[发明专利]一种利用微通道反应器连续化制备N-取代马来酰亚胺的方法

说明书

本发明属于精细化工领域，公开了一种制备N‑取代马来酰亚胺的微通道连续流反应工艺。该工艺以原料N‑取代马来酰胺酸溶于有机溶剂配制有机相，以催化剂两性离子葡聚糖溶于水配制水相，两相在微通道连续流反应器中反应制备N‑取代马来酰亚胺。该方法反应条件温和、操作简便，产品收率高、质量稳定，催化剂和溶剂可循环使用，清洁安全高效，适用于大规模工业化生产需要。

技术领域

本发明涉及制备N-取代马来酰亚胺的微通道连续流反应工艺，属于精细化工领域。

背景技术

N-取代马来酰亚胺作为共聚单体可提高ABS、PVC、PS、PMMA、SAN等树脂的耐热性和力学性能，是一类优异的高分子材料改性剂，广泛应用于特种树脂的改性，同时还用作医药、农药、染料等的原料或中间体。

N-取代马来酰亚胺的合成方法主要有乙酸酐法、活化酯或酰氯法、共沸脱水法等。乙酸酐法以乙酸酐为脱水剂，醋酸钠等无机盐催化制备N-取代马来酰亚胺；活化酯或酰氯法是将N-取代马来酰胺酸和甲醇或二氯亚砜等反应形成活化中间体，然后再催化闭环反应；共沸脱水法是以硫酸、对甲苯磺酸、磷酸等或锌/锡及其化合物为催化剂，在惰性溶剂(甲苯、二甲苯、氯苯等)沸点下进行闭环反应，生成的水通过分水装置从反应体系中分离。

以上三种方法制备N-取代马来酰亚胺各有优缺点，在以往的专利中也有报道。例如，德国西门子公司的专利DE4040995A1采用醋酐法：在丙酮中用乙酸钠作为催化剂，醋酐为脱水剂合成N-叔丁基马来酰亚胺。该方法需要大量的醋酐，不能够回收利用，生产成本高、产生废水较多，污染严重，且产品收率较低。

蔚林新材料科技股份有限公司的专利CN 107573274 B中采用酰氯法：利用氯化亚砜和N-叔丁基马来酰胺酸发生氯代反应，然后在N,N-二甲基苯胺作用下脱氯化氢闭环得到产品N-叔丁基马来酰亚胺。该方法的产品收率和纯度都很高，但中间体酰氯易被水解，对反应体系中的含水量要求很高；中和产生的氯化氢需要大量的有机碱，后处理需要水洗，产生较多的含盐废水。

湘潭大学的专利CN 1208320C采用共沸脱水法：采用无机酸、相转移剂催化体系，用苯、甲苯等溶剂对环己基马来酰胺酸共沸脱水合成N-环己基马来酰亚胺，这是工业应用较多的方法，具有较高的反应收率。但是，反应后处理需要大量的水除去酸催化剂，产生大量的酸性废水。

N-取代马来酰亚胺的合成关键步骤在于马来酰胺酸闭环形成酰亚胺，目前该步反应均在酸性条件下进行，容易发生聚合等副反应，造成产品收率低，色泽透明度差等问题。宋克东等[合成化学，2004，04，372-374.]用三乙胺部分中和浓硫酸催化环己基马来酰胺酸脱水关环合成环己基马来酰亚胺，获得了中等的收率。

综上所述，现有方法均为间歇工艺，操作复杂，成本较高，在环保和安全方面都存在一些缺陷，不利于工业化生产。为了满足市场需求，急需克服现有合成方法的缺点，开发高效清洁适合工业生产的新工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可连续化制备高收率、高纯度的N-取代马来酰亚胺的方法。

为实现本发明目的，本发明以N-取代马来酰胺酸为原料，两性离子葡聚糖为催化剂，采用微通道连续流反应工艺强化两相混合反应制备N-取代马来酰亚胺。

本发明的合成路线为：

R优选C1-6直链烷基、C3-6支链烷基、C3-6环烷基或苯基。更优选：正丁基，叔丁基，环己基，苯基。

所述方法采用微通道连续流反应工艺，包括以下步骤：

(1)巯基葡聚糖和两性离子通过巯基-烯点击反应制备两性离子葡聚糖。

(2)50-70℃下，将N-取代马来酰胺酸溶解在有机溶剂中配制一定浓度的有机相溶液，将两性离子葡聚糖溶解在水中配制一定浓度水相溶液。