N-苄基丙烯酰胺的合成

精细石油化工进展第7卷第10期44ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALSN-苄基丙烯酰胺的合成张伟华毕玉遂山东理工大学化工学院淄博255049)摘要以丙烯腈和苯甲醇为原料浓硫酸作催化剂,合成了N-苄基丙烯酰胺(N-BAA考察了反应温度、反应时间和催化剂用量等因素对产物收率的影响得出了最佳反应条件:n(丙烯腈):κ苯甲醇)κ浓硫酸)=3:1:1.2反应时间3h,反应温度60℃。在最佳条件下,N-BAA的收率可达9%。每100g粗产物用10%氫氧化钠溶液提纯精制产物纯度可达99.80%熔点为6465℃。通过红外光谱对产物结构进行了表征关键词N-苄基丙烯酰胺丙烯腈苯甲醇浓硫酸N-苄基丙烯酰胺(N-BA)是重要的有机入冷水中,分出有机层,用10%氢氧化钠碱洗再合成单体和高聚物合成单体,主要用于聚合物的用甲苯重结晶制得最终产物。合成。N-BA能赋予聚合物独特的特性,如增1.3产物分析加聚合物的弹性增强聚合物对水、化学物质、热熔点采用wRS-1B型数字熔点仪(上海精密的抵抗性提高聚合物膜的粘附力和抗静电性能科学仪器有限公司)测定;红外光谱采用5700傅药物控制释放、传感器材料等方面也具有潜在的日本 Shimadzu hplc仪测t公司)测定纯度由等应用范围广2.N-BAA在生物分离工程、立叶红外光谱仪(美国Ni应用价值(32结果与讨论合成N-取代丙烯酰胺的技术路线主要有条:一是丙烯酸直接与胺进行酰胺化反应汇是丙2.1正交试验结果与分析探索实验结果表明影响N-BAA合成的主烯酸酯的氨解反应,是丙烯酰氯的氨解反应四是丙烯酰胺的N-烷基化反应4)。这4条合成路要因素是反应时间、反应温度和催化剂用量(即硫线不同程度地都存在缺点或反应温度高或分离酸与苯甲醇摩尔比)为此选用正交表13)对复杂或成本高等均难以实现工业化应用以上3个因素在3个水平上进行了正交试验。正本研究以丙烯腈和苯甲醇为原料以浓硫酸交试验设计及结果分析分别见表1表2。作催化剂合成了N-BAA。通过实验找到简便、表1正交试验因素和水平温和、高效的工艺生产过程为工业化生产提供了因素条新的途径。反应时间(A)h1实验部分反应温度(By℃κ(硫酸)κ(苯甲醇IC)1.1试剂丙烯腈、苯甲醇、对苯二酚、98%硫酸、氢氧化由表2中R值看出3因素对产物收率的影钠、甲苯等均为分析纯。响由大到小依次为:反应温度、反应时间、硫酸用1.2N-苄基丙烯酰胺的合成量。3因素对反应的影响程度相差不大,对反应将30ml丙烯腈和少量的对苯二酚加入装过都但严酽体艺条件组合为A2B2C3有回流冷凝管、温度计、搅拌器和滴液漏斗的即500mL四口烧瓶中将混合液搅拌冷却至0℃,然CNMH℃硫酸与苯甲醇的摩小1,.1。应太短或反应温度太低后由滴液漏斗滴加含1.0mol苯甲醇和1.2mo浓反应进行的不完全产物收率下降;之,反应时硫酸的混合液滴加过程中控制瓶內反应混合物温度在0~5℃。滴加完毕将反应混合液水浴加收稿日期2006-07-19。热到60它葆蠱应3h。反应结束将反应液倒作者简介张伟华在读硕士研究生,主要从事精细有机合成方面的研究2006年10月张伟华等,N-苄基丙烯酰胺的合成45间太长或反应温度太高使副反应增多产物收率也相应增加。反应进行到3h后,随着时间的增也会下降。加产物收率下降。因此合适的反应时间为3h。表2正交试验结果与分析2.2.3反应温度对产物收率的影响固定κ丙烯腈):n(苯甲醇):n(浓硫酸)=试验编号产物收率,%3:1:1.2反应时间3h,在不同的温度下进行试123184.6验结果见表51232313I表5反应温度对产物收率的影响22233392.0温度/℃56789项目产物收率,%7286.688sEt由表5可以看出提高反应温度反应速度和83.13产物收率增加;但同时也大大加快了副反应的进R87.37行特别是加快了丙烯腈发生聚合反应的速度,另4.24方面也加快了浓硫酸对反应物和产物的氧化作用而使产物收率降低。因此,反应温度控制在2.2条件试验的验60℃为佳由于正交试验中有些因素的变化为单一趋综合上述结果合成N-BA的最佳条件为势所以又进行了单因素条件试验。n丙烯腈):κ(苯甲醇)n(浓硫酸)=3:1:1.2反2.2.1原料摩尔比对产物收率的影响应时间3h,反应温度60℃。按最佳反应条件进固定苯甲醇用量0.5mol浓硫酸与苯甲醇的行了3次验证实验产物平均收率为92%摩尔比为1.2:1,反应温度为60℃,反应时间为2.3NaOH用量对提纯过程的影响3h改变原料的摩尔比进行试验结果见表3由于N-BAA不溶于水所以反应液经冷水表3丙烯腈与苯甲醇摩尔比对产物收率的影响萃取后产物中还含有丙烯酰胺杂质。采用碱洗κ(丙烯腈):n(苯甲醇)的方法把丙烯酰胺水解成丙烯酸钠而除去在碱洗温度不超过30℃,搅拌反应时间1h物收率条件下,在100g粗产物中加入不同量的10%NaOH溶液考察NaOH用量对精制产物的熔点、从表3可以看出随着丙烯腈用量增大产物收率及纯度的影响结果如表6所示。收率明显提高但丙烯腈用量增加太多会使生产成本提高。