[发明专利]一种N-乙烯基烷基酰胺的制备方法

说明书

本发明涉及乙烯基化合物生产技术领域，尤其涉及一种N‑乙烯基烷基酰胺的制备方法。所述制备方法包括：A)在复合碱性催化剂的作用下，将乙醛和烷基酰胺进行反应，得到的N‑羟乙基烷基酰胺与酸酐进行酯化反应，得到酯类化合物；所述复合碱性催化剂包括无机碱和胺类化合物；B)将所述酯类化合物经中温裂解后，减压精馏得到N‑乙烯基烷基酰胺。发明人经研究发现，同时采用无机碱和胺类化合物作为催化剂，可显著降低N‑羟乙基烷基酰胺与酸酐反应所需碱性催化剂的用量，同时降低后续的裂解反应所需的温度，使反应体系更加趋于温和，在节约能耗的同时可显著提高反应产物的收率和纯度。

技术领域

本发明涉及乙烯基化合物生产技术领域，尤其涉及一种N-乙烯基烷基酰胺的制备方法。

背景技术

N-乙烯基烷基酰胺是一种重要的功能性乙烯基化合物，其聚合产物经水解后可形成聚乙烯胺。作为一种氨基直接连接在碳氢骨架上的水溶性高分子，聚乙烯胺具有最高的单位阳离子电荷密度，目前已经在造纸化学品及水处理市场广泛应用。同时，由于该聚合物较低的细胞毒性，在生物医药领域是聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮等的完美替代品。

由于乙烯胺单体不能稳定存在，N-乙烯基烷基酰胺是用于合成聚乙烯胺的优选单体。目前，N-乙烯基烷基酰胺的合成技术全世界仅有巴斯夫与三菱化学两家掌握，鉴于我国作为全球最大的造纸及水处理市场，有必要开发N-乙烯基烷基酰胺单体新的合成路线，解决聚乙烯胺产品的单体来源问题。

巴斯夫公司采用的如下工艺合成了N-乙烯基甲基酰胺：利用氰化氢与乙醛反应，然后甲酰胺化，形成氰乙基甲酰胺，然后将其裂解得到NVF。该反应过程中需要使用有剧毒性和燃爆危险性的氰化氢。三菱化学采用的如下工艺合成了N-乙烯基甲基酰胺：利用乙醛与甲酰胺反应生产羟乙基甲酰胺，然后与甲醇反应生产甲氧乙基甲酰胺，最后经高温裂解得到NVF。该工艺由于裂解效率问题，所得产物收率及纯度均较低。

针对现有技术的不足，国内外对N-乙烯基烷基酰胺的合成进行了诸多尝试。美国匹兹堡大学在专利CN1678565中公开了一种利用羟乙基甲酰胺与酸酐反应生成酯，然后高温裂解的方法制备N-乙烯基甲酰胺的方法。该反应体系中羟乙基甲酰胺与酸酐反应需要使用接近羟乙基甲酰胺化学剂量的碱作为催化剂，这为后续产物的分离纯化带来困难。同时，后续的裂解反应通常需要较高的温度(150℃)才能生成N-乙烯基甲酰胺，而N-乙烯基甲酰胺是一种热敏性物质，高温条件下处理会急剧降低反应的收率。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种N-乙烯基烷基酰胺的制备方法，产物收率和纯度均较高，且制备方法绿色环保。

本发明提供了一种N-乙烯基烷基酰胺的制备方法，包括以下步骤：

A)在复合碱性催化剂的作用下，将乙醛和烷基酰胺进行反应，得到的N-羟乙基烷基酰胺与酸酐进行酯化反应，得到酯类化合物；

所述复合碱性催化剂包括无机碱和胺类化合物；

B)将所述酯类化合物经中温裂解后，减压精馏得到N-乙烯基烷基酰胺。

优选的，所述无机碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、无水碳酸钾、无水碳酸钠、磷酸钠和磷酸钾中的一种或几种。

优选的，所述胺类化合物包括脂肪胺或芳香胺；

所述脂肪胺包括甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、丙二胺或戊二胺；

所述芳香胺包括苄胺、苯胺、对甲苯胺、对氯苯胺、对硝基苯胺或二苯胺；

所述复合碱性催化剂中，胺类化合物的质量含量为20％～30％。

优选的，所述烷基酰胺选自甲酰胺、乙酰胺或丙酰胺。

优选的，在复合碱性催化剂的作用下，将乙醛和烷基酰胺进行反应具体包括：