(2-羥基-3-烯丙氧基)丙基二乙醇胺基叔胺的合成工藝研究

盧秋曉 汪喬喬

(江西省化學(xué)工業(yè)高級技工學(xué)校，江西 南昌 330039)

前言

叔胺類化合物具有廣泛的應(yīng)用價值，是生產(chǎn)多功能兩性表面活性劑、陽離子離子表面活性劑、催化劑、壓裂液、防污涂料、生物仿酶配體和藥物等精細(xì)化工產(chǎn)品的重要中間體[1-6]。有文獻(xiàn)報道在聚羧酸減水劑分子中接枝一些含有C=C雙鍵的有機叔胺、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨等具有早強性能的功能性單體，使合成的聚羧酸減水劑具有良好的早強性能[7-10]。由于標(biāo)題化合物分子中不僅含有叔胺結(jié)構(gòu)單元，而且標(biāo)題化合物分子中還含有C=C雙鍵，使其可以與聚乙二醇單烯丙基醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸鈉等單體共聚合成早強型聚羧酸系減水劑，因此標(biāo)題化合物是一種具有很好應(yīng)用前景的重要精細(xì)化工中間體。關(guān)于標(biāo)題化合物的合成未見報道，本文以二乙醇胺和烯丙基縮水甘油醚為原料制備標(biāo)題化合物。本方法具有合成工藝條件溫和、操作簡單、產(chǎn)率高等優(yōu)點，為產(chǎn)品的工業(yè)化及其應(yīng)用研究奠定了基礎(chǔ)。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

NICOLET 380型紅外光譜儀，美國Thermo公司；Avance DPX-300 MHz型核磁共振儀，瑞士Bruker公司；DF101Z型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，邦西儀器科技(上海)有限公司；EL-204型電子天平，梅特勒-托利多公司；SHB-ⅢS循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠。

二乙醇胺，分析純，上海達(dá)瑞精細(xì)化學(xué)品有限公司；烯丙基縮水甘油醚，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；乙醇，分析純，江蘇強生功能化學(xué)股份有限公司；溴化鉀，光譜純，薩恩化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

在裝有攪拌磁子、恒壓滴液漏斗、N2導(dǎo)氣管、冷凝回流裝置以及溫度計的150mL四口燒瓶中，加入31.81g(0.3mol)二乙醇胺和20g去離子水，通N2，在攪拌下加熱至55℃。稱取計量的烯丙基縮水甘油醚置于50mL恒壓滴液漏斗中，并將其在2h內(nèi)滴加到反應(yīng)體系中，滴加完畢后繼續(xù)恒溫55℃反應(yīng)2h。反應(yīng)完畢，將所得溶液進(jìn)行減壓蒸餾(旋蒸)，去除大部分水和過量的烯丙基縮水甘油醚，再加入乙醇三次(每次20mL乙醇)，旋蒸出水、殘余烯丙基縮水甘油醚和溶劑乙醇，然后回收乙醇，即得到無色透明粘稠液體標(biāo)題化合物(AGE-DEA)。標(biāo)題化合物的合成路線如下所示。

式 標(biāo)題化合物的合成路線

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 反應(yīng)溫度對實驗的影響

在在相同反應(yīng)條件，原料物質(zhì)的量比為n(二乙醇胺)：n(烯丙基縮水甘油醚)=1.00：1.05，反應(yīng)時間4h下，改變反應(yīng)溫度，反應(yīng)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)收率先增大后略減小，當(dāng)反應(yīng)溫度為55℃時，反應(yīng)收率到達(dá)最大值，故反應(yīng)溫度應(yīng)控制在55℃為宜，此時反應(yīng)收率為99.41%。

圖1 反應(yīng)溫度對反應(yīng)收率的影響 圖2 反應(yīng)時間對反應(yīng)收率的影響

2.1.2 反應(yīng)時間對實驗的影響

在相同反應(yīng)條件，原料物質(zhì)的量比為n(二乙醇胺)：n(烯丙基縮水甘油醚)=1.00：1.05，反應(yīng)溫度55℃下，改變反應(yīng)時間，反應(yīng)結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，隨著反應(yīng)時間的延長，反應(yīng)收率先增大后趨于穩(wěn)定，當(dāng)反應(yīng)時間為4h時，反應(yīng)收率到達(dá)最大值，故反應(yīng)時間應(yīng)控制在4h為宜，此時反應(yīng)收率為99.41%。

2.1.3 原料物質(zhì)的量比對實驗的影響

在相同反應(yīng)條件反應(yīng)溫度55℃，反應(yīng)時間4h下，改變原料的物質(zhì)的量比，實驗結(jié)果如表1所示。

表1 原料物質(zhì)的量比對反應(yīng)收率的影響

從表1可以看出，當(dāng)原料的物質(zhì)的量比為n(二乙醇胺)：n(烯丙基縮水甘油醚)=1.00：1.05時，檢測顯示二乙醇胺已全部反應(yīng)完畢，隨后增加烯丙基縮水甘油醚的用量，反應(yīng)收率趨于穩(wěn)定，故原料的最佳物質(zhì)的量比為n(二乙醇胺)：n(烯丙基縮水甘油醚)=1.00：1.05，此時反應(yīng)收率為99.41%。

2.2 結(jié)構(gòu)表征

(2-羥基-3-烯丙氧基)丙基二乙醇胺基叔胺(AGE-DEA)的FT-IR譜圖如圖3所示。

圖3 AGE-DEA的FT-IR譜圖

由圖3可知，1647 cm-1是C=C的吸收峰，920 cm-1處環(huán)氧環(huán)基的C-O的吸收峰消失，而在3473 cm-1處出現(xiàn)了-OH的伸縮振動吸收峰，證明烯丙基縮水甘油醚與二乙醇胺發(fā)生了開環(huán)反應(yīng)。

(2-羥基-3-烯丙氧基)丙基二乙醇胺基叔胺(AGE-DEA)的1H-NMR譜圖如圖4所示。

圖4 AGE-DEA的1H-NMR譜圖

由圖4可知，化學(xué)位移5.867 ppm對應(yīng)(CH2=CH-)的氫，5.238 ppm對應(yīng)(CH2=CH-)的氫，4.042 ppm對應(yīng)(CH2=CH-CH2-O-)的氫，3.887 ppm對應(yīng)(CH2-CH-OH)的氫，3.522 ppm對應(yīng)(O-CH2-CH-OH及-CH2CH2-OH)的氫，3.351 ppm對應(yīng)(-CH2CH2-OH)的氫，2.774 ppm對應(yīng)(CH2CH2-OH及CH2-N-CH2CH2OH)上的氫，且對應(yīng)的積分符合氫原子數(shù)。由FT-IR和1H-NMR譜圖可以確定合成了標(biāo)題化合物(AGE-DEA)。

3 結(jié)論

以二乙醇胺和烯丙基縮水甘油醚為原料合成標(biāo)題化合物(AGE-DEA)。確定了最適宜的合成工藝條件：n(二乙醇胺)：n(烯丙基縮水甘油醚)=1.00：1.05；反應(yīng)溫度為55℃，反應(yīng)時間為4h，在此優(yōu)化合成工藝條件下，收率達(dá)99.41%。