Способ получения n-алкил(алкил)акриламидов

Способ получения n-алкил(алкил)акриламидов

Реферат

Предпосылки настоящего изобретения

Настоящее раскрытие в основном касается N-алкил(алкил) акриламидов. Более конкретно, настоящее раскрытие касается способов получения N-алкил(алкил)акриламидов, а также применения N-алкил (алкил)акриламидов.

В присутствии нуклефилов, таких как амины, гидроксиды, алкоксиды и т.д. ангидриды представляют собой сравнительно реакционноспособные соединения Реакции акриловых ангидридов и (мет)акриловых ангидридов с нуклеофилами (типа амина) приводят к соответствующей акриловой или (мет)акриловой кислоте, и к последующему продукту нуклеофильного присоединения в виде другого мономера. Получаемые в результате N-алкил(алкил)акриламиды могут быть пригодны в качестве «строительных блоков» для полимерных ингибиторов.

Тем не менее, эти реакции могут иметь определенные осложнения, которые связаны с очисткой конечных продуктов и с контролем над побочными реакциями.

Краткое содержание настоящего изобретения 1

Настоящее раскрытие касается способа получения N-алкил(алкил) акриламидов. В своем основном варианте настоящее раскрытие обеспечивает способ получения N-алкил(алкил)акриламида. Указанный способ включает обеспечение водного раствора, содержащего N-алкиламин, а также добавление к полученному водному раствору основания и (алкил)акрилового ангидрида для того, чтобы получить осажденный N-алкил(алкил) акриламид.

В одном варианте указанный способ включает также фильтрование полученного водного раствора для удаления из него осажденного (алкил)акриламида. Осажденный и отфильтрованный N-алкил(алкил) акриламид можно затем промыть в целях удаления из него все примеси.

В одном варианте настоящего изобретения удаленная примесь в основном представляет собой сопродукт соли (алкил)акриловой кислоты.

В одном варианте настоящего изобретения (алкил)акриловый ангидрид и основание вводят в водный раствор при температуре ниже приблизительно 30°C.

В одном варианте настоящего изобретения N-алкиламин включает соединение, имеющее формулу H₂N(R), в которой R представляет собой алкильную группу, типа линейного углеводорода, содержащего от 1 до 8 звеньев углерода, или разветвленный углеводород, содержащий от 1 до 8 звеньев углерода.

В одном варианте настоящего изобретения алкильная группа, содержащая R, включает гетероатом, представляющий собой кислород, серу или некоторую их комбинацию.

В одном варианте настоящего изобретения N-алкиламин представляет собой метиламин, этиламин, 1-пропиламин, 2-пропиламин (изопропиламин), 1-бутиламин, 2-бутиламин, 1-метил-1-пропиламин, 2-метил-1-пропиламин или некоторую их комбинацию.

В одном варианте настоящего изобретения указанный (алкил) акриловый ангидрид представляет собой ди(алкил)акриловый ангидрид.

В одном варианте настоящего изобретения указанное основание представляет собой гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония или некоторую их комбинацию.

В одном варианте настоящего изобретения указанный осажденный N-алкил (алкил) акриламид имеет следующую структуру:

в которой R выбирают из группы линейного углеводорода, содержащего от 1 до 8 звеньев углерода и из группы разветвленного углеводорода, содержащего от 1 до 8 звеньев углерода, a R' выбирают из группы, состоящей из водорода и метила.

В одном варианте настоящего изобретения R' представляет собой метил, a R представляет собой изопропил.

В другом варианте настоящее раскрытие обеспечивает способ получения N-алкил(алкил)акриламида, указанный способ включает обеспечение водного раствора, содержащего N-алкиламин а также введение в указанный водный раствор основания и некоторого количества метакрилового ангидрида для того, чтобы получить осажденный N-алкил (ал кил) акрил амид.

В одном варианте настоящего изобретения указанный способ также включает промывку осажденного и отфильтрованного N-алкил (метакриламида) для того, чтобы удалить из него все примеси.

Преимуществом настоящего раскрытия является обеспечение усовершенствованного способа получения N-алкил(алкил)акриламидов.

Другим преимуществом является обеспечение усовершенствованного способа получения N-алкил(мет)акриламидов.

Дополнительные характеристики преимущества описаны в приведенном далее детальном описании, и они будут очевидны из него.