因此在实际生产中选择丙烯腈与苯表6NaOH用量对精制产物的收率和熔点的影响甲醇的摩尔比为3:1的比例比较合适NaOH用量/mL产物熔点/℃产物收率,%产物纯度56.4~65.22.2.2反应时间对产物收率的影响固定κ(丙烯腈):n(苯甲醇):n(浓硫酸)3:1:1.2反应温度60℃,改变反应时间进行试验结果见表4由表6看出NaOH溶液用量过少,丙烯酰胺表4反应时间对产物收率的影响时间/h水液下中国煤化工容程较宽渃若NaOH溶CNMHG BAA水解产物收率勿收率,%台考虑,近择10%NaOH溶液用量3,684.392.090,284,415mL,可使产物熔点、收率和纯度达到较佳值。从表4可以看出反应开始时随着反应时间3产物鉴定的延长严痂較羁曾加。随着反应的进行副反应精制后的产物为白色晶体其红外光谱分析精细石油化工进展第7卷第10期46ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS结果见图1。由图1可知,产物含有N-H4结论(3286.7cm-1),CH=(3068.1cmC=01)用亷价易得的丙烯腈、苯甲醇为原料,浓(1653.3cm-1),C-C(1623.9cm-1),N-H硫酸作催化剂,合成N-苄基丙烯酰胺的较佳反(1540.6cm-1),H-(149%6.4cm-1),CH2=CH-应祭件为派丙烯腈)π(苯甲醇)n浓硫酸)=(1410.5cm-1),C-N(1242.0cm-1),C4H-3:1:1.2反应时间3h反应温度60℃。在此条件(700-800cm-1)结果与N-苄基丙烯酰胺的标下产物收率可达92%。准谱图一致,说明合成产物为目的产物。(2)每100g粗N-苄基丙烯酰胺用15mL的10%NaOH溶液进行提纯精制后产物纯度(质量分数)可达99.80%。参考文献I Guillet JE Heskins M. Poly( N-benzyl acrylamide )polymer Containg Negative Photoresist Compositions. US 4569901 19862 Jones W D Copolymers of Acrylonitrile and N- Benzylacrylamide CA578964.19593朱红军王锦堂郭振良等.N-烷基丙烯酰胺的合成.南京化3000200015001000800600400工大学学报99618(1)65~68波数/cr4 Itoh H, Toshimi N, Nitta A. Production Process of N-Substituted图1合成的N-BAA红外光谱Amide Compounds. US 4835312 1989Synthesis of N- Benzyl acrylamideZhang Weihua Bi YusuiCollege of Chemical Engineering Shandong University of Technology , Zibo 255049)Abstract N-Benzylacryl amide( N-BAA)was synthesized using acrylonitrile and benzyl alcohol asals and sulfuric acid as catalyst. The effects of main reaction conditions on the yield of N-baa were examinedptimum conditions were obtained as follows :n( acrylonitrile ) n( benzyl alcohol ) n( sulfuric acid)=3: 1: 1.2action time 3 h reaction temperature 60 C. The yield of the product N- BAA was 92% under above conditionsThe purity and melting point of the product after purified with 10% Naoh were 99. 80% and 64-65C respectively. The final product was identified by IRKey Words N-benzyl acrylamide acrylonitrile benzyl alcohol sulfuric acidw地s美国军用飞机试用费_托合成燃料美国国防部指令试用来自合成油公司的3.79×105I测试。该燃料为天然气或由煤炭和其他碳基原料制备的YH中国煤化工于军用涡轮透平性能CNMHG艺转化的合成液体烃类。美国国防部将在ε awards空军基地于2006年下半年在B-52飞机上试用评价这种燃料并确定在美国长期生产和供应的可行性。美国政府期望获得7.57κ103L合成的替代燃料这种燃料将由合成油公司在图尔萨的装置于2008年供应。钱伯章摘译自OGJ2006-07-10