N-邻位取代苯基马来酰亚胺的合成研究与表征

摘要

N-苯基取代马来酰亚胺是近几十年来发展起来的一种新型树脂改性单体，由于单体内酰亚胺五元环的存在，阻碍了聚合物绕高分子链的旋转，并且使高分子链的运动变得困难，使聚合物具有良好的热性能。 本实验研究了一系列N-邻位取代苯基马来酰亚胺的合成。根据不同的苯胺邻位取代基团，采用了两种合成方法（乙酐法和共沸法），同马来酸酐反应制备目的产物。 以乙酸酐为脱水剂，三乙胺和金属盐为催化剂，同时加入阻聚剂，采用乙酐法合成了N-邻甲苯基马来酰亚胺和N-邻氯苯基马来酰亚胺。经过优化实验，N-邻甲苯基马来酰亚胺的最佳工艺条件为：邻甲苯胺用量0.05mol时，物料比1.1，三乙胺和乙酸酐的用量分别2mL和12mL，反应温度55℃，反应时间2小时，产品收率80.8％，纯度95.3％，重结晶提纯后，收率68.6％，纯度99.3％。N-邻氯苯基马来酰亚胺的最佳工艺条件为：邻氯苯胺用量0.05mol时，物料比1.1，三乙胺和乙酸酐的用量分别2mL和9mL，反应温度50℃，反应时间1.5小时，产品收率84.1％，纯度93.1％，重结晶提纯后，收率71.4％，纯度98.3％。 以甲苯、DMF为混合溶剂，对甲苯磺酸为催化剂，采用共沸法合成了N-邻乙苯基马来酰亚胺、N-邻硝基苯基马来酰亚胺和N-邻羟基苯基马来酰亚胺。经过优化实验，N-邻乙苯基马来酰亚胺的最佳工艺条件为：邻乙基苯胺用量0.05mol时，物料比1.1，对甲苯磺酸用量0.6g，共沸温度135℃，共沸时间3.5小时，产品收率78.2％，纯度97.4％，重结晶提纯后，收率69.5％，纯度99.6％。N-邻硝基苯基马来酰亚胺的最佳工艺条件为：邻硝基苯胺用量0.05mol时，物料比1.1，对甲苯磺酸用量0.6g，共沸温度130℃，共沸时间3小时，产品收率40.6％，纯度96.5％，重结晶提纯后，收率35.7％，纯度98.6％。N-邻羟基苯基马来酰亚胺的最佳工艺条件为：2-氨基酚用量0.05mol时，物料比1.1，对甲苯磺酸用量0.7g，共沸温度145℃，共沸时间4.5小时，产品收率52.3％，纯度96.2％，重结晶提纯后，收率30.2％，纯度99.2％ 经过优化，各步反应的工艺条件均获得了改进和提高，取得了良好的结果。各步反应收率均达到或超过文献报道值，产物质量符合要求。产品经过熔点、IR、1HNMR、13CNMR表征确认。该合成工艺具备工业化应用价值。

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第一章绪论

1.1 N-取代马来酰亚胺概述

1.2 N-苯基取代马来酰亚胺研究进展

1.2.1 N-苯基取代系列马来酰亚胺的应用

1.2.2 N-苯基取代马来酰亚胺的制备工艺

1.3 N-邻位取代苯基马来酰亚胺研究概况

1.3.1物理和热力学特性研究

1.3.2单体和聚合物溶解性研究

1.3.3手性旋光性研究

1.3.4共聚反应研究

1.4本课题的研究内容和意义

1.4.1课题研究目的

1.4.2实验方法和路线

1.4.3课题研究内容

1.4.4课题研究意义

第二章实验部分

2.1实验药品及仪器的来源与规格

2.1.1原料和试剂

2.1.2仪器和设备

2.2 N-邻位取代苯基马来酰亚胺的合成方法的选择

2.2.1 N-邻甲苯基马来酰亚胺的合成

2.2.2 N-邻氯苯基马来酰亚胺的合成

2.2.3 N-邻乙苯基马来酰亚胺的合成

2.2.4 N-邻硝基苯基马来酰亚胺的合成

2.2.5 N-邻羟基苯基马来酰亚胺的合成

2.3分析和测定方法

2.3.1核磁共振波谱法（nuclear magnetic resonance spetroscopy,NMR）

2.3.2红外吸收光谱法(infrared spectroscopy,IR)

2.3.3高效液相色谱法(high performance liquid chromatorgraph,HPLC)

2.3.4自动熔点测定法

2.3.5薄层色谱法(thin layer chromatography)

2.3.6重结晶

第三章结果和讨论

3.1乙酐法合成的N-邻位取代苯基马来酰亚胺

3.1.1 N-邻甲苯基马来酰亚胺的实验结果与讨论

3.1.2 N-邻氯苯基马来酰亚胺的实验结果与讨论

3.1.3比较和分析

3.2共沸法合成的邻位取代苯基马来酰亚胺

3.2.1 N-邻乙苯基马来酰亚胺的实验结果与讨论

3.2.2N-邻硝基苯基马来酰亚胺的实验结果与讨论

3.2.3 N-邻羟基苯基马来酰亚胺的实验结果与讨论

3.2.4比较和分析

第四章结构表征和研究

4.1 N-邻位取代苯基马来酰亚胺的1H-NMR表征

4.2 N-邻位取代苯基马来酰亚胺的13C-NMR表征

4.3 N-邻位取代苯基马来酰亚胺的FT-IR红外鉴定

4.3.1 N-邻甲苯基马来酰亚胺的IR光谱

4.3.2 N-邻乙苯基马来酰亚胺的IR光谱

4.3.3 N-邻氯苯基马来酰亚胺的IR光谱

4.3.4 N-邻硝基苯基马来酰亚胺的IR光谱

4.3.5 N-邻羟基苯基马来酰亚胺的IR光谱

第五章结论

参考文献

致谢

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