一种对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的制备方法与流程

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的制备方法。

背景技术

对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的应用广泛。可作为水质处理剂；同时也是一种优异的聚丙烯酰胺分子功能调节剂，还是一种优异的抗盐单体，对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠可广泛用于压裂或驱油用聚丙烯酰胺的分子结构调节剂；并且对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠还是腈纶纤维第三单体，可改善纤维的染色性能，着色牢固；对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠也可用于电镀镍光亮剂，提高金属分布能力及延展性；对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠还是油田钻井泥浆添加剂、建筑用水泥减水剂，早强剂等等。

目前，对于对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠合成方法多是采用经典的酰胺化法，采用酰氯与胺的缩合反应制备酰胺。但现有技术中制备对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的反应中需要用到甲基丙烯酰氯，甲基丙烯酰氯价格昂贵且危险性高；并且酰氯具有刺激性气味，容易产生酸性气体，对生产设备腐蚀严重。

技术实现要素：

本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种利用甲基丙烯酸和对氨基苯磺酸钠直接合成对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的方法，该合成方法避免使用危险性高的甲基丙烯酰氯，生产成本低，对设备的损耗小，并且操作简单，无需专用反应设备，可在大规模的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的制备方法，按以下反应式反应，

其反应步骤包括甲基丙烯酸、对氨基苯磺酸钠、缩合剂和碱，于-20℃-80℃下搅拌反应1-48h后，过滤、纯化，得对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠。

该反应可在-20℃-80℃进行，反应温度容易达到，当温度低于-20℃时，甲基丙烯酸和对氨基苯磺酸钠不发生反应，而当温度高于80℃，甲基丙烯酸和对氨基苯磺酸钠易发生聚合反应，降低了产物的收率。

进一步的，所述的缩合剂为dcc、dic、edc、bddc、pedc、hobt、bop、hbtu中的一种或多种。其中，dcc为n,n'-二环己基碳酰亚胺，dic为n,n-二异丙基碳二亚胺，edc为碳化二亚胺，bddc为1,3-二(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环-4-基甲基)碳二亚胺，pedc为树脂固载的碳化二亚胺，hobt为1-羟基苯并三唑，bop为六氟磷酸苯并三唑-1-氧基三(二甲氨基)磷、hbtu为o-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸酯。

进一步的，所述的溶剂为甲苯、乙苯、苯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环、乙醚、乙二醇二甲醚、乙腈、dmf、dma、dmso中的一种或多种。其中，dmf为n，n-二甲基甲酰胺、dma为n,n-二甲基乙酰胺、dmso为二甲基亚砜。

进一步的，所述碱为三乙胺、n,n-二甲基十二胺、dmap、n-甲基吗啉、四甲基乙二胺、四甲基己二胺、n,n-二甲基苯胺、四甲基胍、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铯中的一种或多种。dmap为4-二甲氨基吡啶。

进一步的，所述缩合剂为dcc、hbtu或edc，所述碱为四甲基己二胺或三乙胺，所述溶剂为dmf或甲苯。

进一步的，所述缩合剂为hobt和bop的混合物，所述碱为dmap，所述溶剂为乙腈。

进一步的，所述缩合剂为edc和dcc的混合物，所述碱为n,n-二甲基苯胺，所述溶剂为二氯甲烷。

进一步的，所述碱与所述对氨基苯磺酸钠的摩尔比为0.5:1-5:1。

进一步的，所述对氨基苯磺酸钠与所述甲基丙烯酸的摩尔比为1:1-12。

进一步的，所述对氨基苯磺酸钠与所述缩合剂的摩尔比为0.5:1-1:8。

进一步的，以质量份数计，包括将60份对氨基苯磺酸钠、110份n,n'-二环己基碳酰亚胺、70份四甲基己二胺和溶剂量的n，n-二甲基甲酰胺加入到反应釜中，搅拌均匀，再向反应釜中滴加33份甲基丙烯酸，于-20℃搅拌反应10h，过滤、洗涤，得对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠粗品，再将对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠粗品溶解在水中，乙酸乙酯洗涤水层，再向水层中滴加四氢呋喃，洗涤，真空干燥得对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠纯品。

