丙氨酸與酸酐合成酰胺化合物的方法探究

王全忠 王 筠 王小光

（周口師范學院化學系，河南 周口 466000）

酰胺化合物是一類重要的有機化工產品，廣泛應用于醫藥、染料、感光材料和農業化學等各領域[1-3]。尤其是它的均聚物和共聚物的耐熱塑性能好，能與各種熱塑性樹脂相容，無毒，是上世紀90年代頗具代表性的可用于工業化大生產的高分子耐熱改性劑，引起了廣泛重視[4]。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

電子天平，磁力加熱攪拌器，循環水式真空泵；Vario ELⅢ型元素分析儀，AVATAR360型紅外光譜，X6A型精密顯微熔點測定儀。

丁二酸酐（SA），氨基丙酸（Ala），四氫呋喃（THF），均分析純。

1.2 反應設計路線

反應方程式為：

1.3 實驗方法

在250 mL三頸瓶中加8.91 g Ala和11.72 g SA，再加入120 mL的THF，35℃下磁力攪拌器攪拌5h，得到白色懸濁液，冷卻，抽濾并真空干燥，得到白色的粗產品，重結晶后，再用甲醇和乙醚體積比為1:1的混合溶劑洗滌粗產品，得到白色粉末。

2 結果與討論

2.1 反應時間的影響

在32℃反應溫度下、SA和Ala的摩爾比為1.20:1，反應時間分別為2～8 h時，得到如圖1數據。

由圖1可知，反應時間小于5 h時，隨反應時間的增加，產率增加；而在大于5 h時，產率降低。若反應時間過短反應會進行的不徹底，若反應時間過長，會有一系列的副產物生成，都會致使產物的產率降低。因此反應時間為5 h時產物的收率最高。

2.2 溶劑的影響

反應溶劑對產物有一定的影響，既要求溶劑把水帶出，又要求有適宜的溫度，即在不發生任何副反應的前提下完全反應。因此，溶劑的種類也會影響到產率的高低。實驗選用冰乙酸和THF作溶劑，在其他反應條件相同的條件下進而探索對產率的影響，結果如圖2所示。

由圖2可知，當用THF作溶劑時，得到的產率遠大于冰乙酸做溶劑，從而說明THF是該反應較好的溶劑。

2.3 反應溫度的影響

在相同的反應條件下，分別選擇了反應溫度為30、33、36、40、43、46 ℃進行實驗時，結果如圖 3 所示。

由圖3可知，在一定的反應條件下，隨反應溫度增加，反應產物的收率逐漸增大，當溫度達40℃時，收率最大。若繼續升高溫度，收率會降低。這是體系隨著反應溫度的升高，會進一步生成酸酐或者生成酰亞胺化合物[6]。

2.4 原料配比的影響

該反應原料的配比對產率的影響極大，在反應中適當增加酸酐的量，有利于產物收率的提高[5]。在其他條件較佳時相同的反應條件下，探索了不同配比對產物收率的影響，結果如表1。

表1 不同原料配比對產物收率的影響Tab1 The effect of different molar ratio of raw materials on the yield of product

由表1可知，當原料配比為1.21:1時，產率最高，繼續增加SA的用量，產品收率會降低，因為過量的SA會促使副反應的發生。

2.5 產物表征

2.5.1 元素分析

用元素分析儀對產物分別進行了分析，結果C、H、N 的質量分數分別為 44.54、5.94、7.31，而理論值分別為44.44、5.82、7.41，較為接近說明合成的產物就是目標產物。

所測元素含量與理論值有所偏差，是因為有機反應往往反應不完全，且伴隨有副反應的發生，提純分離不完全，產物純度不是100%。副反應一部分會生成環狀酰亞胺化合物，酰亞胺與酰胺性質相似，難以分離，從而導致了理論值與實際值的偏差。

2.5.2 紅外光譜分析

用紅外光譜儀收集4 000～400 cm-1的數據。IR：3 030 cm-1（N—H 鍵的伸縮振動），1 714 cm-1（C=O伸縮振動吸收強峰），3 417.25/3 111.12 cm-1（酰胺鍵），1 690～1 630 cm-1（酰胺鍵的 C=O 吸收峰），2 913.88（C—H 鍵伸縮振動吸收峰），1 107 cm-1（C—N伸縮振動強峰）。由此說明，產物中已經含有了大量的目標產物中的特征峰（—NH—C=O）。

2.5.3 熔點測定

采用X6A型精密顯微熔點測定儀測得N-馬來酰-L-谷氨酸的熔程為148～150℃；BOC-L-谷氨酸的熔程為111～113℃，可以看出產物的熔程較短，與文獻報道的基本吻合，從而說明了產物的純度高[7]。但是仍有一定誤差，是產物閉環生成酰亞胺或由于其他原因生成少量的副產物。

3 結論

由Ala與SA反應生成酰胺化合物的反應很容易進一步反應生成酰亞胺化合物，進而減少酰胺化合物的產率，只有探索出最佳的反應條件才能提高產物的產率。實驗探索了Ala與SA反應生成酰胺化合物的適宜條件，結果表明，SA和Ala適宜的單體摩爾比為1.21:1，THF為反應溶劑，反應溫度定為40℃，反應時間為5 h，此時得到產物的產率最大為45.58%。

[1]孟季茹,梁國正,趙磊,等.繼茹合物是合成酰亞胺的必備中間體.高性能樹脂基體的研究進展[J].材料導報,2001,15(6):55-57.

[2]徐曉波,盧彥兵,譚琳,等.含活性基團馬來西酰亞胺的RAFT聚合[J].湖南大學學報:自然科學版,2008,11(1):55-59.

[3]于春影,李春喜,王超,等.馬來酰亞胺類殺菌劑的制備與性能評價[J].工業水處理,2004,24(7):36-39.

[4]單國榮,翁志學.N-取代馬來酰亞胺型高分子耐熱改性劑的研究進展[J].高分子材料,1996,15(2):36-39.

[5]胡生.耐熱改性劑PIM的研制[J].廣東化工,1998,8(3):27-28,30.

[6]Ranogajec F,Fles D D,Hace D.Copolymeriza-tion of αmethylsyrene with N-alkylmeimides[J].Polym Bull,1992,28:319-324.

[7]Jiang X L,Tai H Y.Kinetics for copolymerization of methyl methacrylate with N-cyclohexylmaleimides[J].Journal of Applied Polymer Science,1999,74:1293-1297.