本发明属于精细化工技术领域，涉及一种n-异冰片基丙烯酰胺的制备方法。
背景技术：
n-异冰片基丙烯酰胺，英文名n-isobornylacrylamide，是一种白色固体，由于含有碳碳双键，可作为高分子聚合的单体。独特的桥环结构使其具有很好的耐水性、热稳定性和较高的玻璃化温度，与多种树脂、溶剂、颜填料相容性好，是一种优异的功能性单体。
目前合成n-异冰片基丙烯酰胺所用的催化剂主要有如下几种类型：(ⅰ)强无机酸如硫酸；(ⅱ)有机酸如对甲苯磺酸、甲磺酸；(ⅲ)卤素如碘；(ⅳ)杂多酸如磷钨酸、磷钼酸。无机酸和有机酸催化剂存在副反应多、产物得率低、对设备腐蚀严重，后处理废水量大等缺点，而杂多酸和碘催化剂则存在成本高，后处理复杂等缺点。如何克服上述诸多缺点，选取廉价催化剂体系及理想的工艺路线是制备高纯度n-异冰片基丙烯酰胺的研究方向之一。
技术实现要素：
发明目的：针对现有书中存在的不足，本发明的目的是提供一种n-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，旨在为制备n-异冰片基丙烯酰胺提供一种成本低廉、后处理简单、具有较高催化活性和反应选择性的催化剂体系和后处理工艺，克服现有工艺的不足。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种n-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，以路易斯酸为催化剂，以莰烯为原料，在无溶剂条件下，与丙烯腈和水发生异构、耦合和水合反应，得到n-异冰片基丙烯酰胺；反应式如下：
所述的n-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，莰烯与丙烯腈的摩尔比为1:1～1:3，莰烯与水的摩尔比为1:1。
所述的n-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，所用的路易斯酸催化剂选自alcl3、zncl2、sncl4、fe2(so4)3、feso4、fecl2、fecl3、cucl2、ce(so4)2。优选为fecl3，用量为总反应物质量的8～10％。
所述的n-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，反应温度为90～120℃。
所述的n-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，反应时间为6～18h。
所述的n-异冰片基丙烯酰胺的制备方法，所述的莰烯为α-蒎烯和β-蒎烯的异构化获得。
所述的n-异冰片基丙烯酰胺的合成方法，莰烯与丙烯腈的摩尔比为1:1～1:3，莰烯与水的摩尔比为1:1；fecl3为催化剂，fecl3的量为总反应物质量的8～10％；在90～120℃下与丙烯腈和水反应6～18h；反应液经减压蒸馏回收丙烯腈后，蒸馏剩余物溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤至中性，经减压蒸馏除去乙酸乙酯后得到n-异冰片基丙烯酰胺产物。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：采用fecl3为催化剂制备n-异冰片基丙烯酰胺，反应在无溶剂条件下进行。催化剂活性高，催化效果好，产物得率达90％，反应选择性97.8％。而且，催化剂价格便宜，反应后易去除，克服了现有生产工艺所存在的催化剂价格昂贵、后处理复杂、环境污染大等缺点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8ml丙烯腈(1.938mol)和11.63gh2o预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml的四口烧瓶中，随后加入15.26gfecl3，物料在100℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤至中性，经减压蒸馏除去乙酸乙酯后得到n-异冰片基丙烯酰胺，得率73.5％，反应选择性82.3％。对制备的产物n-异冰片基丙烯酰胺进行表征，具体结果如下：1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ：6.21(dd,j＝17.0,1.6hz,1h),6.07(dd,j＝17.0,10.2hz,1h),5.59(dt,j＝10.1,3.0hz,2h),3.97(td,j＝9.0,5.1hz,1h),1.85(dd,j＝13.3,9.1hz,1h),1.72(d,j＝4.5hz,1h),1.68(dq,j＝11.8,3.9hz,1h),1.62-1.57(m,1h),1.56-1.50(m,1h),1.28(ddd,j＝12.4,9.1,3.3hz,1h),1.14(ddd,j＝11.9,9.4,4.3hz,1h),0.90(s,3h),0.82(d,j＝5.2hz,6h)。13cnmr(100mhz,cdcl3)δ：164.87,131.32,125.90,77.37,77.05,76.73,56.76,48.71,47.10,44.88,39.04,35.94,26.98,20.29,20.25,11.69。
实施例2
将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8ml丙烯腈(1.938mol)和11.63gh2o预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml的四口烧瓶中，随后加入19.07gfecl3，物料在120℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到n-异冰片基丙烯酰胺，得率90％，反应选择性97.8％。
实施例3
将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、84.5ml丙烯腈(1.292mol)和11.63gh2o预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml的四口烧瓶中，随后加入15.65gfecl3，物料在120℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到n-异冰片基丙烯酰胺，得率67.8％，反应选择性80.0％。
实施例4
将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8ml丙烯腈(1.938mol)和11.63gh2o预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml的四口烧瓶中，随后加入17.16gfecl3，物料在110℃下反应18h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到n-异冰片基丙烯酰胺，得率77.78％，反应选择性84.5％。
实施例5
将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8ml丙烯腈(1.938mol)和11.63gh2o预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml的四口烧瓶中，随后加入15..26gfecl3，物料在90℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到n-异冰片基丙烯酰胺，得率63.4％，反应选择性83.9％。
对比例1
将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8ml丙烯腈(1.938mol)和11.63gh2o预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml的四口烧瓶中，随后加入19.07g磷钨酸，物料在120℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到n-异冰片基丙烯酰胺，得率59.8％，反应选择性80.6％。
对比例2
将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8ml丙烯腈(1.938mol)和11.63gh2o预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml的四口烧瓶中，随后加入19.07g碘，物料在120℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到n-异冰片基丙烯酰胺，得率66.9％，反应选择性73.5％。
对比例3
将100.00g莰烯(纯度为88％，0.646mol)、126.8ml丙烯腈(1.938mol)和11.63gh2o预先混合后加入配有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml的四口烧瓶中，随后用恒压漏斗缓慢滴加10..4ml浓硫酸，物料在40℃下反应12h，采用气相色谱跟踪检测。将反应液减压蒸馏回收丙烯腈，剩余固体溶于乙酸乙酯中，用饱和食盐水洗涤数次，经减压蒸馏除去溶剂后得到n-异冰片基丙烯酰胺，得率40.8％，反应选择性73.5％。