[发明专利]一种双环化合物1,2-双（2,6-二氧-4-吗啉基）乙烷的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双环化合物1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的合成方法。

背景技术

环氧树脂作为胶黏剂使用时，在固化过程一般会发生体积收缩，收缩率高达5％，这对复合材料而言无疑是一个致命的威胁。环氧树脂发生体积的收缩的过程会产生内应力，导致交接接头脱落，降低环氧树脂粘合剂的粘接强度，这在一定程度上限制了环氧树脂的应用。减小乃至消除环氧树脂固化过程产生因体积收缩而产生的内应力是提高环氧树脂性能的一个重要指标。

膨胀单体在理论上和实验阶段在一定程度上能够降低甚至消除环氧树脂过程的体积收缩，如1，4，6-三氧螺[4，4]壬烷、1，5，7，11-四氧杂螺环[5，5]十一烷和1，4，6-三氧杂螺环[4，6]十一烷，但膨胀单体有较大的局限性，如成本高，用量大，实际操作困难等，很大程度上限制了其实际应用。本发明从环氧树脂固化剂着手，研发一种新型具有膨胀效果的固化剂1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的合成方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种双环化合物1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的合成方法，反应条件温和，产物纯度高，简单易操作。

本发明为了解决上述问题而提出的技术方案为：

双环化合物1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷，它的分子式为C₁₀N₂O₆H₁₂，结构式为

上述双环化合物1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的合成方法，分为两步：

(1)在惰性气体存在下，乙二胺四乙酸和乙酸酐脱水生成1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷粗产物；

(2)将步骤(1)得到的粗产物溶解于乙酸酸酐中，然后进行重结晶、抽滤、干燥，即得到1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷产物。

按上述方案，所述步骤(2)中抽滤后还包括洗涤，洗涤后再进行抽滤并干燥。所述洗涤采用溶剂乙醚洗涤抽滤的产物，所述乙醚与乙酸酐的体积比为1:2～1:4。

按上述方案，所述乙二胺四乙酸与乙酸酐摩尔比为1:8～1:10。

按上述方案，所述惰性气体为氮气、氩气等。

按上述方案，所述脱水的反应温度为70～100℃，反应时间为24～30h。

上述双环化合物1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的合成方法，具体步骤如下：

(1)将乙二胺四乙酸和乙酸酐按照摩尔比为1:8～1:10混合，通入惰性气体，在70～100℃恒温水浴搅拌反应24-30h，然后冷却至室温，分离出固体产物，即得到1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的粗产物；

2)将粗产物溶解于乙酸酐中，经间歇振荡后进行抽滤，重复上述步骤，将抽滤后的产品用乙醚洗涤后再进行抽滤干燥，得到1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷产物；或者省略乙醚洗涤的步骤，得到1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷产物。

本发明所述化学反应方程式如下：

与现有1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的合成方法相比，其优点在于：

(1)本发明在合成1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷过程中，反应条件温和，产物纯度高，简单易操作，成本低，适合较大规模生产；

(2)本发明所述合成方法中，乙酸酐在反应过程中既是脱水剂，又是溶剂，后续处理简单方面可靠；

(3)本发明用乙酸酐提纯1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷，能够保持1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的活性，若用乙醚提纯处理，1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷在干燥所需要的时间短，但固化环氧树脂的所需要的时间长。

本发明所合成的1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷是一种对称度较高的含氮、氧的多元双环化合物，可用作环氧树脂的固化剂，其酸酐结构在在固化环氧树脂过程中发生开环聚合，产生一定的体积膨胀，在一定程度上能够减小乃至消除环氧树脂固化体系的体积收缩，解决环氧树脂固化体系体积收缩问题。

附图说明

图1为实施例1中乙二胺四乙酸和产物1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷的红外光谱图，其中a-乙二胺四乙酸，b-1,2-双(2,6-二氧-4-吗啉基)乙烷。