甲酰卤与乙炔一取代物的摩尔比为1:1.02。进一步地，所述反应温度为45～55℃，反应时间为3～6小时。更进一步地，所述反应温度为50℃，反应时间为5小时。(2)N,N-二甲基丙炔酰胺与氢气发生加成反应生成N,N-二甲基丙烯酰胺。反应方程式如下：将N,N-二甲基丙炔酰胺置于高压釜中，加入催化剂，不间断地通入氢气，在温度45～65℃、压力0.1MPa～0.2MPa的条件下，反应3～6小时，反应完成后进行减压蒸馏，即得N,N-二甲基丙烯酰胺。所述催化剂中，主催化剂为钯，助催化剂为铅、金、银、铁、铬、锂、铑、钾或其氧化物或喹啉，载体为TiO2、BaSO4、SiO2、Al2O3、CaCO3或硅藻土。所述催化剂优选为：Pd-CaCO3-PbO、Pd-TiO2-Bi、Pd-BaSO4-喹啉、Pd-Al2O3-Bi或Pd-SiO2-Bi中的一种。所述催化剂与N,N-二甲基丙炔酰胺的质量比为0.001～0.01:1，优选为0.005:1。优选地，温度为50～60℃、压力为0.12MPa～0.18MPa，反应时间为4～5小时。进一步优选地，温度为55℃、压力为0.15MPa，反应时间为4.5小时。本专利技术合成N,N-二甲基丙烯酰胺的过程中，中间产物中的端炔基在反应温度不高于65℃、反应时间不超过6小时的条件下，不易发生过度加成的反应，保证了反应过程中带有端炔基中间产物的稳定性，减少了副反应。本专利技术合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法，通过引入炔基保证了制备过程的可靠性，产品的收率达到91.3％以上，纯度在95.6％以上。本专利技术的合成方法反应温度低、产品在制备过程中不易发生聚合反应、副反应少、收率高、纯度高，具有应用前景。具体实施方式下面通过具体实施例，进一步对本专利技术的技术方案进行具体说明。应该理解，下面的实施例只是作为具体说明，而不限制本专利技术的范围，同时本领域的技术人员根据本专利技术所做的显而易见的改变和修饰也包含在本专利技术范围之内。实施例1将乙炔钠240g置于烧瓶中，滴加含有760g二甲氨基甲酰溴的溶液，溶剂为二甲苯，滴加过程保持溶液与烧瓶温度在0～5℃，滴加完成后反应温度升至35℃，反应时间为8小时，反应完成后过滤，滤液进行减压蒸馏，得到917gN,N-二甲基丙炔酰胺，纯度98.2％；将917gN,N-二甲基丙炔酰胺置于高压釜中，加入0.92g催化剂Pd-CaCO3-PbO，不间断地通入氢气，在温度45℃、压力0.1MPa下反应6小时，反应完后进行减压蒸馏，得到750.3gN,N-二甲基丙烯酰胺，纯度95.9％。实施例2将乙炔钾517g置于烧瓶中，滴加含有860g二甲氨基甲酰氯的溶液，溶剂为乙酸丙酯，滴加过程保持溶液与烧瓶温度在0～5℃，滴加完成后反应温度升至60℃，反应时间为2小时，反应完成后过滤，滤液进行减压蒸馏，得到1247gN,N-二甲基丙炔酰胺，纯度97.5％；将1247gN,N-二甲基丙炔酰胺置于高压釜中，加入2.49g催化剂Pd-TiO2-Bi，不间断地通入氢气，在温度65℃、压力0.2MPa下反应3小时，反应完后进行减压蒸馏，得到1020.4gN,N-二甲基丙烯酰胺，纯度97.5％。实施例3将乙炔钠198g置于烧瓶中，滴加含有796g二甲氨基甲酰碘的溶液，溶剂为甲苯，滴加过程保持溶液与烧瓶温度在0～5℃，滴加完成后反应温度升至45℃，反应时间为6小时，反应完成后过滤，滤液进行减压蒸馏，得到912.9gN,N-二甲基丙炔酰胺，纯度96.4％；将912.9gN,N-二甲基丙炔酰胺置于高压釜中，加入5.48g催化剂Pd-BaSO4-喹啉，不间断地通入氢气，在温度50℃、压力0.12MPa下反应5小时，反应完后进行减压蒸馏，得到746.9gN,N-二甲基丙烯酰胺，纯度98.1％。