Спосіб одержання n-алкіл (мет)акриламідів

Реферат: Розкрито способи одержання N-алкіл (мет)акриламідів. В основному варіанті втілення даного винаходу пропонують спосіб одержання N-алкіл (мет)акриламіду, який передбачає одержання водного розчину, який містить N-алкіламін, та додавання до водного розчину основи та ангідриду (мет)акрилової кислоти для утворення осадженого N-алкіл (мет)акриламіду. UA 105497 C2 (12) UA 105497 C2 UA 105497 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Рівень техніки Даний винахід, в основному, стосується N-алкіл (алкіл)акриламідів. Точніше, даний винахід стосується способів одержання N-алкіл (алкіл)акриламідів та застосування N-алкіл (алкіл)акриламідів. В присутності нуклеофілів, таких, як аміни, гідроксиди, алкоксиди тощо, ангідриди проявляють відносні реакційні властивості (є відносно реакційно-здатними). В результаті реакції ангідридів акрилової кислоти та ангідридів (мет)акрилової кислоти з нуклеофілом, таким, як амін, одержують відповідну акрилову або (мет)акрилову кислоту, а в якості іншого мономеру продукт послідовного нуклеофільного приєднання. Одержані N-алкіл (алкіл)акриламіди можна застосовувати в якості елементів структури для полімерного інгібітору утворення газових гідратів. Однак, під час протікання цих реакцій можуть виникати супутні проблеми, пов'язані з очищенням одержаного продукту та контролем за побічними реакціями. Суть винаходу Даний винахід стосується способів одержання N-алкіл (алкіл)акриламідів. В основному варіанті втілення даного винаходу пропонують спосіб одержання N-алкіл (алкіл)акриламіду. Спосіб передбачає одержання водного розчину, який містить N-алкіламін, та додавання до водного розчину основи та N-алкіл (алкіл)акриламіду для утворення осадженого N-алкіл (алкіл)акриламіду. У одному варіанті втілення спосіб додатково передбачає фільтрування водного розчину для видалення осадженого N-алкіл (алкіл)акриламіду з водного розчину. Профільтрований осаджений N-алкіл (алкіл)акриламід можна додатково промити для видалення домішок з Nалкіл (алкіл)акриламіду. Відповідно до варіанту втілення видалені домішки, в основному, є побічними продуктами солі (алкіл)акрилової кислоти. Відповідно до варіанту втілення ангідрид (алкіл)акрилової кислоти та основу додають до 0 водного розчину при температурі нижче приблизно 30 C. Відповідно до варіанту втілення N-алкіламін містить сполуку, формула якої H2N(R), де R алкільна група, така, як нерозгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню, або розгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню. Відповідно до варіанту втілення N-алкіламіном є метиламін, етиламін, 1-пропиламін, 2пропиламін (ізопропиламін), 1-бутиламін, 2-бутиламін, 1-метил-1-пропиламін, 2-метил-1пропиламін або їх комбінація. Відповідно до варіанту втілення ангідридом (алкіл)акрилової кислоти є ангідрид ди(алкіл)акрилової кислоти. Відповідно до варіанту втілення основою є гідроксид натрію, гідроксид калію, гідроксид амонію або їх суміш. Відповідно до варіанту втілення осаджений М-алкіл(алкіл)акриламід має наступну структуру , де R обирають з групи нерозгалуженого вуглеводню, який має від 1 до 8 одиниць водню, та розгалуженого вуглеводню, який має від 1 до 8 одиниць водню, та R' обирають з групи, до якої входять водень та метил. Відповідно до варіанту втілення R' є метилом, R - ізопропілом. У іншому варіанті втілення даний винахід пропонує спосіб одержання Малкіл(метил)акриламіду. Спосіб передбачає одержання водного розчину, який містить Nалкіламін, та додавання до водного розчину основи та певної кількості ангідриду (метил)акрилової кислоти для утворення осадженого N-алкіл (метил) акриламіду. Відповідно до варіанту втілення спосіб додатково передбачає фільтрування водного розчину для видалення осадженого N-алкіл (метил)акриламіду з водного розчину. Відповідно до варіанту втілення спосіб додатково передбачає промивання профільтрованого осадженого N-алкіл (метил)акриламіду для видалення домішок з N-алкіл (метил)акриламіду. Перевагою даного винаходу є забезпечення удосконаленого способу эдержання Малкіл(алкіл)акриламідів. Іншою перевагою даного винаходу є забезпечення удосконаленого способу эдержання Малкіл(метил)акриламідів. Додаткові особливості та переваги висвітлені у даному винаході та будуть наглядно продемонстровані у наступному розділі "Детальний опис винаходу". Детальний опис винаходу 1 UA 105497 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується способів одержання М-алкіл(алкіл)акриламідів та застосування І\Іалкіл(алкіл)акриламідів. В основному варіанті втілення застосовують водний процес для одержання М-алкіл(алкіл)акриламідів від реакції Ч-алкіламіну з ангідридом (алкіл)акрилової кислоти (наприклад, ангідридом акрилової кислоти, ангідридом (мет)акрилової кислоти. Малкіл(алкіл)акриламіди здержують в необхідній кількості для застосування у наступних реакціях полімеризації вільних радикалів та інших подібних хімічних процесах. Деякі