专利名称：N－苯基甲酰胺－丙烯酰胺及其合成方法
技术领域：
本发明涉及一种新的化合物N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺及其合成方法。
背景技术：
丙烯酰胺是一种重要的聚合单体，由其聚合制得的产物-聚丙烯酰胺-是一种线型的水溶性聚合物，是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一，在石油开采、水处理、造纸、医药、纺织、印染、选矿等行业有广泛的用途，因而有“百业助剂”之称。近年来，为满足石油开采中二次、三次采油以及水处理中对聚丙烯酰胺的性能要求，人们对聚丙烯酰胺的分子量也提出了越来越高的要求，由通常的几百万增加到了几千万。这样的要求，不仅向传统的聚丙烯酰胺生产方法提出了挑战，而且增加了生产成本。因此如何开发新的水溶性聚合物且满足上述要求，成为了该领域十分关注的课题。文献报道已有较多品种的改性聚丙烯酰胺的研究和应用，但直接采用异氰酸苯酯与丙烯酰胺进行加成反应制备新的单体化合物的研究，以及这种化合物的分子式结构及结构表征、物理性质及其制备方法至今文献未见报道。因此进行这一课题的研究很有必要，可望由此途径获得的单体能通过聚合反应生成新的聚合物，并能与其它含双键的单体共聚，生成新型共聚物。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺及其合成方法，以满足有关领域发展的需要。
所说的N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的分子结构式如下
分子量为190.20。
所说的N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的合成方法包括如下步骤将异氰酸苯酯加入丙烯酰胺的有机溶剂，在溶剂的回流温度下反应12～24小时，然后冷却至0～5℃，析出晶体，洗涤、过滤，干燥，即获得目标化合物；所说的有机溶剂选自脂肪烷烃或芳烃类有机溶剂，优选苯、甲苯、二甲苯、戊烷、环己烷或己烷等中的一种；以合成反应体系重量计，有机溶剂用量为80～95wt％，异氰酸苯酯和丙烯酰胺的用量为5～20％；其中，丙烯酰胺与异氰酸苯酯以摩尔比例计为1～2∶5；按照本发明，异氰酸苯酯以1.0～10.0毫升/分钟的速率滴加，最优选1.5毫升/分钟。
所述的回流温度，是指反应体系在所选用的溶剂下达到沸点范围，溶剂处于回流状态。根据本发明所选用的溶剂，一般温度范围为80～150℃。
本发明中N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的理化性能分析测试结果如下外观白色结晶体熔点153±1℃溶解性溶于二甲亚砜、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氢呋喃，不溶于水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、戊烷、己烷、环己烷。
该化合物元素理论值为H5.30％，C63.15％，N14.73％；实际元素分析值(仪器德国elementar vario EL III)为H5.22％，C64.26％，N14.66％。所述及的化合物具有双键聚合活性，可以通过常规的自由基聚合反应制备成一定分子量的高聚物；本发明的新化合物N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺具有聚合反应的活性，在引发剂引发作用下，可进行自由基聚合反应，得到高分子量的聚合物。这种化合物可作为聚合单体，通过自由基聚合方法可得到一定分子量的均聚物，也可与其它单体如丙烯酰胺共聚，得到共聚物。而且，本发明所得共聚物与聚丙烯酰胺相比，在不同应用条件下稳定性明显提高；在相同浓度的水溶液中，比聚丙烯酰胺具有更高的粘度；且表现出明显的疏水缔合性能以及耐温、抗盐性能。本发明的化合物及其聚合物，制备方法简便，可在通用的反应装置中进行，适合于工业化生产。
图1为N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的质谱分析谱图。
图2为N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的红外分析谱图。
具体实施例方式
实施例1在装有回流冷凝管、磁力搅拌、恒压滴液漏斗、氮气进出口和温度计的250ml四口烧瓶内加入丙烯酰胺3.554g(0.05mol)和苯100ml。通入氮气，开启搅拌，30分钟后升温至50℃，剧烈搅拌下，滴加异氰酸苯酯14ml(0.125mol))，控制滴加速度，使异氰酸苯酯在15分钟内加完。加毕，升温至回流状态(85℃)。继续通入氮气、搅拌，回流下连续反应12小时，得澄清透明溶液。待反应产物冷却至室温(25℃)后，将其冷却至0℃，有晶体析出。用布氏漏斗过滤、去离子水反复洗涤3次后再过滤，室温(25℃)下真空干燥24小时，得白色晶体。收率75.8％。
本实例中N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的理化性能分析测试结果如下熔点153±1℃；元素分析值(仪器德国elementar vario EL III)为H5.22％ C64.26％N14.66％；溶解性溶于二甲亚砜、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氢呋喃，不溶于水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、戊烷、己烷、环己烷。
该化合物的质谱分析(仪器英国Micromass GCT)谱图见图1。
该化合物的红外分析(分析仪器Nicolet AVATAR360 FT-IR)谱图见图2。
实施例2在装有回流冷凝管、磁力搅拌、恒压滴液漏斗、氮气进出口和和温度计的250ml四口烧瓶内加入丙烯酰胺7.108g(0.1mol)和甲苯200ml。通入氮气，开启搅拌，45分钟后升温至60℃，剧烈搅拌下，滴加异氰酸苯酯32.6ml(约0.3mol)，控制滴加速度，使异氰酸苯酯在15分钟内加完。加毕，升温至回流状态(116℃)。继续通入氮气、搅拌，回流下连续反应15小时，得澄清透明溶液。待反应产物冷却至室温(25℃)后，将其冷却至5℃，有晶体析出。用布氏漏斗过滤、去离子水反复洗涤3次后再过滤，室温(25℃)下真空干燥24小时，得白色晶体，收率83.8％。
