專利名稱：N－苯基甲酰胺－丙烯酰胺及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的化合物N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺及其合成方法。
背景技術(shù)：
丙烯酰胺是一種重要的聚合單體，由其聚合制得的產(chǎn)物-聚丙烯酰胺-是一種線型的水溶性聚合物，是水溶性高分子中應(yīng)用最廣泛的品種之一，在石油開采、水處理、造紙、醫(yī)藥、紡織、印染、選礦等行業(yè)有廣泛的用途，因而有“百業(yè)助劑”之稱。近年來，為滿足石油開采中二次、三次采油以及水處理中對聚丙烯酰胺的性能要求，人們對聚丙烯酰胺的分子量也提出了越來越高的要求，由通常的幾百萬增加到了幾千萬。這樣的要求，不僅向傳統(tǒng)的聚丙烯酰胺生產(chǎn)方法提出了挑戰(zhàn)，而且增加了生產(chǎn)成本。因此如何開發(fā)新的水溶性聚合物且滿足上述要求，成為了該領(lǐng)域十分關(guān)注的課題。文獻(xiàn)報(bào)道已有較多品種的改性聚丙烯酰胺的研究和應(yīng)用，但直接采用異氰酸苯酯與丙烯酰胺進(jìn)行加成反應(yīng)制備新的單體化合物的研究，以及這種化合物的分子式結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)表征、物理性質(zhì)及其制備方法至今文獻(xiàn)未見報(bào)道。因此進(jìn)行這一課題的研究很有必要，可望由此途徑獲得的單體能通過聚合反應(yīng)生成新的聚合物，并能與其它含雙鍵的單體共聚，生成新型共聚物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺及其合成方法，以滿足有關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的需要。
所說的N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的分子結(jié)構(gòu)式如下
分子量為190.20。
所說的N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的合成方法包括如下步驟將異氰酸苯酯加入丙烯酰胺的有機(jī)溶劑，在溶劑的回流溫度下反應(yīng)12～24小時(shí)，然后冷卻至0～5℃，析出晶體，洗滌、過濾，干燥，即獲得目標(biāo)化合物；所說的有機(jī)溶劑選自脂肪烷烴或芳烴類有機(jī)溶劑，優(yōu)選苯、甲苯、二甲苯、戊烷、環(huán)己烷或己烷等中的一種；以合成反應(yīng)體系重量計(jì)，有機(jī)溶劑用量為80～95wt％，異氰酸苯酯和丙烯酰胺的用量為5～20％；其中，丙烯酰胺與異氰酸苯酯以摩爾比例計(jì)為1～2∶5；按照本發(fā)明，異氰酸苯酯以1.0～10.0毫升/分鐘的速率滴加，最優(yōu)選1.5毫升/分鐘。
所述的回流溫度，是指反應(yīng)體系在所選用的溶劑下達(dá)到沸點(diǎn)范圍，溶劑處于回流狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明所選用的溶劑，一般溫度范圍為80～150℃。
本發(fā)明中N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的理化性能分析測試結(jié)果如下外觀白色結(jié)晶體熔點(diǎn)153±1℃溶解性溶于二甲亞砜、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氫呋喃，不溶于水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、戊烷、己烷、環(huán)己烷。
該化合物元素理論值為H5.30％，C63.15％，N14.73％；實(shí)際元素分析值(儀器德國elementar vario EL III)為H5.22％，C64.26％，N14.66％。所述及的化合物具有雙鍵聚合活性，可以通過常規(guī)的自由基聚合反應(yīng)制備成一定分子量的高聚物；本發(fā)明的新化合物N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺具有聚合反應(yīng)的活性，在引發(fā)劑引發(fā)作用下，可進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得到高分子量的聚合物。這種化合物可作為聚合單體，通過自由基聚合方法可得到一定分子量的均聚物，也可與其它單體如丙烯酰胺共聚，得到共聚物。而且，本發(fā)明所得共聚物與聚丙烯酰胺相比，在不同應(yīng)用條件下穩(wěn)定性明顯提高；在相同濃度的水溶液中，比聚丙烯酰胺具有更高的粘度；且表現(xiàn)出明顯的疏水締合性能以及耐溫、抗鹽性能。本發(fā)明的化合物及其聚合物，制備方法簡便，可在通用的反應(yīng)裝置中進(jìn)行，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的質(zhì)譜分析譜圖。
