Лактат N,N-диаллилакриламида и способ его получения Российский патент 2022 года по МПК C07C233/09 

Изобретение относится к ионогенным мономерам для синтеза водорастворимых полиэлектролитов.

Известны мономерные системы производных диаллиламина и четвертичных аммониевых оснований диаллильной природы, полученные на основе хлористого аллила и производных диаллиламина

[1. Мацоян С.Г., Погосян Г.М., Джагамян А.О., Мушегян А.А. Исследование в области циклической полимеризации и сополимеризации. 13. Изучение циклической полимеризации N-замещенных диаллиламинов.// Высокомолекул. соединения. 1963. Т.5. №6. С. 854-860.

2. Hoover M.F. Cationic Quarternery Polyelectrolytes-A Literature Review. // J. Macromol. Sci.-Chem., 1970. A4(6). P 1293-1300.

3. Lancaster L.E., Bassei L., Panzer H.P. The Structure of Poly( Diallyl dimethylammonium) Chloride by ¹³C-NMR spectroscopy. // J. Polym. Sci. 1976. V.14. P.549-554.

4. Johns S.R., Willing R.L., Middleton S., Ong A.K. Cyclopoplymerization. VII. The ¹³C-NMR Spectra of Cyclopolymers obtained from N,N-Diallylamines. // J. Macromol. Sci.-Chem., A, 1976. V.10. №5. P.875-891], на основе которых были получены полиэлектролиты с невысокими значениями молекулярных масс.

В качестве наиболее близкого аналога принята работа «Синтез N-замещенного акриламида на основе натуральной кислоты» [Khazratkulova S.M., Gulomova I.B. Synthesis of N - sabstuted acrilamides on the base natural oxiacids. //Austrian Journal of Technical and Natural Sciences., 2016.№3-4. Р.120-123], из которой известен акриламидо N-метилен молочной кислоты (АА-N-ММК) (C₇H₁₁NO₄) и способ получения N-замещенного акриламида, синтезированный реакцией Манниха взаимодействием 7.1г (0.1 моль) акриламида, 3 г (0.1 моль) формалина, 9г (0.1 моль) молочной кислоты и 0.03г (0.002моль) гидрохинона. На первой стадий образуется метилолакриламид, который далее взаимодействует с природной оксикислотой и в результате выделения воды образуются соответствующие N-замещенные акриламиды оксикислот.

Недостатком получения мономера являются двухстадийность процесса, использование связующего вещества, присутствие побочных соединении и низкий выход мономера.

Задачей изобретения является синтез мономера диаллильной природы, которые способны вступать в реакции радикальной полимеризации для получения новых полиэлектролитов с регулируемым гидрофильно-гидрофобным балансом, а также упрощение способа.

Поставленная задача решается получением нового мономера формулы (C₁₂H₁₉NO₄):

имеющего элементный состав.

Элементный состав лактат N,N-диаллилакриламида (ЛДАА) в таблице 1.

Таблица 1

мономер формула Элементный анализ Теоретический состав,% Практический состав,% С,% Н,% N,% С,% Н,% N,% ЛДАА C₁₂H₁₉NO₄ 64.00 8.44 6.22 70.06 8.89 7.26

Структура синтезированного мономера - лактат-N,N-диаллилакриламида - подтверждена ИК-спектроскопией, которая показана на чертеже.

Сущность способа заключается в том, что N,N-диаллилакриламид (ДАА) и 80%-ный раствор молочной кислоты помещают в колбу, температуру синтеза доводят до 60-75°С. Синтез проводят при данной температуре в течение часа, что приводит к получению протонированной формы соли лактат N,N-диаллилакриламида (ЛДАА). После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Лактат N,N-диаллилакриламида отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса.

