本发明涉及一种新型工业助剂n-乙基邻苯二甲酰亚胺的合成方法。
背景技术：
n-乙基邻苯二甲酰亚胺，分子结构式为：
n-乙基邻苯二甲酰亚胺，又名n-乙基酞酰亚胺，是n-取代烷基邻苯二甲酰亚胺的一种。主要用作工业助剂应用于纺织、印染、化妆品、油墨等工业领域。国内外商品为epi。n-乙基邻苯二甲酰亚胺(epi)为目前欧盟reach认可的无毒环保型工业助剂。广泛应用于纺织、印染、化妆品、油墨等工业领域。n-乙基邻苯二甲酰亚胺作为分散染料的载体应用于印染行业，具有无毒、改善生产环境、简化染色工艺等优势，因而广泛应用于涤纶、氨纶、腈纶及棉麻等各种织物染色过程中。它对绝大多数分散染料起到增溶、助溶效果，从而降低分散染料上染涤纶的活化能，提高上染率，达到低温染色的目的，尤其适用于不耐高温的纤维织物染整过程。由于其与分散染料出色的混溶性能，使用本品可以提高同等温度下分散染料的上染百分率，因而节约大量染料，并同时减少染色废水的排放。另外，n-乙基邻苯二甲酰亚胺作为内增塑剂也在油墨、化妆品、指甲油等行业中被大量使用。
目前n-乙基邻苯二甲酰亚胺的合成方法主要以邻苯二甲酰亚胺钾盐和溴乙烷为反应底物进行缩合反应，反应结束后，回收未反应的溴乙烷，再重结晶得到产品。两种底物价格昂贵，生产成本满足不了最终产品作为价廉工业助剂而大量使用。后处理工艺复杂，三废多，生产成本居高不下。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种工业助剂n-乙基邻苯二甲酰亚胺的合成方法，该方法采用的邻苯二甲酰亚胺、乙烯均为价廉易得的基础化工原料，并具有反应条件温和、无三废产生、生产成本低的优势。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种工业助剂n-乙基邻苯二甲酰亚胺的合成方法，该化合物分子结构式为：
所述合成方法是以邻苯二甲酰亚胺和乙烯为主要反应底物，在引发剂条件下进行自由基加成反应，得到n-乙基邻苯二甲酰亚胺，反应底物中邻苯二甲酰亚胺与乙烯的摩尔比为1:1-1:3，所述引发剂为有机过氧化物，有机过氧化物引发剂的用量是邻苯二甲酰亚胺质量的5-10％，反应温度为50到100℃之间，反应时间为3-5小时。
进一步地，所述有机过氧化物引发条件下，先通过ph调节剂将反应体系ph值调到7.5-8.5之间，再进行自由基加成反应。
进一步地，所述ph调节剂为2％邻苯二甲酰亚胺钾的乙腈溶液。
进一步地，所述有机过氧化物为过氧化苯甲酰或过氧化二叔丁基。
进一步地，在有机过氧化物引发加成反应条件下的反应温度是50℃-100℃。
进一步地，所述自由基加成反应要在溶剂中进行。
进一步地，所述溶剂是乙腈、丙酮或四氯化碳，乙腈、丙酮或四氯化碳的质量是邻苯二甲酰亚胺质量的2-10倍。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明以邻苯二甲酰亚胺和乙烯在有机溶剂中，以引发剂引发自由基加成反应，从而得到最终产品。此工艺避免了传统工艺在合成过程中采用的高价原料，复杂后处理工艺，同时也做到了从工艺上就实现了零排放，达到清洁生产的目的。
具体实施方式
下面结合实例的具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种工业助剂n-乙基邻苯二甲酰亚胺的合成方法，该化合物分子结构式为：
所述合成方法是以邻苯二甲酰亚胺和乙烯为主要反应底物，在引发剂条件下进行自由基加成反应，得到n-乙基邻苯二甲酰亚胺。反应温度为50到100℃之间，反应时间为3-5小时。
反应底物中邻苯二甲酰亚胺与乙烯的摩尔比为1:1-1:3。
引发剂为有机过氧化物，有机过氧化物的用量是邻苯二甲酰亚胺质量的5-10％。
自由基加成反应要在溶剂中进行。本发明选择乙腈、丙酮或四氯化碳作为反应溶剂,乙腈、丙酮或四氯化碳的质量是邻苯二甲酰亚胺质量的2-10倍。
反应方程式如下：
邻苯二甲酰亚胺分中子n—h键中氢原子由于在它的β位接有两个羰基，故氢原子较为活泼，易被夺走从而形成较为稳定的亚胺自由基，进而进行加成反应。反应历程上，亚胺自由基为链的传递者。从反应历程来看，由于亚胺自由基是反应的传递者，故原理上反应底物的投料比应是邻苯二甲亚胺过量。但从实际操作来看，由于乙烯价格便宜，且易与产物分离，故实际投料比为乙烯过量。邻苯二甲酰亚胺与1-丁烯的最佳摩尔比为1:1-1:3。
由于本反应为自由基加成反应，所用有机溶剂的选择应从非质子、极性低两个角度来选择，通常选用甲苯、四氯化碳等溶剂。乙烯在大多数有机溶剂中均有很好的溶解性，但邻苯二甲酰亚胺在这类溶剂中的溶解性不好，考虑到邻苯二甲酰亚胺的溶解性，本发明选择了丙酮、四氯化碳和极性稍强的乙腈为反应溶剂。从溶解性看，丙酮和乙腈的用量小于四氯化碳。有机溶剂的用量为邻苯二甲酰亚胺质量的2-10倍为最佳用量。