圖2為N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的紅外分析譜圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在裝有回流冷凝管、磁力攪拌、恒壓滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口和溫度計(jì)的250ml四口燒瓶內(nèi)加入丙烯酰胺3.554g(0.05mol)和苯100ml。通入氮?dú)?，開啟攪拌，30分鐘后升溫至50℃，劇烈攪拌下，滴加異氰酸苯酯14ml(0.125mol))，控制滴加速度，使異氰酸苯酯在15分鐘內(nèi)加完。加畢，升溫至回流狀態(tài)(85℃)。繼續(xù)通入氮?dú)狻嚢?，回流下連續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，得澄清透明溶液。待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫(25℃)后，將其冷卻至0℃，有晶體析出。用布氏漏斗過濾、去離子水反復(fù)洗滌3次后再過濾，室溫(25℃)下真空干燥24小時(shí)，得白色晶體。收率75.8％。
本實(shí)例中N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的理化性能分析測試結(jié)果如下熔點(diǎn)153±1℃；元素分析值(儀器德國elementar vario EL III)為H5.22％ C64.26％N14.66％；溶解性溶于二甲亞砜、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氫呋喃，不溶于水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、戊烷、己烷、環(huán)己烷。
該化合物的質(zhì)譜分析(儀器英國Micromass GCT)譜圖見圖1。
該化合物的紅外分析(分析儀器Nicolet AVATAR360 FT-IR)譜圖見圖2。
實(shí)施例2在裝有回流冷凝管、磁力攪拌、恒壓滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口和和溫度計(jì)的250ml四口燒瓶內(nèi)加入丙烯酰胺7.108g(0.1mol)和甲苯200ml。通入氮?dú)?，開啟攪拌，45分鐘后升溫至60℃，劇烈攪拌下，滴加異氰酸苯酯32.6ml(約0.3mol)，控制滴加速度，使異氰酸苯酯在15分鐘內(nèi)加完。加畢，升溫至回流狀態(tài)(116℃)。繼續(xù)通入氮?dú)?、攪拌，回流下連續(xù)反應(yīng)15小時(shí)，得澄清透明溶液。待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫(25℃)后，將其冷卻至5℃，有晶體析出。用布氏漏斗過濾、去離子水反復(fù)洗滌3次后再過濾，室溫(25℃)下真空干燥24小時(shí)，得白色晶體，收率83.8％。
本實(shí)例中N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的理化性能分析測試結(jié)果如下熔點(diǎn)153±1℃；元素分析值(儀器德國elementar vario EL III)為H5.25％ C64.16％N14.62％；溶解性溶于二甲亞砜、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氫呋喃，不溶于水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、戊烷、己烷、環(huán)己烷。
該化合物的質(zhì)譜分析(儀器英國Micromass GCT)譜圖見圖1。
該化合物的紅外分析(分析儀器Nicolet AVATAR360FT-IR)譜圖見圖2。
實(shí)施例3在裝有回流冷凝管、磁力攪拌、恒壓滴液漏斗、氮?dú)膺M(jìn)出口和和溫度計(jì)的250ml四口燒瓶內(nèi)加入丙烯酰胺10.662g(約0.15mol)和二甲苯400ml。通入氮?dú)?，開啟攪拌，60分鐘后升溫至80℃，劇烈攪拌下，滴加異氰酸苯酯81ml(約0.75mol)，控制滴加速度，使異氰酸苯酯在15分鐘內(nèi)加完。加畢，升溫至回流狀態(tài)(152℃)。繼續(xù)通入氮?dú)?、攪拌，回流下連續(xù)反應(yīng)24小時(shí)，得澄清透明溶液。待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫(25℃)后，將其冷卻至5℃，有晶體析出。用布氏漏斗過濾、去離子水反復(fù)洗滌3次，室溫(25℃)下真空干燥24小時(shí)，得白色晶體；收率85.2％。
本實(shí)例中N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的理化性能分析測試結(jié)果如下熔點(diǎn)153±1℃；元素分析值(儀器德國elementar vario EL III)為元素分析H5.28％C64.52％ N14.56％；溶解性溶于二甲亞砜、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氫呋喃，不溶于水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、戊烷、己烷、環(huán)己烷。