实施例4将乙炔钾134.4g置于烧瓶中，滴加含有304g二甲氨基甲酰溴的溶液，溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成N,N‑二甲基丙烯酰胺的方法，其步骤如下：(1)合成N,N‑二甲基丙炔酰胺将乙炔一取代物置于烧瓶中，滴加二甲氨基甲酰卤溶液，滴加过程保持溶液与烧瓶温度在0～5℃，滴加完成后反应温度升至35～60℃，反应时间为2～8小时，反应完后过滤，滤液进行减压蒸馏，得到N,N‑二甲基丙炔酰胺；其反应方程式为：其中，X＝Cl，Br，I；Y＝Na，K；所述二甲氨基甲酰卤溶液的溶剂为有机溶剂，所述溶剂为乙酸丙酯、乙酸乙酯，甲苯，乙腈，乙醚，1,4‑二氧六环、二甲苯、四氢呋喃、N,N‑二甲基甲酰胺中的一种或多种；所述二甲氨基甲酰卤与乙炔一取代物的摩尔比为1:1～1.1；(2)合成N,N‑二甲基丙烯酰胺将N,N‑二甲基丙炔酰胺置于高压釜中，加入催化剂，不间断地通入氢气，在温度45～65℃、压力0.1MPa～0.2MPa的条件下，反应3～6小时，反应完后进行减压蒸馏，可得N,N‑二甲基丙烯酰胺；反应方程式如下：所述催化剂中，主催化剂为钯，助催化剂为铅、金、银、铁、铬、锂、铑、钾或其氧化物或喹啉，载体为TiO2、BaSO4、SiO2、Al2O3、CaCO3或硅藻土；所述催化剂与N,N‑二甲基丙炔酰胺的质量比为0.001～0.01:1。...

【技术特征摘要】
1.一种合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法，其步骤如下：
(1)合成N,N-二甲基丙炔酰胺
将乙炔一取代物置于烧瓶中，滴加二甲氨基甲酰卤溶液，滴加过程保持溶
液与烧瓶温度在0～5℃，滴加完成后反应温度升至35～60℃，反应时间为2～8小
时，反应完后过滤，滤液进行减压蒸馏，得到N,N-二甲基丙炔酰胺；
其反应方程式为：
其中，X＝Cl，Br，I；Y＝Na，K；
所述二甲氨基甲酰卤溶液的溶剂为有机溶剂，所述溶剂为乙酸丙酯、乙酸
乙酯，甲苯，乙腈，乙醚，1,4-二氧六环、二甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰
胺中的一种或多种；
所述二甲氨基甲酰卤与乙炔一取代物的摩尔比为1:1～1.1；
(2)合成N,N-二甲基丙烯酰胺
将N,N-二甲基丙炔酰胺置于高压釜中，加入催化剂，不间断地通入氢气，
在温度45～65℃、压力0.1MPa～0.2MPa的条件下，反应3～6小时，反应完后进
行减压蒸馏，可得N,N-二甲基丙烯酰胺；
反应方程式如下：
所述催化剂中，主催化剂为钯，助催化剂为铅、金、银、铁、铬、锂、铑、
钾或其氧化物或喹啉，载体为TiO2、BaSO4、SiO2、Al2O3、CaCO3或硅藻土；
所述催化剂与N,N-二甲基丙炔酰胺的质量比为0.001～0.01:1。
2.根据权利要求1所述合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：步
骤(1)所述反应方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恺，陈君，李现松，
申请(专利权)人：无锡海特圣大光电材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32