本发明制备的对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠可用作水质处理剂、功能调节剂、抗盐单体、电镀镍光亮剂、油田钻井泥浆添加剂、建筑用水泥减水剂，早强剂等。需说明的是，在本发明中，所涉及到的试剂均为现有市售的化学试剂。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的制备方法采用甲基丙烯酸和对氨基苯磺酸钠在缩合剂的作用下直接反应，其制备流程简单，操作容易；并且避免使用酰氯作为反应原料，减少反应过程对设备的损害，降低反应的危险性，对环境友好。

附图说明

图1为本发明的实施例5的对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的氢谱图；

图2为本发明的实施例5的对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的碳谱图；

图3为本发明的实施例5的对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的液相色谱；

图4为本发明的实施例5的对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的红外谱图。

具体实施方式

本发明的实施例中，按反应式

制备对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠。

实施例1：

向反应釜中依次加入60g对氨基苯磺酸钠、110gdcc(n,n'-二环己基碳酰亚胺)、70g四甲基己二胺、250mldmf(n，n-二甲基甲酰胺)，搅拌分散；随后在-20℃下，以一定的滴加速度向反应釜中滴入33g甲基丙烯酸，并在搅拌条件下，搅拌反应10h；反应结束后，过滤反应釜中的溶液体系，洗涤、干燥得对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠粗品71g，再将得到的粗品溶解于150ml水中，水层用100ml乙酸乙酯洗涤，向洗涤后的水层中滴入300ml四氢呋喃，结晶,过滤、洗涤、真空干燥得到对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠纯品66g,收率82％。

实施例2:

向反应釜中依次加入60g对氨基苯磺酸钠、100gedc、36g三乙胺、250ml甲苯，搅拌分散；滴入33g甲基丙烯酸；在0℃下搅拌反应8h；过滤、洗涤、干燥得对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠粗品68g，粗品溶解于150ml水中，水层用100ml甲苯洗涤，水层滴入300ml丙酮结晶,过滤、洗涤、真空干燥得到对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠纯品62g，收率81％。

实施例3:

反应釜中依次加入120g对氨基苯磺酸钠、100gedc、110gdcc、100gn,n-二甲基苯胺、500ml二氯甲烷，搅拌分散后；向反应釜中滴入76g甲基丙烯酸；在10℃下搅拌反应6h；过滤反应体系、洗涤、干燥得对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠粗品138g，在将粗品溶解于250ml水中，水层用180ml甲苯洗涤，再向水层中滴入500ml乙腈结晶,过滤、洗涤、真空干燥得到对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠纯品130g，收率80％。

实施例4:

反应釜中依次加入50g对氨基苯磺酸钠、20ghobt、60gbop、53gdmap、200ml乙腈，搅拌分散；滴入40g甲基丙烯酸；-10℃搅拌反应20h；过滤、洗涤、干燥得对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠粗品61g，粗品溶解于150ml水中，水层用100ml乙酸乙酯洗涤，水层滴入300ml乙二醇二甲醚结晶,过滤、洗涤、真空干燥得到对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠纯品52g，收率78％。

实施例5:

反应釜中依次加入50g对氨基苯磺酸钠、100ghbtu、33g三乙胺、200ml甲苯，搅拌分散；滴入36g甲基丙烯酸；50℃搅拌反应4h；过滤、洗涤、干燥得对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠粗品65g，粗品溶解于150ml水中，水层用100ml甲苯洗涤，水层滴入300ml丙酮结晶,过滤、洗涤、真空干燥得到对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠纯品58g，收率86％。

通过本实施例制得的对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的核磁共振谱系为：

1hnmr(300mhz,deuteriumoxide)δ7.85(d,j＝7.0hz,2h),7.66(d,j＝7.2hz,2h),5.87(s,1h),5.64(s,1h),2.05(s,3h).

下表为附图3液相色谱的分析结果；

上述实施例1-5制备的对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠的收率在78-86％之间，具有较高的产率，从附图中还可以得出，制得的对甲基丙烯酰胺基苯磺酸钠具有较高的纯度。