β-二甲胺基丙酰胺的合成研究

邵建明，王　江

(承德石油高等专科学校 化学工程系，河北　承德　067000)

β-二甲胺基丙酰胺的合成研究

邵建明，王江

(承德石油高等专科学校 化学工程系，河北承德067000)

摘要：利用胺对α,β不饱和羰基化合物的加成反应，以二甲胺和丙烯酰胺为原料，制备β-二甲胺基丙酰胺。通过探讨反应物配比、反应温度以及反应时间对该合成反应的影响，综合各方面因素，优化得出较佳合成条件：丙烯酰胺和二甲胺的摩尔比为1 ∶2.0，第一阶段反应温度20 ℃，反应时间1 h；第二阶段反应温度40 ℃，反应时间2 h，合成产物的产率达到99%以上。

关键词：二甲胺;丙烯酰胺；加成反应；β-二甲胺基丙酰胺

中图分类号：TQ22

文献标识码：A

文章编号：1008-9446(2015)05-0028-03

Abstract:Making use of the addition reaction of amines to α, β-unsaturated carbonyl compounds, take dimethylamine and acrylamide as raw materials to prepare forβ-dimethylamino propionamide. Through the exploration of reactant ratio, reaction temperature and the impact of the reaction time on synthesis reaction, we optimize the best synthesis conditions: Acrylamide and dimethylamine molar ratio is 1 ∶2.0; the first stage reaction temperature is 20℃; the reaction time is 1 hour; the second stage reaction temperature is 40 ℃; the reaction time is 2 hours; the yield of synthetic products reached 99% or above.

收稿日期：2015-06-09

作者简介：邵建明(1964-)，女，北京顺义人，承德石油高等专科学校化学工程系工程师，主要从事仪器分析、生物化学等方面的教学及科研工作。

β-dimethylamino Propionamide Synthesis of Amides

SHAO Jian-ming, WANG Jiang

(Department of Chemical Engineering, Chengde Petroleum College, Chengde 067000, Hebei, China)

Key words:dimethylamine; acrylamide; addition reaction; β-dimethylamino propionamide

叔胺是有机胺类化合物，其种类繁多，用途非常广泛。工业上重要的叔胺是N,N-二甲基烷胺、甲基二烷基胺等。二甲基烷胺的工业生产方法是在Ni等还原性催化剂存在情况下，伯胺同甲醛及氢发生二甲基化反应制得[1]，与经典的N,N-二甲基化合成甲醛—甲酸法相类似[2]。N,N-二甲基丙二胺-1,3的制备是由丙烯腈与二甲胺反应合成二甲基氨基丙腈，再经过还原而得到的[3]，汪宝和等[4]以甲醇钠为催化剂，甲醇为溶剂，丙烯酸甲酯和二甲胺合成了3-二甲胺基-N,N-二甲基丙酰胺(DMDMAA)。本文利用胺对α,β不饱和羰基化合物的加成反应，以二甲胺和丙烯酰胺为原料，在无催化剂的情况下制备β-二甲胺基丙酰胺，研究了合成条件，确定了合理的合成方法，并对合成产物进行了分析。

1实验部分

1.1　合成路线

利用胺对α,β不饱和羰基化合物的加成反应，以二甲胺和丙烯酰胺为原料，制备β-二甲胺基丙酰胺，反应式如下：

CH2=CHCONH2+(CH3)2NH→(CH3)2NCH2CH2CONH2

1.2　实验仪器与药品

旋转蒸发仪RE-52A，上海亚荣生化仪器厂；DF-Ⅱ集热式磁力加热搅拌器，江苏宏凯仪器厂；Thermo Nicolet IR200 红外光谱仪。

丙烯酰胺，化学纯，含量不少于96.0%，北京益利精细化学品有限公司；二甲胺溶液，化学纯，含量不少于33.0%，北京双环化学试剂厂。

1.3　合成操作步骤

在带有回流冷凝管和温度计的三口烧瓶中，加入定量的丙烯酰胺和水，搅拌溶解，配成50%的丙烯酰胺水溶液。在水浴中加入冰块，使丙烯酰胺水溶液温度降至10 ℃以下。在搅拌下用恒压滴液漏斗慢慢滴加二甲胺水溶液，并控制滴加速度，使反应温度不超过10 ℃，滴加完毕后，升温至一定温度，并在此温度下反应一定时间，然后继续升温进一步反应数小时，反应完毕，冷却。将反应后的混合液转移至单口烧瓶中，将水浴温度设定在60 ℃，进行减压蒸馏，除去未反应二甲胺和水，直至冷凝器中无液滴滴下为止，将减压浓缩后的溶液转移至分液漏斗中，用20 mL无水乙醚洗涤两次，除去未反应的丙烯酰胺和二甲胺，收集下层液体；加入无水硫酸钠干燥，以除去合成产物中残留的少量水。用砂芯漏斗减压抽滤，收集滤液，将所得滤液置于单口圆底烧瓶中，连接减压蒸馏装置，收集真空压力为0.095 MPa，温度为142～145 ℃时的馏分，将馏出液冷却至室温，得到白色蜡状物，即为合成产品。称重，计算产率。

2实验结果与讨论

2.1　反应物配比对合成产物产率的影响

在一定温度下，反应物的起始浓度配比不会影响平衡常数，但能影响产物的平衡浓度，以致影响反应物平衡转化率或产物的平衡产率。本实验考虑二甲胺易于分离，选择二甲胺过量进行合成反应。用1.3中合成操作步骤在T1=20 ℃，T2=40 ℃，t1=1 h，t2=2 h的条件下，改变反应物丙烯酰胺和二甲胺的摩尔比，进行合成实验，以探讨反应物配比对合成产物产率的影响，实验结果见图1。

