技术领域本发明涉及一种化合物的制备方法及其用途，尤其涉及一种作为N-丙烯酰吗啉替代物的酰胺酸的制备方法及其用途，属于有机合成领域。
背景技术：
N-丙烯酰吗啉(ACMO)是合成树脂的优良助剂和改性剂，用于紫外线固化树脂的反应稀释剂，易与丙烯酸、丙烯酰胺、明胶等物质发生共聚反应，能够显著改善产品的粘弹性、耐剪切等性能，广泛应用于油田助剂、油墨助剂、造纸助剂和粘合剂等领域。N-丙烯酰吗啉还具有良好的生物相容性，其均聚物在药物缓释剂、美容支撑剂、水处理剂等领域都有广泛的应用。N-丙烯酰吗啉的结构式为：其结构中同时含有双键、羰基和酰胺基等极性基团。现有技术制备N-丙烯酰吗啉存在中间体稳定性差、收率低、副反应多、纯度不高、原料昂贵生产成本高等问题，现有技术目前对以上缺陷有不同程度的改进，但制备过程中不可避免产生氯化物如盐酸或其它含氯的有机化合物，会对反应器造成腐蚀，后处理过程复杂，导致制备成本高。
技术实现要素：
基于现有技术制备N-丙烯酰吗啉的缺陷，本发明涉及的酰胺酸是一种N-丙烯酰吗啉替代物，含有与N-丙烯酰吗啉相同的极性基团：双键、羰基和酰胺基；所述酰胺酸还含有羟基，与所述羰基组成羧基。即，所述酰胺酸含有双键、羧基和酰胺基等极性基团，其结构式如下：其中：R1为(CH2)nCH＝CH(CH2)m，或CH[(CH2)nCH＝CH(CH2)mCH3]，n,m为大于或等于0的正整数；R2为CH(CH2)xH，x为大于或等于0的正整数；R3、R4为烷基，R3、R4与式中的氮原子组成仲胺基，所述仲胺基为包括但不限于：二甲胺基、二乙胺基、二丁胺基、二异丙胺基、二异辛胺基；—NR5为环状仲胺基，所述环状仲胺基包括但不限于：吗啉基、四氢吡咯基、六氢吡啶基。本发明的目的是提供一种制备N-丙烯酰吗啉替代物酰胺酸的制备方法。本发明以仲胺和酸酐为原料合成酰胺酸：仲胺滴加至含有过量酸酐的反应器中，进行酰化反应，再利用酸酐和酰胺酸在非极性溶剂中溶解度的差异进行分离。具体的制备方法如下：(1)混合搅拌：将酸酐、阻聚剂和溶剂加至反应器中，启动搅拌器，搅拌至完全溶解，形成均一稳定的溶液；其中，所述反应器为反应釜、烧瓶或其它反应介质；所述溶剂包括但不限于：四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷、甲苯、苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或多种；所述溶剂优选为乙酸乙酯；所述阻聚剂可以是活性固定型阻聚剂、热敏性阻聚剂和微量铜盐等的一种或几种；所述固定型阻聚剂包括但不限于对苯二酚、对羟基苯甲醚；所述热敏性阻聚剂包括但不限于叔丁基邻苯二酚、酚噻嗪；所述阻聚剂的一个优选技术方案为对苯二酚；所述阻聚剂的一个优选技术方案为由对羟基苯甲醚、酚噻嗪和微量铜盐按质量比4:5:1组成的复配体。所述搅拌器的搅拌速度为：300～1500r/min；所述溶剂与所述酸酐质量之比为1～5:1，优选质量比为：2～4:1，进一步优选质量比为：3:1；所述阻聚剂与所述酸酐质量之比为0.001～0.01:1，优选质量比为：0.002～0.008:1，进一步优选质量比为：0.005:1。(2)反应：仲胺滴加至含有过量酸酐的反应器中，进行酰化反应。