[發(fā)明專利]2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法

有效

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• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103922973A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫猛;凌玉英;辛波
• 申請（專利權(quán)）人: 濰坊高信化工科技有限公司
• 主分類號: C07C309/15
• 分類號: C07C309/15;C07C303/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 李江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法，屬于化合物合成領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)AMPS生產(chǎn)大多采用逐步滴加法，即第一步先將發(fā)煙硫酸在低溫（-5至0度）下滴入丙烯腈中預先混合，之后第二步升溫至38-40攝氏度后通入異丁烯，最后得白色渾濁液，經(jīng)保溫降溫階段后，離心烘干得AMPS粗品，經(jīng)醋酸精制后得成品。逐步滴加法所得AMPS粗品的液相純度在95%左右，經(jīng)醋酸精制后約99%—99.2%，較美日等發(fā)達國家產(chǎn)品存在較大的差距。

此外，由專利網(wǎng)查得我國有在此方法基礎(chǔ)上對通入異丁烯的方法進行了改良，采用了分步通入法，即兩個溫度段下通入，據(jù)稱純度有所提高。

美國2404采用的是連續(xù)法，即滴加速率V丙的丙烯腈與滴加速率VH2SO4的硫酸同時滴加混合于混合器1中，之后混合物以速率V混再與通入速率V異丁烯的異丁烯初步混合于混合器2中，經(jīng)管式反應(yīng)器在流動中反應(yīng)后得粗品，再加入溶劑精制得成品。在原料不斷加入的同時，產(chǎn)品不斷產(chǎn)出，此法大大抑制了雜質(zhì)丙烯腈磺化物和叔丁基丙烯酰胺的產(chǎn)生，從而實現(xiàn)了產(chǎn)量大，純度高的效果（液相純度99.5-99.6%）。

但是連續(xù)法投資大，技術(shù)要求高，必須精確控制3種原料的滴加速率，且不可隨意停產(chǎn)，不適合中國普通化工企業(yè)使用，且此法必須實現(xiàn)較高反應(yīng)活性，因此采用了10℃左右的丙烯腈與發(fā)煙硫酸的混合溫度，導致色度很高（>60，鈷－鉑號25%水溶液），對后續(xù)AMPS的聚合使用有不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對以上不足，提供一種高純度、低色度、工藝簡單的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法，具體步驟為：

1）將含水0.15-0.20%的丙烯腈405份置于密封反應(yīng)釜Ⅰ中，密封反應(yīng)釜Ⅰ裝有攪拌槳及降溫水夾套，將發(fā)煙硫酸78.2份滴加到密封反應(yīng)釜Ⅰ中，發(fā)煙硫酸中含SO3的質(zhì)量分數(shù)為1.9-2.4%，密封反應(yīng)釜Ⅰ采用含鹽冰水浴控溫-5℃～0℃，得到混合液；

2）混合液以速率1～5份/min滴加到密封反應(yīng)釜Ⅱ中，密封反應(yīng)釜Ⅱ裝有攪拌槳及加熱套，20-25min后開始升溫并通入44.9份的異丁烯，速率為0.1-0.6份/min，控溫38~40℃，直至異丁烯和混合液加完，其中異丁烯先于混合液加完；

3）保溫1小時，降溫至15℃，保溫1小時之后抽濾，70～90℃下真空烘干2小時得AMPS粗品，加入含水9.5~10%的醋酸精制，AMPS粗品與醋酸的質(zhì)量比為1：3.7～4，經(jīng)減壓蒸餾后，抽濾烘干后得AMPS成品。

一種優(yōu)化方案，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法，具體步驟為：1）將含水0.18%的丙烯腈405份置于密封反應(yīng)釜Ⅰ中，密封反應(yīng)釜Ⅰ裝有攪拌槳及降溫水夾套，將發(fā)煙硫酸78.2份滴加到密封反應(yīng)釜Ⅰ中，發(fā)煙硫酸中含SO3的質(zhì)量分數(shù)為2.2%，密封反應(yīng)釜Ⅰ采用含鹽冰水浴控溫-5℃～0℃，得到混合液；

2）混合液以速率3.9份/min滴加到密封反應(yīng)釜Ⅱ中，密封反應(yīng)釜Ⅱ裝有攪拌槳及加熱套，22min后開始升溫并通入44.9份的異丁烯，速率為0.5份/min，控溫39℃，直至異丁烯和混合液加完，其中異丁烯先于混合液加完；

3）保溫1小時，降溫至15℃，保溫1小時之后抽濾，85℃下真空烘干2小時得AMPS粗品，加入含水10%的醋酸精制，AMPS粗品與醋酸的質(zhì)量比為1：3.7～4，經(jīng)減壓蒸餾后，抽濾烘干后得AMPS成品。

進一步地，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的制備方法，其所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)。

本發(fā)明的反應(yīng)機理為：AMPS的主要雜質(zhì)為磺化丙烯腈和叔丁基丙烯酰胺。而導致AMPS色度高的物質(zhì)產(chǎn)生于滴加發(fā)煙硫酸過程中，溫度越高，色度越高，當溫度>5℃后尤其明顯。

其中磺化丙烯腈為發(fā)煙硫酸與溶劑丙烯腈在較高溫度下緩慢反應(yīng)而成。傳統(tǒng)法因為是將丙烯腈與發(fā)煙硫酸的混合物由-5～0℃升溫至39±1℃后通入異丁烯。在較高溫度下，大量尚未參加反應(yīng)的發(fā)煙硫酸與丙烯腈逐漸發(fā)生磺化取代反應(yīng)，導致雜質(zhì)增多，純度下降。

而叔丁基丙烯酰胺為過量的異丁烯與溶劑丙烯腈及系統(tǒng)中的水反應(yīng)而成。因此必須發(fā)煙硫酸過量，抑制反應(yīng)反應(yīng)釜中殘存的異丁烯生成叔丁基丙烯酰胺。

本發(fā)明涉及的主要化學反應(yīng)式如下：

主反應(yīng)，即生成產(chǎn)品AMPS的反應(yīng)：?