图1所示数据表明：在其他条件不变的情况下，反应物配比越大，合成产物产率越高。同时，由图1中数据可以看出，当反应物配比增加到1 ∶2.0时，合成产物产率的增幅不大。从而本合成实验，选择反应物配比为1 ∶2.0。

2.2　反应温度对合成产物产率的影响

在影响化学平衡的诸多因素中，温度的影响是最显著的。温度升高，可提高化学反应的速率，但温度过高，不一定就对反应有利，对于具体的某个化学反应，都对应着一个最适宜反应温度。本次合成实验，主要涉及了两个温度，分别是第一阶段反应温度T1和第二阶段反应温度T2，实验中，固定其他因素不变，通过改变T1和T2，以探讨反应温度对合成产物产率的影响。在反应物丙烯酰胺和二甲胺的摩尔比为1 ∶2.0，t1=1 h，t2=2 h情况下，用1.3的操作步骤，通过改变反应温度T1、T2进行合成实验，以探讨反应温度对合成产物产率的影响。实验结果见图2。

图2所示数据表明：在反应物丙烯酰胺和二甲胺的摩尔比为1 ∶2.0，t1=1 h,t2=2 h情况下，当T1=10 ℃时，随T2的升高，产率逐渐增加；当T1=20 ℃时，随T2的升高，产率出现最大值；当T1=30 ℃ 时，T2的升高，产率逐渐降低，综合上述实验结果得出的结论是：当T1=20 ℃，T2=40 ℃时，合成产物产率较高。

2.3　反应时间对合成产物产率的影响

化学反应有适宜的反应时间，反应时间将影响合成物的产率，反应时间过短，产率较低，若反应时间过长，目标合成物的产率不再明显增加，并有副产物生成，将影响合成产率。因此，在合成实验中，对反应时间进行了探讨，以优化合成条件。用1.3的操作步骤，在丙烯酰胺和二甲胺的摩尔比为1 ∶2.0，T1=20 ℃,T2=40 ℃,的条件下，通过改变反应时间t1、t2进行合成实验，以探讨反应时间对合成产物产率的影响，实验结果见图3。

图3所示数据表明：在其他条件不变的情况下，改变第一阶段反应时间，合成产物产率随第一阶段反应时间t1增加而增大，当t1≥1.0 h时，合成产物产率增幅不大，考虑到实验效率，选择t1=1.0～1.5 h较为适宜。改变第二阶段反应时间t2，合成产物产率随t2增长而呈现增加趋势，当t2≥2.0 h时，合成产物产率增幅不再明显。

综合各方面因素，选择该合成反应的较佳反应条件为：丙烯酰胺和二甲胺的摩尔比为1 ∶2.0，T1=20 ℃,T2=40 ℃,t1=1 h，t2=2 h。

3合成产物的分析

3.1　薄层色谱(TCL)分析

本实验以254G型硅胶板为载体，以体积比为2:1的甲醇和乙酸乙酯为展开剂，以单质碘为显色剂，依次对1)反应前反应物的混合液；2)丙烯酰胺溶液；3)反应后混合液；4)分离纯化后的产物做层析色谱分析，计算Rf值。实验结果是：反应前反应物的混合液，丙烯酰胺溶液，反应后混合液及分离纯化后产物的TCL分析结果为单一组分，比移值Rf分别为0.875，0.342、0.342、0.342。由此可以得出，反应有新物质生成；而且反应物转化率和产物纯度较高。

3.2　合成产物理化性能的测定

对纯化后的合成产物进行部分理化指标的测定，测定结果为：外观为白色蜡状物；熔点38 ℃；沸点142～145 ℃(6 300 Pa)；溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等极性溶剂，不溶于乙醚、苯等弱极性或非极性溶剂。

3.3　合成产物红外光谱(IR)分析

本实验采用溴化钾压片法进行红外光谱分析，所用仪器Thermo Nicobet IR200红外光谱仪，经过分析红外光谱图可知，分别拥有各波峰波数为：3 359.79 cm-1(缔合-N-H的伸缩振动)，2 948.56 cm-1，2 865.45 cm-1，2 825.94 cm-1，2 781.60 cm-1(-CH3，-CH2伸缩振动)，1 667.34 cm-1(-C=O伸缩振动)，1 463.83 cm-1(-CH3，-CH2变形振动)。由此分析可知含有合成目的产物的结构键，不含其他特殊结构键。因此可推断所合成的物质为本实验合成的目的产物。

4结论

1)利用胺对α,β不饱和羰基化合物的加成反应，以二甲胺和丙烯酰胺为原料，可制备β-二甲胺基丙酰胺，收率及产品纯度较高。

2)通过探讨反应物配比、反应温度以及反应时间对该合成反应产率的影响，优化合成条件，并综合

各方面因素，合成条件为：丙烯酰胺和二甲胺的摩尔比为1 ∶2.0，第一阶段反应温度T1=20 ℃, 反应时间t1=1 h；第二阶段反应温度T2=40 ℃,反应时间t2=2 h，合成产物的产率达到99%以上。

3)合成产物分子中含有叔胺和酰胺基团。根据这两个基团的特性，可进一步合成季胺盐等许多有机物。具有广泛的开发利用价值。

参考文献：

[1]王一尘.阳离子表面活性剂的合成[M].北京：轻工业出版社， 1984.

[2]张铸勇.精细有机合成单元反应[M].上海：华东理工大学出版社，1990.

[3]苏玉光.N,N-二甲基丙二胺-1,3[J].陕西化工，1988(2)：15-16.

[4]汪宝和，张跃征，井欣.3-二甲胺基-N,N-二甲基丙酰胺的合成及表征[J].化学研究，2007,18(1):34-36.