本发明最关键的一步为邻苯二甲酰亚胺自由基的生成。反应体系的ph值直接影响亚胺自由基的生成。邻苯二甲酰亚胺溶于溶剂后ph为6-6.5，n—h键较为稳定，反应难以进行。试验证明，当用碱性试剂调节ph为7.5-8.5后，亚胺自由基容易生成，反应可以顺利进行。考虑到邻苯二甲酰亚胺钾盐在乙腈、丙酮和四氯化碳中有一定的溶解度，故选用2％的邻苯二甲酰亚胺钾的乙腈溶液作为ph调节试剂。在ph值为7.5-8.5条件引发反应，反应温度为50到100℃之间。反应时间为3-5小时。
当本发明采用催化剂引发自由基生成时，常用的过氧有机化物催化剂有过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基。有机过氧化物的用量是邻苯二甲酰亚胺质量的5-10％。。
具体操作时，首先将邻苯二甲酰亚胺和溶剂投入到反应器中，搅拌溶解透明后，加入ph调节试剂和催化剂。搅拌下通入乙烯，在反应温度下保温反应一定的时间。反应结束后，用氮气赶尽乙烯后，将反应液倒出，蒸馏出部分有机溶剂后，冷却过滤出ph调节剂和催化剂。滤液再真空脱溶，得到n-乙基邻苯二甲酰亚胺。常温下为浅黄色固体，熔点在75-80℃之间。
实施例1
在500ml的不锈钢磁力搅拌高压釜内加入100g(0.68mol)邻苯二甲酰亚胺、20ml质量比为2％的邻苯二甲酰亚胺钾的乙腈溶液、250ml乙腈及5g过氧化苯甲酰，封闭反应釜。用氮气置换釜内空气后开始搅拌升温。
当温度升到50℃时，此时通入乙烯气体。伴随着乙烯的通入，釜内温度逐渐上升。调节乙烯的通入速度，控制釜内温度不超过100℃。当通入乙烯的量达到35g时，停止通入乙烯。在100℃下保温3小时。保温结束后，用氮气置换釜内气体后，将液体反应液倒出。转移到旋转蒸发器中。
常压蒸馏乙腈，当蒸出170ml馏出液后，停止蒸馏。冷却至70℃，趁热过滤出邻苯二甲酰亚胺钾及过氧化苯甲酰，滤液再转移至旋转蒸发器。改用高真空负压蒸馏。油浴温度110℃下保持20分钟即可认为脱溶结束。趁热倒出，得到113g浅黄色固体，熔点在76-78℃之间，液相色谱含量为97.25％，收率为94.96％。
实施例2
在500ml的不锈钢磁力搅拌高压釜内加入100g(0.68mol)邻苯二甲酰亚胺、20ml质量比为2％的邻苯二甲酰亚胺钾的乙腈溶液、250ml乙腈及10g过氧化二叔丁基，封闭反应釜。用氮气置换釜内空气后开始搅拌升温。
当温度升到50℃时，此时通入乙烯气体。伴随着乙烯的通入，釜内温度逐渐上升。调节乙烯的通入速度，控制釜内温度不超过85℃。当通入乙烯的量达到35g时，停止通入乙烯。在85℃下保温5小时。保温结束后，用氮气置换釜内气体后，将液体反应液倒出。转移到旋转蒸发器中。
常压蒸馏乙腈，当蒸出170ml馏出液后，停止蒸馏。冷却至70℃，趁热过滤出邻苯二甲酰亚胺钾及过氧化苯甲酰，滤液再转移至旋转蒸发器。改用高真空负压蒸馏。油浴温度110℃下保持20分钟即可认为脱溶结束。趁热倒出，得到115.5g浅黄色固体，熔点为77.3-78.8℃，液相色谱含量为98.57％，收率为97.05％。
实施例3
在500ml的不锈钢磁力搅拌高压釜内加入100g(0.68mol)邻苯二甲酰亚胺、30ml质量比为2％的邻苯二甲酰亚胺钾的乙腈溶液、250ml丙酮及8g过氧化二叔丁基，封闭反应釜。用氮气置换釜内空气后开始搅拌。
常温下通入乙烯气体。伴随着乙烯的通入，釜内温度逐渐上升。调节乙烯的通入速度，控制釜内温度不超过50℃。当通入乙烯的量达到35g时，停止通入乙烯。在50℃下保温5小时。保温结束后，用氮气置换釜内气体后，将液体反应液倒出。转移到旋转蒸发器中。
常压蒸馏乙腈和丙酮，当蒸出190ml馏出液后，停止蒸馏。冷却至70℃，趁热过滤出邻苯二甲酰亚胺钾及过氧化苯甲酰，滤液再转移至旋转蒸发器。改用高真空负压蒸馏。油浴温度110℃下保持20分钟即可认为脱溶结束。趁热倒出，得到108.2g桔黄色固体，熔点为81.6-90.1℃，液相色谱含量为88.10％，收率为90.09％。质谱分析，产品中的杂质是未反应的邻苯二甲酰亚胺。
实施例4
在500ml的不锈钢磁力搅拌高压釜内加入100g(0.68mol)邻苯二甲酰亚胺、30ml质量比为2％的邻苯二甲酰亚胺钾的乙腈溶液、250ml四氯化碳及10g过氧化二叔丁基，封闭反应釜。用氮气置换釜内空气后开始搅拌。
当温度升到50℃时，此时通入乙烯气体。伴随着乙烯的通入，釜内温度逐渐上升。调节乙烯的通入速度，控制釜内温度不超过100℃。当通入乙烯的量达到35g时，停止通入乙烯。在100℃下保温5小时。保温结束后，用氮气置换釜内气体后，将液体反应液倒出。转移到旋转蒸发器中。
后处理同实例1，得到114.7g黄色固体，熔点为76.9-78.3℃，液相色谱含量为98.20％，收率为96.38％。