該化合物的質(zhì)譜分析(儀器英國Micromass GCT)譜圖見圖1。
該化合物的紅外分析(分析儀器Nicolet AVATAR360 FT-IR)譜圖見圖2。
實(shí)施例4在裝有回流冷凝管、攪拌器、恒壓滴液漏斗、N2進(jìn)出口和溫度計(jì)的250ml四口燒瓶內(nèi)加入丙烯酰胺3.1611g、實(shí)施例1中制備得到的N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺0.1390g、十二烷基硫酸鈉3.3g、去離子水93.4g。通入氮?dú)?，開啟攪拌，待體系形成澄清透明的均相溶液后，繼續(xù)通入氮?dú)狻嚢?0分鐘。然后升溫至50℃，滴加過硫酸鉀溶液(3.3mg溶于10g去離子水)，控制其滴加速度，使過硫酸鉀溶液在15～30分鐘內(nèi)加完。待過硫酸鉀溶液加完后，升溫至60℃。在通入氮?dú)?、攪拌、溫度?0℃的條件下連續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，得澄清透明粘稠液體。待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫(25℃)后，用丙酮沉淀、洗滌，無水乙醇抽提8小時(shí)，室溫下真空干燥得白色固體。收率87.8％；采用凝膠滲透色譜(Gel Permeation Chromatography，儀器型號Series-200，美國PE公司生產(chǎn))方法，以水為溶劑，測定共聚物的重均分子量為Mw＝1.501×106。
實(shí)施例5取實(shí)施例4中制備的共聚物1g，配制成1％(質(zhì)量百分比)的水溶液，用HAAKE VT550轉(zhuǎn)子流變儀SV-DIN測試系統(tǒng)SV轉(zhuǎn)子測定其水溶液的表觀粘度測試溫度為25℃，剪切速率為10s-1。同時(shí)，在相同的條件下，測試重均分子量為1.3～1.5×106的聚丙烯酰胺水溶液的表觀粘度。
測試結(jié)果共聚物水溶液的表觀粘度為1700mPa，聚丙烯酰胺為33mPa。
實(shí)施例6取實(shí)施例4中制備的共聚物5g，配制成1％(質(zhì)量百分比)的水溶液，用HAAKE VT550轉(zhuǎn)子流變儀SV-DIN測試系統(tǒng)SV轉(zhuǎn)子測定其水溶液的表觀粘度測試溫度分別為25℃、40℃、60℃、80℃，剪切速率為10s-1。同時(shí)，在相同的條件下，測試相同分子量的聚丙烯酰胺水溶液的表觀粘度。
測試結(jié)果如下表所示

權(quán)利要求
1.一種N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺，其特征在于，分子結(jié)構(gòu)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的合成方法，其特征在于，包括如下步驟將異氰酸苯酯加入丙烯酰胺的有機(jī)溶劑，在溶劑的回流溫度下反應(yīng)12～24小時(shí)，然后冷卻，析出晶體，洗滌、過濾，干燥，即獲得目標(biāo)化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，冷卻至0～5℃，析出晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說的有機(jī)溶劑選自脂肪烷烴或芳烴類有機(jī)溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，有機(jī)溶劑選自苯、甲苯、二甲苯、戊烷、環(huán)己烷或己烷中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，以合成反應(yīng)體系重量計(jì)，有機(jī)溶劑用量為80～95wt％，異氰酸苯酯和丙烯酰胺的用量為5～20％；其中，丙烯酰胺與異氰酸苯酯以摩爾比例計(jì)為1～2∶5。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，異氰酸苯酯以1.0～10.0毫升/分鐘的速率滴加。
全文摘要
本發(fā)明公開了N－苯基甲酰胺－丙烯酰胺及其合成方法。將異氰酸苯酯加入丙烯酰胺的有機(jī)溶劑，在溶劑的回流溫度下反應(yīng)12～24小時(shí)，然后冷卻至0～5℃，析出晶體，洗滌、過濾，干燥，即獲得目標(biāo)化合物，化合物具有雙鍵聚合活性，可以通過常規(guī)的自由基聚合反應(yīng)制備成一定分子量的高聚物。本發(fā)明的化合物，制備方法簡便，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)，其分子結(jié)構(gòu)式如上。
文檔編號C07C273/18GK1736983SQ20051009230
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者陳建定, 李培春, 於定華, 馬新勝, 吳秋芳 申請人:華東理工大學(xué), 上海華明高技術(shù)(集團(tuán))有限公司