Детальное описание

Настоящее раскрытие касается способов получения N-алкил(алкил) акриламидов, а также использования N-алкил(алкил)акриламидов. По основному варианту для того, чтобы получить К-алкил(алкил)акриламиды по реакции N-алкиламина с (алкил)акриловым ангидридом (например, с акриловым ангидридом, (мет)акриловым ангидридом) используется водный процесс. Полученные таким образом N-алкил(алкил)акриламиды обладают качеством, пригодным для их использования в последующих реакциях полимеризации свободных радикалов, а также в других аналогичных химических реакциях.

Некоторое преимущество способов получения N-алкил(алкил) акриламидов (по вариантам настоящего раскрытия) над методиками, описанными в более ранней литературе, касаются очистки указанного способа, а также контроля над побочными реакциями. Помимо этого, другое преимущество в ходе указанных реакций обеспечивается нелетучестью растворителя (например, воды). Эти реакции могут быть проведены при сравнительно низких температурах, и поэтому искомый продукт присоединения обладает преимуществом по сравнению с другими потенциальными продуктами побочных реакций (типа реакция Михаэля), которые могут происходить между аминами и акрилами при повышенных температурах.

Используемый здесь термин «алкил» обозначает одновалентную группу, полученную путем удаления одного атома водорода из неразветвленной или разветвленной цепи углеводорода, репрезентативные примеры алкильных групп включают метил, этил, н-, и изо-пропил, н-, втор-, изо- и трет-бутил, а также им подобные.

По основному варианту настоящее раскрытие обеспечивает способ получения N-алкил(алкил)акриламида. Указанный способ включает обеспечение водного раствора, содержащего N-алкиламин, и введение в указанный водный раствор основания и (алкил)акрилового ангидрида. Указанное основание и (алкил)акриловый ангидрид можно ввести в указанный водный раствор в процессе его перемешивания. Водный раствор основания и (алкил)акрилового ангидрид могут быть введены последовательно или одновременно. Или же, можно приготовить водный раствор основания и (алкил)акрилового ангидрида, а затем ввести в него N-алкиламин. Полученный мономер N-алкил(алкил)акриламида, образовавшийся по реакции между указанным амином и указанным ангидридом, может быть осажден из реакционной смеси в виде сравнительно чистого продукта.

В одном варианте настоящего изобретения в указанный водный раствор можно ввести приблизительно эквимолярные количества как (алкил)акрилового ангидрида, так и основания. Указанным основанием может быть любое пригодное основание, такое, как например, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония и им подобные. Указанный (алкил)акриловый ангидрид и указанное основание могут быть добавлены и/или смешаны в водном растворе при температуре ниже приблизительно 30°C. В другом варианте указанный (алкил)акриловый ангидрид и указанное основание добавлены в указанный водный раствор и/или смешаны с ним при температуре в диапазоне от приблизительно 20°C до приблизительно 30°C.

В одном варианте указанный способ включает также фильтрование водного раствора для удаления из него осажденного N-алкил(алкил) акриламида. Этот способ может также включать промывку осажденного и отфильтрованного N-алкил(алкил)акриламида в целях удаления из него всех примесей. Например, указанный твердый/осажденный продукт можно отфильтровать и промыть водой для того, чтобы удалить загрязняющий сопродукт любой соли (алкил) акриловой кислоты.

Указанный (алкил)акриловый ангидрид может представлять собой ди(алкил)акриловый ангидрид формулы

в которой R' представляет собой водород Н или линейный углеводород, содержащий от 1 до 8 звеньев углерода или разветвленный углеводород, содержащий от 1 до 8 звеньев углерода. В одном предпочтительном варианте указанный (алкил)акриловый ангидрид представляет собой (мет)(алкил)акриловый ангидрид (R' представляет собой H или метил), а конечный осажденный продукт представляет собой N-алкил(алкил)акриламид. Сырьевой метакриловый ангидрид для получения N-алкил (алкил)акриламидного мономера является коммерчески доступным продуктом, или же указанный мономер можно получить, используя любое количество известных процессов.

В одном варианте указанный N-алкиламин содержит соединение, имеющее общую формулу H₂N(R), в которой R представляет собой алкильную группу типа линейного углеводорода, содержащего от 1 до 8 звеньев углерода или разветвленного углеводорода, содержащего от 1 до 8 звеньев углерода. Необходимо отметить, что циклические алкильные группы представляют собой подраздел группы разветвленных углеводородов. Алкильная группа, содержащая указанный R, может включать гетероатом, которым может быть кислород и/или сера, поскольку количество атомов углерода сохраняется в пределах диапазона от 1 до 8. В одном варианте указанным N-алкиламином может быть метиламин, этиламин, 1-пропиламин, 2-пропиламин, 1-бутиламин, 1-метил-1-пропиламин, 2-метил-1-пропиламин или некоторая их комбинация.

