CN106986786A - 一种合成β‑羟烷基酰胺的工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种合成β‑羟烷基酰胺的工艺方法，涉及一种精细化工原料的合成工艺方法，本发明以羧酸酯、醇胺为原料，合成β‑羟烷基酰胺。在带有磁力搅拌，恒压滴液漏斗和蒸馏装置的三口烧瓶中，加入羧酸酯、带水剂及催化剂。升至一定温度开始滴加醇胺，滴加完毕后保温。本发明使用季铵碱催化剂使整个反应温度降低，产物易于分离，同时该催化剂可增大碱的接触面积、加速反应进行，而且还能降低了碱的含量，同时也不会引入新的介质。由于季胺碱中含有结晶水，结晶水的存在会影响催化效果，因此加入一些带水剂除去季胺碱中的结晶水。

Description

一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种精细化工原料的合成工艺方法，特别是涉及一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法。

背景技术

β-羟烷基酰胺（HAA）作为一类新型固化剂，可以作为水溶性、溶剂性等涂料的交联剂，最适合用作粉末涂料的交联剂，相比传统的耐候性粉末专用固化剂TGIC的毒性更小，在欧美等国的应用呈现上升趋势。

β-羟烷基酰胺属于酰胺类化合物，其合成反应属于形成酰胺键的反应，酰胺键是有机合成中极为重要的一类化学键，有多种方法可以构建。可以认为是氨基(或胺基)取代羧基中的羟基而生成的化合物，也可以认为是酰基取代氨(或胺)上的氢生成的衍生物。酰胺可以由羧酸铵盐的部分失水，或通过酯、酰卤、酸酐的氨解来合成；腈也可以部分水解得到酰胺。其中经典的合成方法是通过羧酸衍生物的胺解反应来形成酰胺键。从反应机理来看，其属于加成-消除机理，反应经历四面体中间体。影响反应的平衡以及速率的因素主要有：亲核试剂的亲核能力与空间位阻、羧酸衍生物羰基碳的亲电活性、四面体中间体的稳定性、离去基团的离去能力（碱性越弱，离去能力越强）和生成物的稳定性。

目前合成烷基酰胺的方法主要有：(1)二乙醇胺与二元酸直接反应，该法可得到酰胺和酯的混合物。该方法过程简单，但需要高温反应，并且得到的产物纯度不好，副产物较多，收率较低，合成之后的产物还需要进一步纯化成本较高，不适合于工业化生产。(2)用二元酰胺与环氧乙烷或氯乙醇反应，可以得到纯度较高的产品。但是环氧乙烷沸点低，***极限宽，不便操作且不安全。(3)用二元酸酯与二乙醇胺在碱催化条件下反应是国内外目前使用的最主要方法。这种方法不仅收率较高，而且处理过程简单，容易实现工业化。但是，此反应需要强碱催化。由于反应生成的产物为固体，并且浓度达到一定程度，产物易析出。析出时容易将碱和未完全反应的原料包裹，从而降低产物的纯度。产品中包裹的强碱容易与聚酯水解，而未反应完全的二乙醇胺易在高温下使涂料变黄，需要进一步行纯化。

四甲基氢氧化铵（TMAH）为无色结晶(常含3个或5个结晶水)是一种强有机碱，属于季铵碱。加热到130℃时易分解为三甲胺和甲醇的混合气体，或者三甲胺和二甲基醚气体的混合物，根据此性质，TMAH 在工业上用作易分解性的催化剂、甲基酯化剂等。

市售四甲基氢氧化铵通常含有五个结晶水，或者为浓度10%和25%的四甲基氢氧化铵水溶液。本次工艺改进用四甲基氢氧化铵作催化剂，由于含有催化剂中含有结晶水而效率不高。因此研究用带水剂脱除TMAH中的结晶水，达到高效催化的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，本发明采用有机溶剂与四甲基氢氧化铵共沸蒸馏，由于有机溶剂与水的结合能力强于四甲基氢氧化铵与水的结合能力，在共沸蒸馏的过程中，随着有机溶剂的蒸发，带出水分，在不需要纯化的情况下，就能够得到较纯净的β-羟烷基酰胺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，所述方法包括以下过程：

（1）在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入醇胺，催化剂以及带水剂，加热，回流，将带水剂蒸出；

（2）将烧瓶中原料升温至反应温度为100~105℃，开始滴加羧酸酯，滴加时间为2.5~3h内滴完；

（3）后升温至保温温度为105℃，保温时间为3~3.5h；

（4）减压将最后几滴甲醇或者乙醇馏出，得产物。

所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，所述羧酸酯包括己二酸二甲酯、己二酸二乙酯。

所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，所述催化剂为季铵碱，如25%或50%的四甲基氢氧化铵。

