[发明专利]一种催化合成N,N′-二（丙烯乙酯）己二酰胺的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及用环境友好型催化剂催化合成可用于紫外光固化的单体及其制备，具体地说是用对甲苯磺酸、对甲苯磺酸和钛酸正丁酯复合催化剂分别作为催化剂催化合成丙烯酸酯单体N,N′-二（丙烯乙酯）己二酰胺的制备方法和用途。

二、背景技术

随着环保意识的增强以及“绿色化学”的提出，在酯化反正中越来越多的学者致力于开发效益兼顾环境、促使化学工业可持续发展的新型催化剂。催化剂在工业化生产上起着加速反应进行和提高产率的重要作用。为此，要加入催化剂来加速反应进行和提高产率，其发展历程可大致分为三个层次。

第一代是液体酸催化剂。常用的液体酸催化剂有浓H₂SO₄、H₃PO₄等。作为传统酸催化剂，浓H₂SO₄具有价格便宜、催化效果好、适用范围广的特点。然而，这类酸催化剂与反应物及产物分离困难，难以回收利用，产品要经中和、水洗等多重工序，而且反应产生的废液会严重腐蚀设备，这与所倡导的“绿色化学”的大潮流相悖。且已有专利报道用浓H₂SO₄作催化剂，以N,N′-二（2-羟乙基）己二酰胺和丙烯酸为原料酯化合成N,N′-二（丙烯乙酯）己二酰胺的产率仅有4.6%。

第二代是固体酸催化剂。固体酸催化剂与液体酸催化剂相比，具有容易处理和储存、对设备无腐蚀作用、易实现生产过程的连续化、稳定性高、可消除废酸的污染等优点。相比而言，固体酸催化剂能更好地解决上述问题，具有广泛的工业应用的前景，是一种环境友好型的新型催化剂。从Walter等人首次发现了单一金属氧化物V₂O₅可以催化甲苯合成苯甲醛开始，固体酸催化剂便开始了其发展历程。随后一些简单的金属氧化物如Al₂O₃、Fe₂O₃、ZrO₂等已作为固体酸催化剂而被应用于反应中。1979年，Hino等人合成了首例型催化剂。因其具有能在较温和的条件下活化酸催化反应、易分离、副反应少、不腐蚀、可重复使用的优点，等迅速代替传统酸催化剂应用于反应中。等复合型固体超强酸催化剂的出现更成为研究的热点。由首例固体酸催化剂的发现到目前为止，被开发的固体酸大体可以分为九类：(1)固载化液体酸；(2)氧化物，包括简单氧化物和复合氧化物；(3)硫化物；(4)金属盐；(5)沸石分子筛；(6)杂多酸；(7)阳离子交换树脂；(8)天然粘土矿；(9)固体超强酸。固体酸催化剂除了具有许多优势的同时，也还存在一些急需解决的不足地方，诸如固体酸的酸强度高低不一、不能适应不同反应需要、固体酸价格较贵、单位酸量相对较少，故其用量较大，生产成本较高等。

第三代是非酸催化剂。Otton利用几种典型的有机金属化合物透彻地研究了有机金属对酯交换反应的催化机制和催化效率，发现钛酸酯类具有很高的催化活性和催化效率。且很少有关于该类催化剂的残留在生物体内毒性的研究和报道。因此，一般把有机钛酸酯作为环境友好型催化剂来应用，其代表是钛酸正丁酯。

丙烯酸酯单体是合成丙烯酸酯树脂的基础，决定着丙烯酸酯树脂的性质；同时，丙烯酸酯单体可用于光固化涂料的稀释剂使用。它不仅能溶解低聚物，调节体系的粘度，而且参与光固化过程，影响涂料的光固化速度和固化膜的各种性能；而且，丙烯酸酯单体还可以作为光固化涂料的固化剂使用，决定着涂膜的机械性能。

三、发明内容

本发明旨在提供一种催化合成N,N′-二（丙烯乙酯）己二酰胺的方法，所要解决的技术问题是遴选合适的催化剂提高N,N′-二（丙烯乙酯）己二酰胺的产率。

本发明遴选对甲苯磺酸和钛酸正丁酯作为复合催化剂，用环境友好型催化剂代替工业上酯化合成法主要采用的硫酸催化剂。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明催化合成N,N′-二（丙烯乙酯）己二酰胺的方法，其特征在于：

向装有分水器的反应器中加入N,N′-二（2-羟乙基）己二酰胺、抑制剂对苯二酚和带水剂甲苯，加热至100℃时滴加丙烯酸和催化剂，防止高温下丙烯酸自聚，然后升温至120℃回流反应8-10小时，，反应结束后冷却至室温，分离除去甲苯层，然后将得到的混合溶液用碳酸氢钠溶液调pH值7-8中和过量的丙烯酸，再依次经洗涤、无水硫酸镁干燥以及旋蒸除去残留的甲苯后即得产物；所述催化剂为对甲苯磺酸或者为对甲苯磺酸和钛酸正丁酯；