一种N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种N‑异冰片基丙烯酰胺的制备方法，以天然可再生资源α‑蒎烯和β‑蒎烯的异构产物莰烯为原料，以FeCl3为催化剂，莰烯与丙烯腈和水发生异构、耦合和水合反应，得到N‑异冰片基丙烯酰胺。本发明专利技术的N‑异冰片基丙烯酰胺的制备过程简单，无需外加溶剂，所用催化剂价格低廉，反应选择性好、产物得率高。

Preparation of N-isobornyl acrylamide

The invention discloses a preparation method of N isobornyl acrylamide. N isobornyl acrylamide is obtained by isomerization, coupling and hydration reaction of camphene with acrylonitrile and water using camphene, an isomeric product of natural renewable resources, as raw material and FeCl3 as catalyst. The preparation process of N isobornyl acrylamide of the invention is simple, does not need additional solvent, the catalyst used is cheap, the reaction selectivity is good, and the product yield is high.

【技术实现步骤摘要】
一种N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法
本专利技术属于精细化工
，涉及一种N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法。
技术介绍
N-异冰片基丙烯酰胺，英文名N-isobornylacrylamide，是一种白色固体，由于含有碳碳双键，可作为高分子聚合的单体。独特的桥环结构使其具有很好的耐水性、热稳定性和较高的玻璃化温度，与多种树脂、溶剂、颜填料相容性好，是一种优异的功能性单体。目前合成N-异冰片基丙烯酰胺所用的催化剂主要有如下几种类型：(Ⅰ)强无机酸如硫酸；(Ⅱ)有机酸如对甲苯磺酸、甲磺酸；(Ⅲ)卤素如碘；(Ⅳ)杂多酸如磷钨酸、磷钼酸。无机酸和有机酸催化剂存在副反应多、产物得率低、对设备腐蚀严重，后处理废水量大等缺点，而杂多酸和碘催化剂则存在成本高，后处理复杂等缺点。如何克服上述诸多缺点，选取廉价催化剂体系及理想的工艺路线是制备高纯度N-异冰片基丙烯酰胺的研究方向之一。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有书中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，旨在为制备N-异冰片基丙烯酰胺提供一种成本低廉、后处理简单、具有较高催化活性和反应选择性的催化剂体系和后处理工艺，克服现有工艺的不足。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，以路易斯酸为催化剂，以莰烯为原料，在无溶剂条件下，与丙烯腈和水发生异构、耦合和水合反应，得到N-异冰片基丙烯酰胺；反应式如下：所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，莰烯与丙烯腈的摩尔比为1:1～1:3，莰烯与水的摩尔比为1:1。所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，所用的路易斯酸催化剂选自AlCl3、ZnCl2、SnCl4、Fe2(SO4)3、FeSO4、FeCl2、FeCl3、CuCl2、Ce(SO4)2。优选为FeCl3，用量为总反应物质量的8～10％。所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，反应温度为90～120℃。所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，反应时间为6～18h。所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，所述的莰烯为α-蒎烯和β-蒎烯的异构化获得。所述的N-异冰片基丙烯酰胺的合成方法，莰烯与丙烯腈的摩尔比为1:1～1:3，莰烯与水的摩尔比为1:1；FeCl3为催化剂，FeCl3的量为总反应物质量的8～10％；在90～120℃下与丙烯腈和水反应6～18h；反应液经减压蒸馏回收丙烯腈后，蒸馏剩余物溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤至中性，经减压蒸馏除去乙酸乙酯后得到N-异冰片基丙烯酰胺产物。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点为：采用FeCl3为催化剂制备N-异冰片基丙烯酰胺，反应在无溶剂条件下进行。催化剂活性高，催化效果好，产物得率达90％，反应选择性97.8％。而且，催化剂价格便宜，反应后易去除，克服了现有生产工艺所存在的催化剂价格昂贵、后处理复杂、环境污染大等缺点。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例1将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8mL丙烯腈(1.938mol)和11.63gH2O预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500mL的四口烧瓶中，随后加入15.26gFeCl3，物料在100℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤至中性，经减压蒸馏除去乙酸乙酯后得到N-异冰片基丙烯酰胺，得率73.5％，反应选择性82.3％。对制备的产物N-异冰片基丙烯酰胺进行表征，具体结果如下：1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ：6.21(dd,J＝17.0,1.6Hz,1H),6.07(dd,J＝17.0,10.2Hz,1H),5.59(dt,J＝10.1,3.0Hz,2H),3.97(td,J＝9.0,5.1Hz,1H),1.85(dd,J＝13.3,9.1Hz,1H),1.72(d,J＝4.5Hz,1H),1.68(dq,J＝11.8,3.9Hz,1H),1.62-1.57(m,1H),1.56-1.50(m,1H),1.28(ddd,J＝12.4,9.1,3.3Hz,1H),1.14(ddd,J＝11.9,9.4,4.3Hz,1H),0.90(s,3H),0.82(d,J＝5.2Hz,6H)。13CNMR(100MHz,CDCl3)δ：164.87,131.32,125.90,77.37,77.05,76.73,56.76,48.71,47.10,44.88,39.04,35.94,26.98,20.29,20.25,11.69。实施例2将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8mL丙烯腈(1.938mol)和11.63gH2O预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500mL的四口烧瓶中，随后加入19.07gFeCl3，物料在120℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到N-异冰片基丙烯酰胺，得率90％，反应选择性97.8％。实施例3将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、84.5mL丙烯腈(1.292mol)和11.63gH2O预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500mL的四口烧瓶中，随后加入15.65gFeCl3，物料在120℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到N-异冰片基丙烯酰胺，得率67.8％，反应选择性80.0％。实施例4将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8mL丙烯腈(1.938mol)和11.63gH2O预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500mL的四口烧瓶中，随后加入17.16gFeCl3，物料在110℃下反应18h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到N-异冰片基丙烯酰胺，得率77.78％，反应选择性84.5％。实施例5将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8mL丙烯腈(1.938mol)和11.63gH2O预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500mL的四口烧瓶中，随后加入15..26gFeCl3，物料在90℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到N-异冰片基丙烯酰胺，得率63.4％，反应选择性83.9％。对比例1将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8mL丙烯腈(1.938mol)和11.63gH2O预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500mL的四口烧瓶中，随后加入19.07g磷钨酸，物料在120℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到N-异冰片基丙烯酰胺，得率59.8％，反应选择性80.6％。对比例2将10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N‑异冰片基丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，以路易斯酸为催化剂，以莰烯为原料，在无溶剂条件下，与丙烯腈和水发生异构、耦合和水合反应，得到N‑异冰片基丙烯酰胺；反应式如下：

【技术特征摘要】
1.一种N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，以路易斯酸为催化剂，以莰烯为原料，在无溶剂条件下，与丙烯腈和水发生异构、耦合和水合反应，得到N-异冰片基丙烯酰胺；反应式如下：2.根据权利要求1所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，莰烯与丙烯腈的摩尔比为1:1～1:3，莰烯与水的摩尔比为1:1。3.根据权利要求1所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所用的路易斯酸催化剂选自AlCl3、ZnCl2、SnCl4、Fe2(SO4)3、FeSO4、FeCl2、FeCl3、CuCl2、Ce(SO4)2。4.根据权利要求1或3所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，所用的路易斯酸催化剂为FeCl3。5.根据权利要求4所述的N-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，FeCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：王石发，周新成，陶钰，杨益琴，徐徐，谷文，赵雨珣，杨海燕，刘豪闯，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32