[发明专利]合成N,N-二甲基丙烯酰胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成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。

背景技术

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。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种合成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。