[发明专利]一种利用咪唑类离子液体催化合成聚天冬氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成聚天冬氨酸的方法。

背景技术

聚天冬氨酸是阻垢分散剂更新换代产品。液相聚合方法合成聚天冬氨酸具有反应均匀，合成温度低，反应时间短，产物分子量较高等优点。但传统液相聚合使用的有机溶剂具有对L-天冬氨酸溶解性能差，自身没有催化性能，易挥发、热稳定性差等缺点。现有的采用氯铝酸型离子液体作为反应溶剂合成聚天冬氨酸，虽改善了对反应单体的溶解性以及聚合反应的催化性能，但其合成产物产率较低，仅为30％～40％，同时，由于此种离子液体与水发生反应，反应过程需严格控制，增大了产物与离子液体分离处理难度，反应温度需达到200℃以上方能得到阻垢率高的产物，难以应用此种方法对聚天冬氨酸大规模投入生产。

发明内容

本发明是要解决现有的采用氯铝酸型离子液体作为反应溶剂合成聚天冬氨酸的方法产率低，反应温度高及产物分离过程困难的技术问题，而提供一种利用咪唑类离子液体催化合成聚天冬氨酸的方法。

本发明的一种利用咪唑类离子液体催化合成聚天冬氨酸的方法按以下步骤进行：一、按咪唑类离子液体与L-天冬氨酸的质量比为1∶0.25～1.5比例称取咪唑类离子液体和L-天冬氨酸，加入到具有搅拌装置的容器中，在搅拌条件下，升温至145℃～158℃并保持0.5h～6h，得到聚琥珀酰亚胺与离子液体的混合液体；二、将步骤一得到的聚琥珀酰亚胺与离子液体的混合液体冷却至15℃～30℃，在搅拌作用下，加入去离子水，有固体析出，抽滤分离出固体，再用去离子水洗涤，得到聚琥珀酰亚胺；三、用质量浓度为10％～50％的氢氧化钠水溶液将步骤四得到的聚琥珀酰亚胺完全溶解，然后再用质量浓度为10％～50％的盐酸溶液调节pH值至3.0～3.5，再加入乙醇沉析，将得到的沉淀过滤后，再干燥，得到聚天冬氨酸；步骤一中咪唑类离子液体的阴离子为Br^-离子。

本发明采用咪唑类离子液体作为反应溶剂，其热稳定性较其他类型离子液体好；阳离子咪唑为强极性离子，阴离子Br^-能与咪唑阳离子形成稳定的离子对结构，同时亦能形成氢键结构，使离子对更加稳定，进一步增强离子液体热稳定性，解决了液相聚合体系易挥发、对环境有害等缺点。本发明中所用离子液体阴离子Br^-接受氢键的能力较强，可以与L-天冬氨酸上的羟基形成氢键，从而破坏原有组织的氢键，促进有机物溶解，使反应单体均匀溶解于溶剂中。随着温度升高，离子液体中阴离子与L-天冬氨酸羟基形成氢键的相互作用得以加强，增大了单体在反应溶剂中的溶解度，解决了液相聚合反应对单体溶解性能不够优良的缺点，有利于反应过程传质传热以及聚合反应的进行。本发明中咪唑类离子液体阴离子Br^-为吸电子基团，能够增加反应单体羧酸基团上羰基碳的碳正性，使亲核试剂氨基倾向于向羧基进攻，发生脱水缩合反应，对反应过程有催化作用，无需外加催化剂，处理过程简单，不会造成环境污染。反应温度155℃即可得到阻垢率较高的产物，较以往液相聚合反应温度降低30℃～50℃左右。本发明中所用反应介质与水不发生反应，分离过程只需加入去离子水即可将离子液体与聚合物分离，操作简单，无污染。本发明的方法聚天冬氨酸的产率为50％～70％。本发明方法制作得到的聚天冬氨酸阻垢性能优异，通过静态阻垢性能试验(GBT 16632-2008碳酸钙沉积法)可知，其阻垢率为90％～95％，与以往液相聚合方法相比，在相同条件下阻垢率可提高7％左右。

本发明可用于水处理阻垢剂聚天冬氨酸的合成。

附图说明

图1是具体实施方式十四的聚天冬氨酸的红外吸收光谱图，图中a为固相合成方法合成的聚天冬氨酸的红外吸收光谱，b为具体实施方式十四利用咪唑类离子液体合成的聚天冬氨酸的红外吸收光谱；图2是具体实施方式十四的聚天冬氨酸的核磁共振氢谱谱图，图中a为固相合成方法合成聚天冬氨酸的核磁共振氢谱谱图，b为具体实施方式十四利用咪唑类离子液体合成的聚天冬氨酸的核磁共振氢谱谱图。

具体实施方式