本实例中N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的理化性能分析测试结果如下熔点153±1℃；元素分析值(仪器德国elementar vario EL III)为H5.25％ C64.16％N14.62％；溶解性溶于二甲亚砜、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氢呋喃，不溶于水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、戊烷、己烷、环己烷。
该化合物的质谱分析(仪器英国Micromass GCT)谱图见图1。
该化合物的红外分析(分析仪器Nicolet AVATAR360FT-IR)谱图见图2。
实施例3在装有回流冷凝管、磁力搅拌、恒压滴液漏斗、氮气进出口和和温度计的250ml四口烧瓶内加入丙烯酰胺10.662g(约0.15mol)和二甲苯400ml。通入氮气，开启搅拌，60分钟后升温至80℃，剧烈搅拌下，滴加异氰酸苯酯81ml(约0.75mol)，控制滴加速度，使异氰酸苯酯在15分钟内加完。加毕，升温至回流状态(152℃)。继续通入氮气、搅拌，回流下连续反应24小时，得澄清透明溶液。待反应产物冷却至室温(25℃)后，将其冷却至5℃，有晶体析出。用布氏漏斗过滤、去离子水反复洗涤3次，室温(25℃)下真空干燥24小时，得白色晶体；收率85.2％。
本实例中N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的理化性能分析测试结果如下熔点153±1℃；元素分析值(仪器德国elementar vario EL III)为元素分析H5.28％C64.52％ N14.56％；溶解性溶于二甲亚砜、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、四氢呋喃，不溶于水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、戊烷、己烷、环己烷。
该化合物的质谱分析(仪器英国Micromass GCT)谱图见图1。
该化合物的红外分析(分析仪器Nicolet AVATAR360 FT-IR)谱图见图2。
实施例4在装有回流冷凝管、搅拌器、恒压滴液漏斗、N2进出口和温度计的250ml四口烧瓶内加入丙烯酰胺3.1611g、实施例1中制备得到的N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺0.1390g、十二烷基硫酸钠3.3g、去离子水93.4g。通入氮气，开启搅拌，待体系形成澄清透明的均相溶液后，继续通入氮气、搅拌30分钟。然后升温至50℃，滴加过硫酸钾溶液(3.3mg溶于10g去离子水)，控制其滴加速度，使过硫酸钾溶液在15～30分钟内加完。待过硫酸钾溶液加完后，升温至60℃。在通入氮气、搅拌、温度为60℃的条件下连续反应12小时，得澄清透明粘稠液体。待反应产物冷却至室温(25℃)后，用丙酮沉淀、洗涤，无水乙醇抽提8小时，室温下真空干燥得白色固体。收率87.8％；采用凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography，仪器型号Series-200，美国PE公司生产)方法，以水为溶剂，测定共聚物的重均分子量为Mw＝1.501×106。
实施例5取实施例4中制备的共聚物1g，配制成1％(质量百分比)的水溶液，用HAAKE VT550转子流变仪SV-DIN测试系统SV转子测定其水溶液的表观粘度测试温度为25℃，剪切速率为10s-1。同时，在相同的条件下，测试重均分子量为1.3～1.5×106的聚丙烯酰胺水溶液的表观粘度。
测试结果共聚物水溶液的表观粘度为1700mPa，聚丙烯酰胺为33mPa。
实施例6取实施例4中制备的共聚物5g，配制成1％(质量百分比)的水溶液，用HAAKE VT550转子流变仪SV-DIN测试系统SV转子测定其水溶液的表观粘度测试温度分别为25℃、40℃、60℃、80℃，剪切速率为10s-1。同时，在相同的条件下，测试相同分子量的聚丙烯酰胺水溶液的表观粘度。
测试结果如下表所示
权利要求
1.一种N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺，其特征在于，分子结构式如下
2.根据权利要求1所述的N-苯基甲酰胺-丙烯酰胺的合成方法，其特征在于，包括如下步骤将异氰酸苯酯加入丙烯酰胺的有机溶剂，在溶剂的回流温度下反应12～24小时，然后冷却，析出晶体，洗涤、过滤，干燥，即获得目标化合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，冷却至0～5℃，析出晶体。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的有机溶剂选自脂肪烷烃或芳烃类有机溶剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、戊烷、环己烷或己烷中的一种。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以合成反应体系重量计，有机溶剂用量为80～95wt％，异氰酸苯酯和丙烯酰胺的用量为5～20％；其中，丙烯酰胺与异氰酸苯酯以摩尔比例计为1～2∶5。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，异氰酸苯酯以1.0～10.0毫升/分钟的速率滴加。
全文摘要
本发明公开了N－苯基甲酰胺－丙烯酰胺及其合成方法。将异氰酸苯酯加入丙烯酰胺的有机溶剂，在溶剂的回流温度下反应12～24小时，然后冷却至0～5℃，析出晶体，洗涤、过滤，干燥，即获得目标化合物，化合物具有双键聚合活性，可以通过常规的自由基聚合反应制备成一定分子量的高聚物。本发明的化合物，制备方法简便，适宜于工业化生产，其分子结构式如上。
文档编号C07C273/18GK1736983SQ20051009230
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年10月15日
发明者陈建定, 李培春, 於定华, 马新胜, 吴秋芳 申请人:华东理工大学, 上海华明高技术(集团)有限公司