專利名稱：丙烯酰胺烷基磺酸的合成的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的合成方法。
帶有磺酸基團的烯類單體及聚合物，由于具有強酸的獨特性能，在某些方面的應用已成為不可替代的單體及聚合物，尤其是丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸，是目前僅有可制得高分子量聚合物的酰胺基磺酸單體，并在近期才實現商業(yè)生產。由于該單體及聚合物對水解，溫度及兩價陽離子的穩(wěn)定性，它在油田、水處理工業(yè)方面的應用范圍越來越廣，重要性越異明顯，經各國學者的多年研究，它的合成費用遠低于苯乙烯磺酸。它是有廣闊發(fā)展前景的水溶性單體。
該類單體的合成最早見于美國專利2，983，712(1961)，該專利是用丙烯酰氯(CH2＝C-C-Cl)同脂肪族伯胺(RNH2)和磺酸(R-SO3H)為原料按通常反應合成。英國專利995802(1965)和美國專利3，332，904(1967)也報導了類似的合成方法。在1967年荷蘭專利6，611，091(相應英國專利1，090，779)首次報導了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)的合成方法。此方法是將異丁烯通入丙烯腈與氯磺酸的混合液中，反應后蒸出過量丙烯腈及異丁烯，溶于甲醇再結晶制得純品。美國專利3，506，707(1970)提出用SO3與醋酸的混合物同溶在醋酸與二氯甲烷中的異丁烯先反應，然后再加入水、丙烯腈及硫酸繼續(xù)反應的兩步法制取AMPS的方法。美國專利3，544，597(1970)德國專利(1971)2，105，030，(1976)2，523，616都報導了用發(fā)煙硫酸同丙烯腈和異丁烯反應制備AMPS的方法。這些專利所報導的方法均得到高純度的AMPS單體。日本日東化學公司是改進了美國潤滑油公司(德國專利2，105，030，1971)的方法，并分別在德國及日本申請了專利;2，904，444;2，904，465 JP 81-53306;53307，該專利所述的方法是將過量的丙烯腈兼作反應溶劑，在氦氣氛中于低溫下加入發(fā)煙硫酸，在攪拌下通入異丁烯，使其反應，產物AMPS從反應混合液中析出，得到泥漿狀產物，然后加入醋酸升溫，蒸出過量丙烯腈，再加入一定量水，升溫至90℃以上使其溶解，再放入冷水中，使產物結晶析出，并用醋酸洗凈，再用60℃熱風干燥，即得高純單體。此法雖然是目前較好的方法，但在合成時，極易生成黃色付產物，醋酸難以從產物中除掉，發(fā)煙硫酸和醋酸又具有很強的腐蝕性和揮發(fā)性。易于污染環(huán)境和腐蝕設備。
本發(fā)明的目的是提供一種在反應混合液中加入有機酸酐類的化合物，由丙烯腈、硫酸和異丁烯一步反應制得純度較高的AMPS單體的制備方法。
本發(fā)明將丙烯腈、異丁烯及硫酸三種物料同時加入反應器，或將硫酸先加入丙烯腈中再通入異丁烯。有機酸酐可加入丙烯腈或硫酸中或加入混合物中。于低溫或室溫下在丙烯腈中先加入有機酸酐再加入硫酸，有機酸酐的加入量為硫酸加入量的0.5-50%，最好為2-25%，于低于75℃的溫度下通入異丁烯，適宜的溫度是30～50℃，反應溫度可由異丁烯的通入量來控制。生成的AMPS產物從反應混合物中直接析出，冷至室溫，用抽濾或離心機分離固液，并用丙烯腈洗凈結晶，干燥后即得到白色粉狀產物。
本發(fā)明在使用硫酸時加入有機酸酐不僅可以提高產物收率，而且產物結晶顆粒較大，極易從反應混合物中析出，易于抽濾分離，并可用丙烯腈洗凈，丙烯腈只需簡單蒸餾既可回收再用。而且，本發(fā)明的方法不使用強腐蝕性和揮發(fā)性的物質，因此，不腐蝕設備，無污染廢物。
本發(fā)明提供的實施例如下實施例1
將裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計及氣體通入導管的1立升玻璃反應器放入冷水浴中，在玻璃反應器中放入250克丙烯腈，加入50克硫酸(98%)在攪拌下通入異丁烯，水浴溫度調至50℃，在半小時之內通入30克異丁烯，反應器內溫度約升至60℃。反應產物從反應混合物中析出，冷卻后經抽濾，并用丙烯腈洗兩次，干燥后得到白色粉狀產品78克，(理論值103.5克)。
實施例2同實施例1的反應器及操作方法，相同的反應物料，僅在丙烯腈中先加入1.0，克醋酸酐，得到白色粉狀產物80克(理論值103.5克)。
實施例3同實施例1的反應器。反應器放于室溫(約20℃)水浴中，在反應器中放入250克丙烯腈，再加入55克硫酸(98%)和1.0克醋酸酐。在攪拌下通入異丁烯，約1小時通入29克，反應器內溫度升至30℃。經抽濾和洗凈，得到干燥白色粉狀產物90克(理論值113.95克)。
實施例4同實施例1的反應器及操作方法，在丙烯腈中加入5克醋酸酐和55克硫酸(98%)在半小時內通入約30克異丁烯，冷卻后抽濾分離，丙烯腈洗凈，經干燥得95克白色粉狀產物(理論值113.85)。
實施例5-6反應器、操作條件及丙烯腈、硫酸和異丁烯的加入量均同實施例1。只是在實施例5中加入12.5克醋酸酐。實施例6中加入25克醋酸酐，分別得到了95克及92克干燥白色產物(理論值103.5克)。
實施例7將實施例1的反應器放入冷水浴中，加入250克丙烯腈，在攪拌下加入由40克硫酸、10克發(fā)煙硫酸(25%)和5克醋酸酐組成的混合物，水浴溫度升至50℃，通入異丁烯，半小時通入30克冷卻后，經抽濾，丙烯腈洗凈，得到干燥產物97克(理論值106.1克)。
實施例8將裝有攪拌器、回流柱、溫度計及氣體通入導管的3立升玻璃反應器，放入冷水浴中，在反應器中放入1500克丙烯腈，在攪拌下加入10克醋酸酐及300克硫酸(98%)，并通入異丁烯，同時調節(jié)水浴溫度到50℃，異丁烯約通入1.5小時，反應器內溫升至65℃，通入異丁烯約220克。冷卻后抽濾分離固液，并用丙烯腈洗兩次，干燥得到白色產物485克(理論值621克)。
權利要求
1.一種制備2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的方法，其特征在于以丙烯腈、異丁烯及硫酸三種物料為原料，加入有機酸酐，再通入異丁烯，有機酸酐的加入量為硫酸加入量的0.5-50%，最好為2-25%，于低于75℃的溫度下通入異丁烯，適宜的溫度是30-50℃，反應溫度可由異丁烯的通入量控制，生成產物冷至室溫，分離固液，得到高純度的白色粉狀產物。
全文摘要
本發(fā)明屬于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的合成方法。本發(fā)明以丙烯腈、異丁烯及硫酸三種物料為原料，加入有機酸酐，再通入異丁烯，一步反應制得純度較高的AMPS產物。
文檔編號C07C309/18GK1072406SQ9111094
公開日1993年5月26日 申請日期1991年11月21日 優(yōu)先權日1991年11月21日
發(fā)明者姜連升, 張守信, 柳希春 申請人:中國科學院長春應用化學研究所