一種催化酰胺化制備n-（3-二甲氨基丙基）丙烯酰胺的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)合成領(lǐng)域，具體涉及一種催化酰胺化制備N-(3-二甲氨基丙基)丙 烯酰胺的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 新型功能性化合物N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺(簡(jiǎn)稱DMAPAA)，在常溫下是流動(dòng) 性液體，為不飽和叔胺，主要用做聚合物的單體、油田注水劑、絮凝劑、造紙助劑、分散劑、涂 料助劑、醫(yī)藥中間體等。該化合物結(jié)構(gòu)中有叔胺基團(tuán)和乙烯基團(tuán)，單體活性尚，呈喊性且有 陽離子特征，具備形成季銨鹽以及發(fā)生聚合反應(yīng)等特點(diǎn)，在國內(nèi)外都具有廣闊的市場(chǎng)前景。 由于該單體的合成條件非常苛刻，國內(nèi)市場(chǎng)主要依靠進(jìn)口來滿足各領(lǐng)域的需求。因此，開發(fā) 出N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺的合成工藝以對(duì)其進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣顯得尤為迫切。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中制備N-(3_二甲氨基丙基)丙烯酰胺包括如下方法：
[0004] 1.US2595907報(bào)道了一種制備N-(3-二甲氨基丙基）丙烯酰胺的方法。該工藝原料 來源不易、價(jià)格昂貴且不易儲(chǔ)存，生產(chǎn)成本高，不適合工業(yè)化大生產(chǎn)。
[0005] CN1035089417是以N，N-二甲基丙二胺和丙烯酰氯為原料，以四氯化碳為溶劑進(jìn)行 反應(yīng)，得中間體，反應(yīng)收率80%。該中間體與溴代十四烷乙醇溶液、20%氫氧化鈉在52°C反 應(yīng)72h，經(jīng)乙醚沉淀、乙酸乙酯與二氯甲烷的混合溶劑洗滌、重結(jié)晶后，制得N-(3-二甲氨基 丙基）丙烯酰胺，催化反應(yīng)收率85 %。該工藝生產(chǎn)成本較高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不適宜工業(yè)化生 產(chǎn)。
[0006] 2.EP0151967公開了一種制備方法，將乙二醇加熱至45~55°C，加入85%Ka0H和丙 烯酰胺，于50°C加熱3小時(shí)，再加入丙烯酸中和后，將N，N-二甲基-1,3-丙二胺加入反應(yīng)體系 中，于130~170°C反應(yīng)6~8小時(shí)，所得中間物再于200~210°C、30hPa下分離出產(chǎn)品N-(3-二 甲氨基丙基)丙烯酰胺，含量93%，理論收率85%。該技術(shù)工藝產(chǎn)品含量低，無法滿足下步應(yīng) 用的要求，若進(jìn)行產(chǎn)品精制，收率會(huì)進(jìn)一步降低，且工藝的反應(yīng)溫度較高，發(fā)生副反應(yīng)較多， 反應(yīng)條件不易控制。
[0007] CN101314575公開的制備方法精制后產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)2 98.5%，收率為80%。過量的 N，N-二甲基丙二胺和甘油回收使用。該反應(yīng)所使用催化劑易于引起丙烯酸甲酯的加成反 應(yīng)，并且在反應(yīng)過程中的催化活性逐漸降低，導(dǎo)致物料發(fā)生聚塔現(xiàn)象，不適宜進(jìn)行工業(yè)化生 產(chǎn)。
[0008] 3.FR2590567提出一種合成方法，將N，N-二甲氨基丙胺和1，2，4-三氯苯加入反應(yīng) 釜，再倒入丙烯酸酐，升溫至80°C反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束，減壓蒸出反應(yīng)生成的丙烯酸、溶劑1，2,4_ 三氯苯，再于129°C、3mmHg壓力下蒸出產(chǎn)品N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺，收率90%。該工 藝原料毒性較大，對(duì)生產(chǎn)操作環(huán)境有很大影響，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009] 4.JPH0245456、JPH0267257、JPH02124858和W09408946采用丙烯酸甲酯或β-甲氧 基丙酸甲酯為原料、甲醇做溶劑、氫氧化鈣做催化劑，于67°C反應(yīng)3小時(shí)，然后加入乙酸中和 反應(yīng)液，除去低餾分物，向所得料液中加入N，N-二甲氨基丙胺，于140°C去除生成的甲醇，再 反應(yīng)8小時(shí)后，真空去除未反應(yīng)的N，N-二甲氨基丙胺，反應(yīng)液減壓蒸餾得到純度99.6%的N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺，收率77%?