переваги способів одержання М-алкіл(алкіл)акриламідів у варіантах зтілення даного винаходу над попередніми методиками, описаними у літературі, стосуються спрощення процесу очищення згідно способу та контролю за побічними реакціями. Більш того, нелеткість розчинника (наприклад, води) обумовлює іншу перевагу під час реакцій. Реакції можна здійснювати при відносно низьких температурах, внаслідок чого переважає бажаний продукт приєднання, а не інші можливі побічні реакції, такі, як реакції Міхаеля, які можуть виникати між амінами та акриловими при підвищених температурах. У даному описі термін "алкіл" означає одновалентну групу, одержану від прямого та розгалуженого ланцюга насиченого вуглеводню шляхом видалення эдного атому водню Відповідні алкільні групи включають метил, етил, п- та iso-пропіл, п-, втор-, ізо- та mpem-бутил та ін. В основному варіанті втілення даний винахід пропонує спосіб одержання алкіл(алкіл)акриламіду. Спосіб передбачає одержання водного розчину, який містить Nалкіламін, та додавання до водного розчину основи та ангідриду [алкіл)акриловоі кислоти. Основу та ангідрид (алкіл)акрилової кислоти можна додати до водного розчину під час перемішування водного розчину Водний розчин основи та ангідриду (алкіл)акрилової кислоти можна додати послідовно або эдночасно. Альтернативно, можна приготувати водний розчин основи та ангідриду (алкіл)акрилової кислоти, а потім додати N-алкіламін. Одержаний мономер N-алкіл (алкіл)акриламіду, утворений в результаті реакції аміну з ангідридом, можна осадити з реагуючої суміші у вигляді відносно чистого продукту. У варіанті втілення приблизно еквімолекулярну кількість обох речовин -ангідриду (алкіл)акрилової кислоти та основи - можна додавати до водного розчину. Основою може бути будь-яка прийнятна основа, така, як, наприклад, гідроксид натрію, гідроксид калію, гідроксид амонію та ін. Ангідрид (алкіл)акрилової кислоти та основу можна додати до та/або перемішати у водному 0 розчині при температурі нижче приблизно 30 C. В іншому варіанті втілення ангідрид (алкіл)акрилової кислоти та основу можна додати до та/або перемішати у водному розчині при 0 0 температурі, яка становить приблизно від 2O C до 30 C. У варіанті втілення спосіб додатково передбачає фільтрування водного розчину для видалення осадженого ІЧ-алкіл(алкіл)акриламіду з водного розчину. Спосіб додатково передбачає промивання профільтрованого осадженого N-алкіл(алкіл)акриламіду для видалення будь-яких домішок з N-алкіл(алкіл)акриламіду. Наприклад, твердий/осаджений продукт можна профільтрувати та промити за допомогою води для видалення будь-якого побічного продукту солі (алкіл)акрилової кислоти, який забруднює продукт. Ангідридом (алкіл)акрилової кислоти може бути ангідрид ди(алкіл)акрилової кислоти, який має наступну формулу , де R' є H або нерозгалуженим вуглеводнем, який має від 1 до 8 атомів водню, або розгалуженим вуглеводнем, який має від 1 до 8 атомів водню. У переважному варіанті втілення ангідрид (алкіл)акрилової кислоти є ангідридом (мет)акрилової кислоти (R' є H або метилом) та одержаним осадженим продуктом є N-алкіл (мет)акриламід. Вихідний матеріал ангідриду метакрилової кислоти для мономеру N-алкіл (алкіл)акриламіду наявний на ринку або його можна одержати шляхом застосування будь-якого з численних відомих способів. У варіанті втілення N-алкіламін містить сполуку, формула якої HbN(R), де R - алкільна група, така, як нерозгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню, або розгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню. Переважно, циклічні алкільні групи є підкласом групи розгалужених вуглеводнів. Алкільна група, яка містить R, може включати ряд атомів водню в межах від 1 до 8. Відповідно до варіанту втілення, N-алкіламіном може бути метиламін, етиламін, 1-пропиламін, 2 2 UA 105497 C2 пропиламін, 1-бутиламін, 2-бутиламін, 1-метил-1-пропиламін, 2-метил-1-пропиламін або їх комбінація. Відповідно до варіанту втілення N-алкіл (алкіл)акриламід має наступну структуру: 5 10 15 20 25 30 35 40 , де R обирають з групи, яка включає нерозгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню, та розгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню, R' обирають з групи, до якої входять водень та метил. У варіанті втілення R' є метилом, R - ізопропілом. У іншому варіанті втілення даний винахід пропонує спосіб одержання Малкіл(мет)акриламіду. Спосіб передбачає одержання водного розчину, який містить N-алкіламін, та додавання до водного розчину основи та певної кількості ангідриду (мет)акрилової кислоти для утворення осадженого N-алкіл (мет)акриламіду. Спосіб може додатково передбачати фільтрування водного розчину для видалення осадженого N-алкіл (мет)акриламіду з водного розчину та промивання профільтрованого осадженого Nалкіл (мет)акриламіду для видалення домішок з N-алкіл (мет)акриламіду. ПРИКЛАДИ Наступні приклади є не обмежувальними та ілюстративними, і демонструють різноманітні