丙氨酸与酸酐合成酰胺化合物的方法探究

王全忠 王 筠 王小光

（周口师范学院化学系，河南 周口 466000）

酰胺化合物是一类重要的有机化工产品，广泛应用于医药、染料、感光材料和农业化学等各领域[1-3]。尤其是它的均聚物和共聚物的耐热塑性能好，能与各种热塑性树脂相容，无毒，是上世纪90年代颇具代表性的可用于工业化大生产的高分子耐热改性剂，引起了广泛重视[4]。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

电子天平，磁力加热搅拌器，循环水式真空泵；Vario ELⅢ型元素分析仪，AVATAR360型红外光谱，X6A型精密显微熔点测定仪。

丁二酸酐（SA），氨基丙酸（Ala），四氢呋喃（THF），均分析纯。

1.2 反应设计路线

反应方程式为：

1.3 实验方法

在250 mL三颈瓶中加8.91 g Ala和11.72 g SA，再加入120 mL的THF，35℃下磁力搅拌器搅拌5h，得到白色悬浊液，冷却，抽滤并真空干燥，得到白色的粗产品，重结晶后，再用甲醇和乙醚体积比为1:1的混合溶剂洗涤粗产品，得到白色粉末。

2 结果与讨论

2.1 反应时间的影响

在32℃反应温度下、SA和Ala的摩尔比为1.20:1，反应时间分别为2～8 h时，得到如图1数据。

由图1可知，反应时间小于5 h时，随反应时间的增加，产率增加；而在大于5 h时，产率降低。若反应时间过短反应会进行的不彻底，若反应时间过长，会有一系列的副产物生成，都会致使产物的产率降低。因此反应时间为5 h时产物的收率最高。

2.2 溶剂的影响

反应溶剂对产物有一定的影响，既要求溶剂把水带出，又要求有适宜的温度，即在不发生任何副反应的前提下完全反应。因此，溶剂的种类也会影响到产率的高低。实验选用冰乙酸和THF作溶剂，在其他反应条件相同的条件下进而探索对产率的影响，结果如图2所示。

由图2可知，当用THF作溶剂时，得到的产率远大于冰乙酸做溶剂，从而说明THF是该反应较好的溶剂。

2.3 反应温度的影响

在相同的反应条件下，分别选择了反应温度为30、33、36、40、43、46 ℃进行实验时，结果如图 3 所示。

由图3可知，在一定的反应条件下，随反应温度增加，反应产物的收率逐渐增大，当温度达40℃时，收率最大。若继续升高温度，收率会降低。这是体系随着反应温度的升高，会进一步生成酸酐或者生成酰亚胺化合物[6]。

2.4 原料配比的影响

该反应原料的配比对产率的影响极大，在反应中适当增加酸酐的量，有利于产物收率的提高[5]。在其他条件较佳时相同的反应条件下，探索了不同配比对产物收率的影响，结果如表1。

表1 不同原料配比对产物收率的影响Tab1 The effect of different molar ratio of raw materials on the yield of product

由表1可知，当原料配比为1.21:1时，产率最高，继续增加SA的用量，产品收率会降低，因为过量的SA会促使副反应的发生。

2.5 产物表征

2.5.1 元素分析

用元素分析仪对产物分别进行了分析，结果C、H、N 的质量分数分别为 44.54、5.94、7.31，而理论值分别为44.44、5.82、7.41，较为接近说明合成的产物就是目标产物。

所测元素含量与理论值有所偏差，是因为有机反应往往反应不完全，且伴随有副反应的发生，提纯分离不完全，产物纯度不是100%。副反应一部分会生成环状酰亚胺化合物，酰亚胺与酰胺性质相似，难以分离，从而导致了理论值与实际值的偏差。

2.5.2 红外光谱分析

用红外光谱仪收集4 000～400 cm-1的数据。IR：3 030 cm-1（N—H 键的伸缩振动），1 714 cm-1（C=O伸缩振动吸收强峰），3 417.25/3 111.12 cm-1（酰胺键），1 690～1 630 cm-1（酰胺键的 C=O 吸收峰），2 913.88（C—H 键伸缩振动吸收峰），1 107 cm-1（C—N伸缩振动强峰）。由此说明，产物中已经含有了大量的目标产物中的特征峰（—NH—C=O）。

2.5.3 熔点测定

采用X6A型精密显微熔点测定仪测得N-马来酰-L-谷氨酸的熔程为148～150℃；BOC-L-谷氨酸的熔程为111～113℃，可以看出产物的熔程较短，与文献报道的基本吻合，从而说明了产物的纯度高[7]。但是仍有一定误差，是产物闭环生成酰亚胺或由于其他原因生成少量的副产物。

3 结论

由Ala与SA反应生成酰胺化合物的反应很容易进一步反应生成酰亚胺化合物，进而减少酰胺化合物的产率，只有探索出最佳的反应条件才能提高产物的产率。实验探索了Ala与SA反应生成酰胺化合物的适宜条件，结果表明，SA和Ala适宜的单体摩尔比为1.21:1，THF为反应溶剂，反应温度定为40℃，反应时间为5 h，此时得到产物的产率最大为45.58%。

[1]孟季茹,梁国正,赵磊,等.继茹合物是合成酰亚胺的必备中间体.高性能树脂基体的研究进展[J].材料导报,2001,15(6):55-57.

[2]徐晓波,卢彦兵,谭琳,等.含活性基团马来西酰亚胺的RAFT聚合[J].湖南大学学报:自然科学版,2008,11(1):55-59.

[3]于春影,李春喜,王超,等.马来酰亚胺类杀菌剂的制备与性能评价[J].工业水处理,2004,24(7):36-39.

[4]单国荣,翁志学.N-取代马来酰亚胺型高分子耐热改性剂的研究进展[J].高分子材料,1996,15(2):36-39.

[5]胡生.耐热改性剂PIM的研制[J].广东化工,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.