Пример 1. В двухгорловую колбу, снабженную мешалкой, термометром, вносят 1.51г (1 моль) ДАА (диаллилакриламид) в 1 М растворе молочной кислоты (80%-ный раствор) и 0.03г (0.002моль) гидрохинона. Реакционную массу медленно подогревают до 60°С, выдерживают в течение часа. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Соль молочной кислоты, лактат ДАА, в виде смолы осаждают в ацетоне, отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Лактат ДАА - мономер светло-желтого цвета. Мономер плавится при 176±2°С, (Т_пл ДАА 135±2°С С). Выход мономера 95%.

Пример 2. В двухгорловую колбу, снабженную мешалкой, термометром, вносят 1.51г (1 моль) ДАА (диаллилакриламид) в 2 М растворе молочной кислоты (80%-ный раствор) и 0.03г (0.002моль) гидрохинона. Реакционную массу медленно подогревают до 60°С, выдерживают течение одного часа. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Соль молочной кислоты, лактат ДАА, в виде смолы осаждают в ацетоне, отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Лактат ДАА - мономер светло-желтого цвета. Мономер плавится при 176±2°С, (Т_пл ДАА 135±2°С С). Выход мономера 96%.

Пример 3. В двухгорловую колбу, снабженную мешалкой, термометром, вносят 1.51г (1 моль) ДАА (диаллилакриламид) в 2 М растворе молочной кислоты (80%-ный раствор) и 0.03г (0.002моль) гидрохинона. Реакционную массу медленно подогревают до 75°С, выдерживают в течение часа. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. Соль молочной кислоты, лактат ДАА, в виде смолы осаждают в ацетоне, отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Лактат ДАА - мономер светло-желтого цвета. Мономер плавится при 176±2°С, (Т_пл ДАА 135±2°С С). Выход мономера 96%.

Ниже приводимыми примерами подтверждаем возможность получения водорастворимого полиэлектролита из Полилактат N,N-диаллилакриламида (ПЛДАА) путем реакции радикальной полимеризации в присутствии персульфата аммония в качестве радикального инициатора.

Пример 1. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 2.25г (0.1моль) ЛДАА, 10 мл бидистиллированной воды и 5.0×10^-3 моль/л (0.00114 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°С в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями, отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Полилактат N,N - ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6±2°С. Выход полимера 65%, η_прив.=0.22 дл/г (0.5 N растворе NaCl).

Пример 2. В одногорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником, помещают 4.5 г (0.2 моль) лактат N,N- ДАА, 30 мл бидистиллированной воды и 1.0×10^-2 моль/л (0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 60°С в течение 5 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. ПЛДАА отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Полилактат N,N - ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6±2°С. Выход полимера 75%, η_прив.=0.28 дл/г (0.5 N растворе NaCl).

Пример 3. В одногорлую колбу снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником помещают 4.5г (0.2 моль) ЛДАА, 30 мл бидистиллированной воды и 1.0×10^-2 моль/л(0.00228 г) персульфата аммония (ПСА). Реакционную смесь нагревали при температуре 80°С в течение 3 часов. После окончания реакции реакционную смесь постепенно вливают в сухой ацетон порциями. ПЛДАА отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают сухим ацетоном, затем в эксикаторе сушат над оксидом фосфора (V) до постоянного веса. Полилактат N,N - ДАА - полимер бежевого цвета с разложением при 406.6±2°С. Выход полимера 85%, η_прив.=0.45 дл/г (0.5 N растворе NaCl).

Технический результат изобретения заключается в синтезе мономера диаллильной природы, который обладает высокой активностью в реакциях радикальной полимеризации, для получения новых полиэлектролитов с регулируемым гидрофильно-гидрофобным балансом, используемых в качестве флокулянтов, коагулянтов, структураторов почв, пролонгаторов лекарственных средств и упрощении способа, за счет снижения температуры реакции, уменьшения времени синтеза, применения в качестве исходных реагентов менее вредных веществ.

Изобретение относится к лактату N,N-диаллилакриламида указанной ниже формулы, который может найти применение в качестве ионогенного мономера для синтеза водорастворимых полиэлектролитов. 1 ил., 1 табл., 6 пр.

Лактат N,N-диаллилакриламида для синтеза водорастворимых полимеров следующей формулы:

.