В одном варианте указанный N-алкил(алкил)акриламид имеет следующую структуру:

в которой R выбирают из группы, включающей линейный углеводород, содержащий от 1 до 8 углеродных звеньев, a R' выбирают из группы, состоящей из водорода и метила. В одном варианте настоящего изобретения R' представляет собой метил, a R представляет собой изопропил.

В другом варианте настоящее раскрытие обеспечивает способ получения N-алкил(алкил)акриламида. Указанный способ включает обеспечение водного раствора, содержащего N-алкиламин и добавление в указанный водный раствор основания, а также некоторого количества ангидрида метакриловой кислоты в целях образования осажденного N-алкил(мет)акриламида. Указанный способ может также включать фильтрование указанного водного раствора для удаления осажденного N-алкил(мет)акриламида из водного раствора, а также промывку отфильтрованного осажденного N-алкил(мет)акриламида в целях удаления из него любых примесей.

Примеры

В качестве примера, а не ограничения, приведенные далее примеры являются иллюстрациями различных вариантов настоящего раскрытия, они иллюстрируют также эксперименты, осуществленные с N-алкил(алкил)акриламидом в соответствии с вариантами настоящего раскрытия.

Пример 1

В приведенном далее эксперименте определенные условия реакции в водном растворе были использованы для получения N-изопропилметакриламида (IPMA).

В 250 мл трехгорлую пластиковую колбу, снабженную механической мешалкой, холодильником и термопарой, добавили 32 г воды. Эту воду охладили на ледяной бане до 5-9°C, а затем при перемешивании к указанной охлажденной медленно добавляли 6 г изопропиламина.

К охлажденному и перемешиваемому раствору изопропиламина через два отдельных вакуумных шприца раздельно и одновременно добавляли: 1) метакриловый ангидрид (16,53 г; чистота 94%), и 2) водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 50 весовых процентов (8,12 г). Как указанный метакриловый ангидрид, так и раствор гидроксида натрия, добавляли в течение 1 часа, при этом температура реакции сохранялась ниже 30°C. В течение указанного времени в реакционной смеси образовался осадок. После того как все реагенты были добавлены, реакционную смесь оставили для перемешивания в течение еще одного часа, а затем содержимое реактора отфильтровали. После высушивания восстановленного твердого вещества в вакууме было получено 10,7 г продукта (IPMA). Анализом методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) было выявлено, что полученный продукт содержит 93% IPMA, 4% воды и 3% примесей.

Необходимо понимать, что квалифицированным в данной области людям должны быть очевидны различные изменения и модификации представленных и описанных здесь предпочтительных вариантов. Такие изменения и модификации можно осуществить, не отступая от сущности и границ предмета настоящего изобретения, не преуменьшая его преимуществ. Поэтому такие изменения и модификации должны быть охвачены пунктами прилагаемой формулы изобретения.

1. Способ получения N-алкил(алкил)акриламида, включающий: обеспечение водного раствора, содержащего изопропиламин; и добавление в водный раствор основания и метакрилового ангидрида для получения осажденного N-алкил(алкил)акриламида, где осажденный N-алкил(алкил)акриламид имеет следующую структуру где R¹ представляет собой метил, a R представляет собой изопропил, причем метакриловый ангидрид и основание добавляют в водный раствор при температуре, составляющей от 20°С до 30°С, причем в водный раствор добавляют эквимолярное количество метакрилового ангидрида и основания.

2. Способ по п.1, также включающий фильтрование указанного водного раствора для удаления из него осажденного N-алкил(алкил)акриламида.

3. Способ по п.1, в котором основание выбирают из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида калия, гидроксида аммония, а также их комбинаций.

4. Способ по п.2, также включающий промывку отфильтрованного N-алкил(алкил)акриламида для удаления из него всех примесей.

5. Способ по п.1, в котором основание представляет собой гидроксид натрия.

6. Способ по п.5, в котором метакриловый ангидрид и водный гидроксид натрия добавляют в водный раствор изопропиламина одновременно.

7. Способ по п.2, также включающий высушивание в вакууме осажденного и отфильтрованного N-алкил(алкил)акриламида.

8. Способ по п.7, в котором осажденный, отфильтрованный и высушенный N-алкил(алкил)акриламид согласно методу ядерного магнитного резонанса (ЯМР) выявляет продукт, содержащий 93% IPMA, 4% воды и 3% примесей.