[发明专利]一种制备N-乙烯基咔唑的方法

说明书

本发明属于N‑乙烯基咔唑的合成方法，具体的说是一种利用固体超强碱催化剂催化制备N‑乙烯基咔唑的方法。将咔唑、负载型固体超强碱催化剂和溶剂在室温下混合均匀，130～150℃加热回流反应，并连续通入乙炔气，乙炔气流速为20‑60mL/min，控制反应体系内液面有轻微气泡放出，反应7‑10h后温度降温至室温，过滤，液相再减压蒸馏，减压蒸馏温度为150‑160℃，即得N‑乙烯基咔唑。本发明操作简单，条件温和，收率较高，便于催化剂的回收利用，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于N-乙烯基咔唑的合成方法，具体的说是一种利用固体超强碱催化剂催化制备N-乙烯基咔唑的方法。

背景技术

N-乙烯基咔唑是合成聚乙烯基咔唑(简称PVK)的单体原料。PVK作为一种新型的有机光导材料,于七十年代初在一些先进国家已被广泛应用于静电复印,全息照像等先进技术中。PVK是一类经典且重要的以空穴导电为主的聚合物，用其涂制的静电复印感光板对蓝紫色图纸和色调层次较多的图像都有较好的复印效果；用其涂制的热塑全息照图片无需暗室操作就能够原位显影和重复使用；用其配制的光照自由基聚合感光材料，其感光度达到银盐材料的效果，能够进行快速摄影。此外，PVK还可做耐高温的电绝缘材料，可以经压缩成型，用做高频绝缘器材，还可以做成薄膜，用来代替云母。

将聚乙烯基咔唑和石墨烯复合制备的复合材料是一种很好的具有存储记忆效应的量子点材料，基于该复合材料的存储器件具有较低的开启电压、较高的开关电流比和良好的稳定性能。

目前，N-乙烯基咔唑的合成方法主要有下列几种：(1)咔唑钾盐和氯乙烯在高温下直接反应得N-乙烯基咔唑。(2)咔唑和1,2-二氯乙烷在碱性条件下，先生成N-(β-氯乙基)咔唑，再脱氯化氢得N-乙烯基咔唑。(3)咔唑和环氧乙烷在碱性条件下反应得N-(β-羟乙基)咔唑，它于氢氧化钾乙醇溶液中失水得N-乙烯基咔唑。(4)咔唑和乙炔直接反应合成N-乙烯基咔唑。在上述方法中，方法(2)、(3)步骤较长，产率较低。(1)(3)(4)在目前所见报道中均为高温高压反应，对设备要求较高，危险性也较大。

发明内容

本发明针对以上问题，提供一种利用固体超强碱催化剂催化制备N-乙烯基咔唑的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种制备N-乙烯基咔唑的方法，将咔唑、负载型固体超强碱催化剂和溶剂在室温下混合均匀，130～150℃加热回流反应，并连续通入乙炔气，乙炔气流速为20-60mL/min，控制反应体系内液面有轻微气泡放出，反应7-10h后温度降温至室温，过滤，液相再减压蒸馏，减压蒸馏温度为150-160℃，即得N-乙烯基咔唑。

进一步的说，将咔唑、负载型固体超强碱催化剂和溶剂在室温下混合均匀，135～140℃加热回流反应，并连续通入乙炔气，乙炔气流速为30-40mL/min，控制反应体系内液面有轻微气泡放出，反应8-9h后温度降温至室温，过滤，液相再减压蒸馏，减压蒸馏温度为154-156℃，即得N-乙烯基咔唑。

所述过滤后固体经处理后可重复使用。

所述催化剂的装样量为咔唑重量的1～10％，咔唑和溶剂的摩尔比为1:8～10。优选，所述催化剂的装样量为咔唑重量的2～5％，咔唑和溶剂的摩尔比为1:8。

所述溶剂选自吡咯烷酮，N-烷基吡咯烷酮，二甲苯，十氢萘，醇、多元醇，亚砜，二烷基乙酰胺，煤油中的任意一种或几种的混合物；其中优选为二甲苯。

所述催化剂为负载型固体超强碱催化剂，其通式为X_a(YOH)_b/S所示的负载型金属-金属氢氧化物，其中X为钠或钾元素，Y为钠或钾元素，a和b分别是X和YOH的相对原子分数，a为0.1～1.0，b为0.1～0.2，S为载体。