варіанти втілення даного винаходу та додатково ілюструють експериментальні випробування, проведені з N-алкіл (алкіл)акриламідами відповідно до варіантів втілення даного винаходу. Приклад 1 У наступному прикладі застосовують реакційні умови води для одержання Nізопропілметакриламіду (PMA): 32 г води додали у тригорлову пластмасову ємність об'ємом 250 мл, оснащену механічним змішувачем, конденсатором (охолоджуючим приладом) та термопарою. Воду охолодили до 59 °C за допомогою льодяної ванни. До охолодженої води шляхом перемішування поступово додали 6 г ізопропиламіну. До охолодженого перемішаного розчину ізопропіламіну окремо, але одночасно за допомогою двох окремих шприцевих насосів, додали наступні компоненти: 1) ангідрид метакрилової кислоти (16,53 г 94 % чистоти) та 2) 50 мас. % водний розчин гідроксиду натрію (8,12г). Ангідрид метакрилової кислоти та розчин гідроксиду натрію додали з різницею в одну годину, підтримуючи температуру реакції менше 30˚C. За цей час у реакційній суміші утворився осад. Після того, як додали усі реагенти, реакційну суміш піддали перемішуванню протягом ще однієї години, потім вміст реактору профільтрували. Після висушування одержаної твердої речовини у вакуумі одержали 10,7г продукту (PMA). За допомогою аналізу ядерного магнітного резонансу встановили, що продукт містить 93 % PMA, 4 % води та 3 % домішок. Слід розуміти, що різноманітні зміні та модифікації переважних на сьогодні варіантів втілення, висвітлених у даному описі, будуть зрозумілими для фахівців з рівня техніки. Такі зміни та модифікації можна виконувати, не виходячи за межі суті та об'єму даного винаходу та без применшення його визначених переваг. Відтак, такі зміни та модифікацій входять в об'єм доданої формули винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 1. Спосіб одержання N-алкіл (мет)акриламіду, який передбачає: - одержання водного розчину, який містить N-алкіламін; - додавання до водного розчину основи та певної кількості ангідриду (мет)акрилової кислоти для утворення осадженого N-алкіл (мет)акриламіду, та - фільтрування водного розчину для видалення осадженого N-алкіл (мет)акриламіду з водного розчину, який відрізняється тим, що осаджений N-алкіл (мет)акриламід має наступну структуру: O R' N H R , де R вибирають з групи, до якої входять нерозгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню, та розгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню, 3 UA 105497 C2 5 10 15 R' вибирають з групи, до якої входять водень та метил. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що еквімолярну кількість ангідриду (мет)акрилової кислоти та основи додають у водний розчин. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ангідрид (мет)акрилової кислоти та основу додають до водного розчину при температурі нижче приблизно 30 °C. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ангідрид (мет)акрилової кислоти та основу додають до водного розчину при температурі приблизно 20-30 °C. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що N-алкіламін містить сполуку, формула якої H2N(R), де R - алкільна група, вибрана з групи, яка містить нерозгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню, та розгалужений вуглеводень, який має від 1 до 8 одиниць водню. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що N-алкіламін вибирають з групи, до якої входять метиламін, етиламін, 1-пропіламін, 2-пропіламін, 1-бутиламін, 2-бутиламін, 1-метил-1пропіламін, 2-метил-1-пропіламін та їх комбінації. 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ангідридом (мет)акрилової кислоти є ангідрид ди(мет)акрилової кислоти. 8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що основу вибирають з групи, до якої входять гідроксид натрію, гідроксид калію, гідроксид амонію та їх комбінації. 9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що осаджений N-алкіл (мет)акриламід має наступну структуру: O R' 20 25 30 N H R , де R' є метилом, R є ізопропілом. 10. Спосіб одержання N-алкіл (мет)акриламіду за п. 1, який передбачає: - одержання водного розчину, який містить N-алкіламін; - додавання до водного розчину основи та певної кількості ангідриду (мет)акрилової кислоти для утворення осадженого N-алкіл (мет)акриламіду; - фільтрування водного розчину для видалення осадженого N-алкіл (мет)акриламіду з водного розчину; та - необов’язкове промивання осадженого N-алкіл (мет)акриламіду, профільтрованого для видалення будь-яких домішок з N-алкіл (мет)акриламіду. 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що ангідрид (мет)акрилової кислоти є ангідридом метакрилової кислоти, N-алкіламіном є ізопропіламін. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що основою є розчин гідроксиду натрію. 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що ангідрид метакрилової кислоти та водний гідроксид натрію додають одночасно до водного розчину ізопропіламіну. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4