；诩状紝?duì)人體的毒害作用以及較低的閃點(diǎn)溫度， 該工藝采用甲醇做溶劑進(jìn)行反應(yīng)，有很大的安全隱患，對(duì)生產(chǎn)操作環(huán)境以及設(shè)備的要求較 高，并且存在反應(yīng)過程中催化活性逐漸降低的弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種催化酰胺化工藝來制備N-(3-二甲氨基丙基）丙烯酰 胺的方法。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0012] -種催化酰胺化制備N-(3_二甲氨基丙基)丙烯酰胺的方法，反應(yīng)如下：
[0013] (1)催化酰胺化反應(yīng)
[0014]
[0015] (2)催化分解反應(yīng)
[0016]
[0017]將丙烯酸甲酯、N，N-二甲基-1，3-丙二胺、催化劑及阻聚劑加入反應(yīng)釜中，攪拌升 溫至140~190°C保溫反應(yīng)，而后降溫至120~160°C、10~25mmHg壓力下蒸出過量的原料和 副產(chǎn)甲醇，反應(yīng)中間產(chǎn)物置于反應(yīng)釜中于230~290°C減壓蒸餾，而后將餾出物加入精餾塔 中，減壓升溫至110~150°C，收集產(chǎn)品餾份，得到的N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺。
[0018] 進(jìn)一步的說，以丙烯酸甲酯和N，N-二甲基-1，3-丙二胺為反應(yīng)原料，按1:2~3.5的 摩爾比混合，同時(shí)加入反應(yīng)原料總重0.5 %~5 %的催化劑，和反應(yīng)原料總重0.03 %~0.3 % 的阻聚劑于反應(yīng)釜中，攪拌條件下升溫至140~190°C保溫反應(yīng)，反應(yīng)8~14小時(shí)，而后降溫 至120~160°C于10~25mmHg減壓分離；
[0019] 釜中剩余物料的中間體N-二甲氨基丙基-β-二丙氨基丙烯酰再胺置于蒸餾反應(yīng)釜 中于攪拌升溫至230~290°C，減壓至5~15mmHg，對(duì)中間產(chǎn)品進(jìn)行蒸餾處理；
[0020] 而后將餾出物加入精餾塔中，減壓升溫，于3~8mmHg、110~150°C收集產(chǎn)品餾份， 得到純度98%以上的產(chǎn)品N-二甲氨基丙基丙烯酰胺。
[0021] 所述催化劑為金屬的有機(jī)化合物;金屬的有機(jī)化合物為錫或鈦的有機(jī)化合物。
[0022] 所述催化劑為二丁基二甲氧基錫、二丁基二甲氧基鈦、二丁基二月桂酸錫、二丁基 錫二馬來酸酯、二硫醇辛錫、三乙基氯化錫、三苯基氯化錫、二丁基氧化錫或二丁基氧化鈦；
[0023] 阻聚劑為苯酚、對(duì)苯二酚、對(duì)苯醌、對(duì)叔丁基苯酚、甲基氫醌、2-叔丁基對(duì)苯二酚、 2，5-二叔丁基對(duì)苯二酚、2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚或?qū)αu基苯甲醚。
[0024]所述以丙烯酸甲酯和N，N_二甲基-1，3-丙二胺為反應(yīng)原料，反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)而后減 壓蒸出過量的N，N-二甲基-1，3-丙二胺和甲醇，蒸出物料通過蒸餾塔分離，回收的原料N，N-二甲基-1，3-丙二胺回收套回反應(yīng)中。
[0025]所述餾出物加入精餾塔中，減壓蒸餾出N，N_二甲基-1，3-丙二胺回收套用。
[0026]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0027]本發(fā)明工藝操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)步驟短，原料丙烯酸甲酯價(jià)廉易得，儲(chǔ)運(yùn)方便;反應(yīng)過 程中生成甲醇，使反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)條件溫和，減少了副反應(yīng)發(fā)生;選用新的催化劑使反 應(yīng)速度快、收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好，避免了蒸餾過程中因溫度高、物料活性高而導(dǎo)致的聚塔現(xiàn) 象，使其基本無三廢產(chǎn)生。
[0028]同時(shí)，本發(fā)明金屬有機(jī)化合物催化劑，通常作為聚氯乙烯、丙烯酸酯等產(chǎn)品生產(chǎn)過 程中的助劑使用，具有很好的熱穩(wěn)定性及抗水解性，該系列催化劑在反應(yīng)過程中呈中性，無 腐蝕作用，較堿性催化劑具有更好的選擇性;反應(yīng)完成后，無需將其分離出來，也不會(huì)影響 最終產(chǎn)品的質(zhì)量。鑒于工藝的生產(chǎn)成本，本發(fā)明將催化劑回收進(jìn)行套用。
[0029]采用本發(fā)明方法得到純度98%以上的產(chǎn)品N-二甲氨基丙基