所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，所述带水剂为环己烷，正己烷、甲苯、苯、分子筛。

所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，所述醇胺为乙醇胺、二乙醇胺。

所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，所述反应配比为化学计量比。

所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，所述催化剂四甲基氢氧化铵用量选用酯摩尔量的2~9%。

所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，所述带水剂蒸出温度为带水的沸点温度。

本发明的优点与效果是：

1.本发明使用季铵碱作催化剂能够增大与反应物的接触面积，在反应结束之后通过加热分解轻易的除去催化剂，在不需要纯化的情况下，就能够得到较纯净的β-羟烷基酰胺。

2.由于市售季铵碱通常含有五个结晶水，或者为浓度10%和25%的四甲基氢氧化铵水溶液。因此用带水剂除去催化剂中的水分，不仅能加速反应的进程、节约反应时间，提高反应收率，降低副产物的含量。

3.添加带水剂能够使得催化性能完全发挥，并且避免产品中包裹强碱，影响粉末涂料的性能的缺点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明一种用季铵碱催化合成β-羟烷基酰胺的方法。具体合成路线如下：

其中1己二酸二甲酯或己二酸二乙酯；

2为二乙醇胺；

3为目标产物。

（1）优选的本发明的制备方法，包括以下步骤：在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入醇胺，催化剂以及带水剂，加热至带水剂的沸点温度，回流1h，将带水剂蒸出。

（2）将烧瓶中物料升温至100℃，开始滴加羧酸酯，2.5h内滴完。

（3）后升温至105℃，保温3h。

（4）减压将最后几滴甲醇或者乙醇馏出，得产物。

以下提供本发明一种β-羟烷基类化合物及其制备方法的具体实施方式：

实施例1

带水剂环己烷

在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入0.21mol二乙醇胺，4.38g12%的四甲基氢氧化铵，10mL环己烷，加热至80℃，回流1h，将环己烷蒸出。将烧瓶中原料升温至100℃，开始滴加己二酸二甲酯，2.5h滴完。后升温至105℃保温，保温3h。减压将最后几滴甲醇馏出（减压蒸馏0.5h），得产物。

实施例2

带水剂甲苯

在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入0.21mol二乙醇胺，4.38g12%的四甲基氢氧化铵，10mL甲苯，加热至115℃，回流1h，将甲苯蒸出。将烧瓶中原料降温至100℃，开始滴加己二酸二甲酯，2.5h滴完。后升温至105℃保温，保温3h。减压将最后几滴甲醇馏出（减压蒸馏0.5h），得产物。

实施例3

带水剂分子筛

在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入0.21mol二乙醇胺，4.38g12%的四甲基氢氧化铵，2g分子筛，常温下搅拌2h，将烧瓶中原料升温至100℃，开始滴加己二酸二甲酯，2.5h滴完。后升温至105℃保温，保温3h。减压将最后几滴甲醇馏出（减压蒸馏0.5h），将分子筛滤出，得产物。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润色，这些改进和润色也应视为本发明的保护。

Claims (8)

1.一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：

在装有磁力搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的250mL三口烧瓶中，投入醇胺，催化剂以及带水剂，加热，回流，将带水剂蒸出；

将烧瓶中原料升温至反应温度为100~105℃，开始滴加羧酸酯，滴加时间为2.5~3h内滴完；

后升温至保温温度为105℃，保温时间为3~3.5h；

减压将最后几滴甲醇或者乙醇馏出，得产物。

2.根据权利要求1所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，其特征在于，所述羧酸酯包括己二酸二甲酯、己二酸二乙酯。

3.根据权利要求1所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，其特征在于，所述催化剂为季铵碱，如25%或50%的四甲基氢氧化铵。

4.根据权利要求1所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，其特征在于，所述带水剂为环己烷，正己烷、甲苯、苯、分子筛。

5.根据权利要求1所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，其特征在于，所述醇胺为乙醇胺、二乙醇胺。

6.根据权利要求1所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，其特征在于，所述反应配比为化学计量比。

7.根据权利要求1所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，其特征在于，所述催化剂四甲基氢氧化铵用量选用酯摩尔量的2~9%。

8.根据权利要求1所述的一种合成β-羟烷基酰胺的工艺方法，其特征在于，所述带水剂蒸出温度为带水的沸点温度。