[发明专利]一种葡萄糖甲胺功能丙烯酸酯单体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能单体制备及应用领域，具体涉及到一种葡萄糖甲胺功能丙烯酸酯单体的制备方法。

技术背景

葡萄糖甲胺功能甲基丙烯酸缩水甘油酯单体GMHP(3-(N-glucidol-N-methyl)-2-hydroxy-propyl methacrylate，中文命名为3-(N-葡萄糖基-N-甲基)-2-羟丙基甲基丙烯酸酯，英文缩写为GMHP)是Niyazi等于2000年制备得到的一种具有很高聚合活性的功能丙烯酸酯单体，其分子结构中同时具有丙烯酸酯结构和葡萄糖甲胺功能基团，其丙烯酸酯结构可以通过聚合反应使其聚合为高分子材料；其葡萄糖甲胺功能基团具有极佳的亲水性能，并能对硼、砷、锑、锗等元素进行有选择的络合反应，另外其叔胺结构使该单体可通过一定的方式用于制备具有特殊性能的聚合物电解质材料。Niyazi等通过GMHP单体的交联聚合反应制备了一种性能优良的硼吸附凝胶材料，该凝胶材料的具有饱和硼吸附容量大(其饱和硼吸附容量在2.12-2.18mmol/g左右，达到了该类硼吸附材料理论吸附量的85％，为当时文献报道所有硼吸附材料的最高值)和吸附速度快(0.50g该材料可在15min内可使80ml含30.7ppm硼元素的硼酸水溶液中的硼含量降低到2ppm以下)以及循环使用性能优异(吸附过的树脂经再生过程后仍可以达到原来的吸附能力)等特点。美国专利US2010/0178358A1中涉及到了一种将GMHP单体加入到木材等材料中进行原位聚合，再加入各种助剂以提高木材等材料的环境耐受性能(如抗虫蛀性能、抗真菌性能、抗潮湿性能、阻燃性能等)的方法。该方法将木材等材料浸渍在溶解有GMHP单体的溶剂中，加入引发剂引发GMHP单体的原位聚合反应，之后加入各种助剂(如硼酸等)使其与葡萄糖甲胺功能基团通过化学键作用结合在一起，达到提高木材等材料本身环境耐受能力的目的。在2011年召开的第十四届IUPAC国际大分子络合物讨论会上，Dr.Julio Sanchez作了水溶性的GMHP聚合物的合成及其在水溶液中去除砷元素方面应用的报告。鉴于该类功能聚合物如此广泛的实际应用价值，开发葡萄糖甲胺功能丙烯酸酯类单体GMHP的制备工艺具有重大的基础性意义和经济价值。

目前文献报道的GMHP功能单体的合成方法只有一种：即以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，使等摩尔量的甲基丙烯酸缩水甘油酯与葡萄糖甲胺在60℃-70℃下加热下反应4-7h，得到GMHP单体的N-甲基吡咯烷酮溶液；反应完毕先加入大量的乙醚使GMHP产品沉淀到体系的底部，除去上层清液，下层沉淀物加甲醇使其溶解；再次加入大量的乙酸乙酯沉淀产品，除去上层清液，最后将沉淀物旋蒸除去乙酸乙酯溶剂得到GMHP产品。该方法具有以下缺点：

1)该方法反应温度较高，反应时间较长，导致甲基丙烯酸缩水甘油酯单体原料和GMHP功能单体产品发生聚合反应，影响产品质量；

2)该方法后处理步骤繁琐，不仅实际操作起来麻烦而且影响产品的最终收率，并且用到了乙醚等较为危险的溶剂；

3)该方法后处理过程中加入的甲醇溶剂在加热旋蒸的过程中会和功能单体产品发生酯交换反应生成甲基丙烯酸甲酯；

发明内容

本发明的目的是针对当前葡萄糖甲胺功能丙烯酸酯单体GMHP制备技术中存在的部分产品在反应过程中聚合、产品后处理步骤繁琐且用到乙醚等危险溶剂、使用醇类溶剂导致产品质量下降的不足，提供了一种新的葡萄糖甲胺功能丙烯酸酯单体GMHP的制备方法，该方法采用较低的反应温度、沸点较低的反应溶剂、简捷而合理的产品后处理步骤，具有反应条件温和、操作简单易行、产品质量好、收率高的优点。

本发明的技术方案为：

一种葡萄糖甲胺功能丙烯酸酯单体GMHP的制备方法，该单体的结构式如下：

制备步骤为：

1)将葡萄糖甲胺加入到溶剂中溶解，于20-60℃温度范围内滴加含有阻聚剂的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体反应，滴加完毕1-8h后反应完毕；

其中，甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和葡萄糖甲胺等摩尔量，溶剂用量为300-1000ml溶剂/mol甲基丙烯酸缩水甘油酯单体；阻聚剂加入量为甲基丙烯酸缩水甘油酯单体与葡萄糖甲胺总质量的500-1000ppm；

2)反应完毕的产物经溶剂脱除过程脱除溶剂，得到葡萄糖甲胺功能丙烯酸酯单体GMHP产品。

所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、水/丙酮、水/四氢呋喃或水/1，4-二氧六环。

所述的阻聚剂为对甲氧基苯酚或对苯二酚。