[发明专利]一种N-丙烯酰吗啉的制备方法

说明书

本发明涉及一种如式Ⅰ所示N‑丙烯酰吗啉的制备方法，所述制备方法以聚乳酸与吗啉为原料进行胺解反应，然后在催化剂作用下进行消去反应即得所述N‑丙烯酰吗啉；其中，所述胺解反应的反应温度为50～180℃，反应时间为1～24小时，反应压力为1～5atm；所述聚乳酸的分子量为500～100000；所述聚乳酸与吗啉的摩尔比为1:1～2；本发明提供的方法以聚乳酸和吗啉为原料，这有利于聚乳酸的回收利用，同时降低了物料成本；本发明提供的方法收率高，得到的产物易提纯；另外，该方法反应步骤少、操作简单、反应过程不会产生酸性气体氯化氢，不会腐蚀反应设备。

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种N-丙烯酰吗啉的制备方法。

背景技术

N-丙烯酰吗啉是一种优异的紫外光固化树脂的反应性稀释剂，其也是合成树脂的优良单体。N-丙烯酰吗啉作为一种无毒的单官能团光固化单体，是光固化材料配方中的重要组成部分，其可以有效降低配方粘度，提高附着力、硬度和韧性。因此开展N-丙烯酰吗啉的合成工艺优化与研究具有重要的意义。

目前国内外N-丙烯酰吗啉的合成路线主要有丙烯酰氯法和丙烯酸法，但这些方法的合成原料价格昂贵，原料来源困难。中国专利201510787708.0以丙烯酸、阻聚剂、酰氯化试剂、吗啉为原料合成N-丙烯酰吗啉，但这些原料较难获得，且较危险。中国专利200710098885.3公开了一种制备高纯度N-丙烯酰吗啉的合成方法，该专利选用丙烯酸、三氯化磷、吗啉、缚酸剂和溶剂作为原料，该工艺对设备腐蚀严重，而且中间品丙烯酰氯极易水解、挥发，对环境影响较大，难以实现工业化生产。日本专利JP111000375通过吗啉基丙酰吗啉路线(4-吗啉基丙酰吗啉)在酸性催化剂的作用下，进行真空热裂解以合成N-丙烯酰吗啉，该工艺的丙烯酰吗啉的最高收率仅为29％。

随着聚乳酸的广泛应用，其生产的数量及消耗的数量也随之迅速上升，这直接导致废旧聚乳酸的堆积日益增多。虽然聚乳酸能在自然环境中完全降解，但其降解周期长，并且降解产生的二氧化碳和水很难直接回收再利用，造成巨大的资源的浪费。因此，研发一种以聚乳酸为原料制备N-丙烯酰吗啉的方法以实现双赢将具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种N-丙烯酰吗啉的制备方法，本发明提供的方法以聚乳酸为原料，这有利于聚乳酸的回收利用，同时降低了物料成本；本发明提供的方法收率高，得到的产物易提纯，反应过程不会腐蚀反应设备。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的N-丙烯酰吗啉。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种如式Ⅰ所示N-丙烯酰吗啉的制备方法，所述制备方法以聚乳酸与吗啉为原料进行胺解反应，然后在催化剂作用下进行消去反应即得所述N-丙烯酰吗啉；

其中，所述胺解反应的反应温度为50～180℃，反应时间为1～24小时，反应压力为1～5atm；

所述聚乳酸的分子量为500～100000；所述聚乳酸与吗啉的摩尔比为1:1～2；

发明人在实验过程中曾尝试使乳酸与吗啉进行反应，但是该反应易产生废水，同时因较多水分的产生影响了反应的进行，导致产品收率较低。本发明基于氨基胺解聚酯反应，利用吗啉的仲氨基促进聚乳酸的胺解，并经过消去反应得到N-丙烯酰吗啉。

发明人在实验过程中发现，聚乳酸的分子量对反应速率有较大影响，分子量越低反应速率越快，但是相应产生的废水也越多，综合考虑反应速率及废水的产生量，当聚乳酸的分子量在500～100000时效果最好。吗啉的用量直接影响到胺解反应的效率和吗啉的利用率，吗啉用量越高，胺解反应效率越高；但是吗啉用量过高，则会导致利用率较低。当聚乳酸与吗啉的摩尔比为1:1～2时胺解反应的效率和吗啉的利用率均较高。