一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备N-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法

本发明属于精细化工，具体涉及一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法。

背景技术：

1、n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺是一种重要耐热改性单体，能显著提高聚合物的玻璃化温度和热分解温度,改善材料的工艺性和力学性能,广泛用做染料、药物、功能性高分子化合物的中间体、广泛用于材料的耐热改性剂。n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺在应用作环氧树脂耐热改性时，由于n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺单体上所含有的反应性基团羰基的存在，使得其可以与环氧树脂发生化学反应，增加了n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺单体与环氧树脂的相容性，改性后的环氧树脂固化物耐热性能和机械性能都得到了较大的改善。

2、n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的结构式如下：

3、

4、现有技术中，n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的制备方法通常采用对氨基苯甲酸和顺丁烯二酸酐为原料，反应得到n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺酸后，再利用乙酸酐为催化剂，脱水环化反应后，得到n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺，由于反应采用乙酸酐为催化剂，的废液处理过程中需要通过碱和反应产物，废水量较大，处理成本高，产品生产受到环境保护的制约，同时乙酸酐属于管制化学品，原料采购受到限制，不利于规模化工业生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法，以克服现有技术使用乙酸酐催化剂，废水处理成本高，原料采购受限，产品规模化工业生产困难的缺陷。

2、为达到上述目的，一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法，具体步骤如下：

3、（1）对氨基苯甲酸和顺丁烯二酸酐在盛装有甲苯和dmf混合溶剂的三口烧瓶中在20-30 ℃的水浴中进行酰胺化反应1~2h，所述对氨基苯甲酸和顺丁烯二酸酐的质量比为1~1.3:1，甲苯和dmf的质量比为：25~37：1，混合溶剂与顺丁烯二酸酐的质量比为8~13：1，得到中间产物n-(2,6-二氯苯基)马来酰亚胺酸；

4、（2）中间产物n-(2,6-二氯苯基)马来酰亚胺酸不分离，在三口烧瓶内加入埃洛石负载对甲苯磺酸催化剂并安装油水分离器后，直接将三口烧瓶转移至油浴中进行环化反应，所述环化反应温度为115~130℃，环化反应时间为4~8h，得到n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺，母液经热滤回收埃洛石负载对甲苯磺酸催化剂。滤液经析出，重结晶，干燥得到产品n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺。

5、所述催化剂的载体为埃洛石，负载物为对甲苯磺酸，所述催化剂是通过将埃洛石浸泡于对甲苯磺酸水溶液中得到，所述的对甲苯磺酸水溶液的浓度为25～50％。

6、所述的埃洛石负载的对甲苯磺酸催化剂的载酸量为30～40％。

7、所述埃洛石负载的对甲苯磺酸催化剂的用量为顺丁烯二酸酐质量的0.5-0.7倍。

8、所述埃洛石负载的对甲苯磺酸催化剂的制备方法包括：将埃洛石加入到1～5wt%的硝酸溶液中，常温下搅拌5～8h，离心脱水并干燥，得到酸处理的埃洛石；处理后埃洛石氧化铝结构被溶解掉，表面粗糙，利于负载；将预处理后的埃洛石加入到对甲苯磺酸水溶液中，于60-80℃下搅拌，再保温老化，过滤，干燥后，得到埃洛石负载型对甲苯磺酸催化剂。

9、本发明反应路线图如下所示：

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11、埃洛石是一种天然的具有纳米管状结构的硅酸盐矿物，因其的独特的晶体结构和价格廉价，被视为一种可以替代碳纳米管的天然材料，具有成本低，高化学稳定性的特点。埃洛石具有较大的比表面积，具有较高的装载能力；同时兼具较多的表面活性因子，使埃洛石具有强大的吸附能力。其具有比表面积大、低成本、热稳定性高、高吸附性、无毒和耐高机械强度的特点，使它成为一种良好的载体。

12、埃洛石载体增加了对甲苯磺酸催化剂的分散性，增加了原料与催化剂的接触面积，提高了催化效率，改善产品的收率和纯度。

13、本发明的制备方法不仅能够实现对甲苯磺酸的回收和重复利用，并且还提高了催化效率，改善产品的收率和纯度。本发明得到的n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺纯度达到99%以上，收率为80%以上，适合工业化生产。本发明合成工艺稳定，副反应少，生产成本低；所使用的催化剂易于回收重复使用，减少了废液处理难度。

技术特征：

1.一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法，其特征在于，步骤如下：

2.如权利要求1所述的一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法，其特征在于所述步骤（2）中将埃洛石浸泡于对甲苯磺酸水溶液中得到埃洛石负载对甲苯磺酸催化剂，所述对甲苯磺酸水溶液的浓度为25～50％。

3.如权利要求1-2所述的一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法，其特征在于所述的埃洛石负载的对甲苯磺酸催化剂的载酸量为30～40％。

4.根据权利要求1-3所述的一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法，其特征在于：所述埃洛石负载的对甲苯磺酸催化剂的用量为顺丁烯二酸酐质量的0.5-0.7倍。

5.根据权利要求1-4所述的一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备n-(4-羧基苯基)马来酰亚胺的方法，其特征在于，所述埃洛石负载的对甲苯磺酸催化剂的制备方法包括：将埃洛石加入到1～5wt%的硝酸溶液中，常温下搅拌5～8h，离心脱水并干燥，得到酸处理的埃洛石；将预处理后的埃洛石加入到对甲苯磺酸水溶液中，于60-80℃下搅拌，再保温老化，过滤，干燥后，得到埃洛石负载型对甲苯磺酸催化剂。

技术总结本发明公开了一种埃洛石负载对甲苯磺酸催化制备N‑(4‑羧基苯基)马来酰亚胺的方法。具体制备过程采用一浴法，首先，对氨基苯甲酸和顺丁烯二酸酐在盛装有甲苯和DMF混合溶剂的三口烧瓶中在20~30℃的水浴中进行酰胺化反应，得到中间产物N‑(2,6‑二氯苯基)马来酰亚胺酸，然后，中间产物不分离，在三口烧瓶内加入埃洛石负载对甲苯磺酸催化剂并安装油水分离器后，直接将三口烧瓶转移至油浴中进行环化反应，最终得到产品N‑(4‑羧基苯基)马来酰亚胺。本发明的制备方法不仅能够实现对甲苯磺酸的回收和重复利用，并且还提高了催化效率，改善产品的收率和纯度。技术研发人员：黄玉先,李延勋,李聪聪,刘梦洁,蒋振华,张傲齐,闫锦奕受保护的技术使用者：河南工程学院技术研发日：技术公布日：2024/11/4