向步骤(1)所述均一稳定的溶液中滴加仲胺，滴加过程中温度会缓慢上升，控制滴加速度，使滴加过程中的温度不超过45℃，滴加时间控制在0.5～3小时；滴加完成后开始搅拌，搅拌速度为50～200r/min，反应温度控制在0～45℃，反应时间控制在2～5小时；所述仲胺包括但不限于：二甲胺、二乙胺、二丁胺、二异丙胺、二异辛胺、吗啉、四氢吡咯、六氢吡啶。反应方程式如下：其中：R1为(CH2)nCH＝CH(CH2)m，或CH[(CH2)nCH＝CH(CH2)mCH3]，n,m为大于或等于0的正整数；R2为CH(CH2)xH，x为大于或等于0的正整数；R3、R4为烷基，R3、R4与式中的氮原子组成仲胺基，所述仲胺基为包括但不限于：二甲胺基、二乙胺基、二丁胺基、二异丙胺基、二异辛胺基；—NR5为环状仲胺基，所述环状仲胺基包括但不限于：吗啉基、四氢吡咯基、六氢吡啶基。所述酸酐与所述仲胺的摩尔比为1～2:1，优选摩尔比为：1～1.05:1，进一步优选摩尔比为：1:1；优选地，所述搅拌速度为80～150r/min，反应温度控制在15～30℃，反应时间控制在3～4小时；进一步优选地，所述搅拌速度为100r/min，反应温度控制在20℃，反应时间控制在3.5小时。(3)结晶：利用酸酐和酰胺酸在非极性溶剂与食盐水中溶解度的差异，以及酰胺酸在溶剂中由于不同温度溶解度不同进行分离。反应完毕，自然冷却至室温，将反应器放置冰水浴中冷却到0℃左右，结晶析出，过滤、洗涤、真空干燥，即得酰胺酸。本发明制备酰胺酸的方法的一个进一步的技术方案是：所述仲胺优选为吗啉，所述酸酐优选为马来酸酐，产物为(Z)-4-马来单酰吗啉酸。本发明制备酰胺酸的方法，采用将仲胺以滴加的方式加入到酸酐溶液中，控制原料的摩尔比及反应温度，使反应平稳、减少副反应，使仲胺完全转化。在反应中采取过量的酸酐，以尽可能的减少仲胺盐的形成，让反应高效地朝着酰胺酸方向进行。反应中采用阻聚剂，很好的进行了双键的保护，操作方便、易于控制、产品基本无聚合，本发明的实施例中产品收率超过90％，根据酸值计算纯度可达98％以上。本发明制备酰胺酸的方法具有原料易得、反应条件温和、操作易于控制、产品质量稳定、副产物少、成本低等优点，在工业生产方面具有应用前景。本发明制备的酰胺酸含有羧基、酰胺基等极性基团，使其具有良好的亲水性，同时它的碳碳双键、碳氧双键、羧基使其具有极大的扩展性。因此，所述酰胺酸既是一种潜在的水性聚合单体，又是一种潜在的医药、化工中间体，在化学合成领域具有广泛的应用前景。本发明制备的酰胺酸与N-丙烯酰胺混合应用，形成混聚物，在用作涂料时可增强聚合涂膜的金属附着力。所述A式酰胺酸可与N-丙烯酰胺混合应用提高成膜的金属附着力；所述B式酰胺酸可以N-丙烯酰吗啉混合使用可以提高附着力，并有效的降低原有配方的成本。当所述酰胺酸的碳链超过10个碳时，所述酰胺酸与氢氧化钠、碳酸钠等碱反应可以制得泡沫多、洗涤效果优良的离子表面活性剂。本发明制备的酰胺酸的聚合物具有良好的水溶性，在聚羧酸型阻垢剂方面也具有较广阔的应用前景。具体实施方式下面通过具体实施例，进一步对本发明的技术方案进行具体说明。应该理解，下面的实施例只是作为具体说明，而不限制本发明的范围，同时本领域的技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。实施例1(Z)-4-马来单酰吗啉酸单体的制备方法，反应式如下：具体制备步骤为：将363g马来酸酐与725g甲苯，0.73g酚噻嗪加入反应器中，启动搅拌器，搅拌速度控制在1500r/min；搅拌形成均一稳定溶液后，升温至40℃，通过恒压漏斗滴加322g吗啉，在1小时滴加完成；滴加完毕后再开始搅拌，搅拌速度为60r/min，整个反应过程控制温度在30℃，反应时间控制在4小时。冷却结晶，过滤，洗涤，真空干燥。得到产品652g，酸值301mgKOH/g，产率95.2％。实施例2(Z)-N，N-二乙基-2,3-二甲基-4-马来单酰胺酸单体的制备方法，反应式如下：具体步骤如下：向装有浆式搅拌和恒温水浴的250ml反应釜中加入乙酸乙酯100ml，二甲基马来酸酐63.5g，对苯二酚0.05g，启动搅拌器，搅拌速度控制在800r/min；搅拌形成均一稳定溶液后，用恒压漏斗在1～1.5小时内向溶液中滴加36.5g二乙胺，滴加过程中温度会缓慢上升，控制滴加速度，使滴加过程温度不超过45℃；滴加完毕后再开始搅拌，搅拌速度为50r/min，反应温度控制在40～45℃，反应时间控制在5小时；反应完毕，自然冷却至室温，放置冰水浴中冷却到0℃左右。过滤，洗涤，真空干燥。得到产品94.05g，酸值283mgKOH/g，产率94.6％。实施例3一种(Z)-4-马来单酰四氢吡咯酸单体的制备方法，化学反应式如下：具体步骤如下：将245g马来酸酐与1225g三氯甲烷，2.45g叔丁基邻苯二酚加入反应器中，启动搅拌器，搅拌速度控制在300r/min；搅拌形成均一稳定溶液后，升温至40℃，通过恒压漏斗滴加173.5g四氢吡咯，在3小时滴加完成；滴加完毕后继续搅拌，搅拌速度为200r/min，整个反应过程控制温度在45℃，反应时间控制在3小时。冷却结晶，过滤，洗涤，真空干燥。得到产品393.1g，酸值332mgKOH/g，产率94.9％。实施例4N,N-二乙基-十二烯基琥珀酰胺酸制备方法，化学反应式如下：具体步骤如下：将133.2g十二烯基琥珀酸酐与200ml乙酸乙酯，0.05g对羟基苯甲醚加入250ml三口烧瓶启动搅拌器，搅拌速度控制在300r/min；搅拌形成均一稳定溶液后，升温至40℃，通过恒压漏斗滴加36.5g二乙胺，在2小时滴加完成；滴加完毕后继续搅拌，搅拌速度为50r/min，整个反应过程控制温度在25～30℃间，反应时间控制在3.5小时。先用5mol/L的盐酸洗涤反应液，萃取，干燥，蒸馏得到淡黄色粘稠液体152g，酸值170mg/gKOH,收率90％。实施例5实施例1制备的(Z)-4-马来单酰吗啉酸的聚合过程。(1)、(Z)-4-马来单酰吗啉酸单体自反应化合物，(Z)-4-马来单酰吗啉酸单体的羧基与环氧基在乙醇、三乙醇胺条件下反应合成含有两个碳碳双键的化合物，其反应方程式如下：(2)、(Z)-4-马来单酰吗啉酸单体聚合物制备方法，其聚合方程式如下：(Z)-4-马来单酰吗啉酸单体及其聚合物或其衍生聚合物同时含有羧基、吗啉基、酰胺基等极性基团，这给它的聚合物带来了良好的水溶性，可以作为聚羧酸型阻垢剂。实施例6(Z)-4-马来单酰吗啉酸单体与N-丙烯酰吗啉单体的聚合物，其聚合方程式如下：(Z)-4-马来单酰吗啉酸单体与N-丙烯酰吗啉单体聚合物可以增强聚合涂膜的金属附着力，具有在涂料方面应用的前景。