【正文】 在此條件下，甲基丙烯酸二甲氨基 乙酯 (DMEAMA)的選擇性可以達到 %、收率可以達到%。 反應時間對DM AM收率和D MAE 轉化率的影響9495969798991004 5 6 7 8反應時間 / h轉化率；收率%轉化率產(chǎn)率圖3 . 6 反應時間對D M A M 選擇性的影響97984 5 6 7 8反應時間/ h選擇性% 17 結論 (1)本課題以 MMA和 DMEA為原料、以對苯二酚為阻聚劑、碳酸鉀為催化劑，通過酯交換法催化合成了產(chǎn)物甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 (DMEAMA)。綜合以上因素，為節(jié)約生產(chǎn)成本，確定酯交換反應時間為 5 h。 反應 時間 對 DMAEMA 的影響 反應時間對合成 DMAEMA 反應的影響見圖 和圖 n( MMA ):n (DM EA) 對DMA EMA 收率和DME A轉 化率的影響7580859095100 2 3 n(MMA):n(DMEA)轉化率；產(chǎn)率%轉化率產(chǎn)率 n(MMA):n(DMEA)對 DMAEMA選擇 性的影響90919293949596979899100 n(MMA):n(DMEA)選擇性% 16 由圖 和圖 可看出， DMEA 轉化率 、 DMAEMA 的收率和選擇性均隨反應時間的延長而增加；但反應時間超過 5 h 后， DMEA 轉化率基本不變 ， DMAEMA 收率增加緩慢；當反應時間超過 6 h 后 ， DMAEMA 收率開始下降。這是因為在該酯交換反應中，需過量的 MMA 與副產(chǎn)物 甲醇形成共沸物移出反應體系，從而促使平衡向生成產(chǎn)品的方向進行，所 MMA適當過量有利于合成反應向正方向進行；但 n(MMA)：n(DMEA)過大時，反應中 DMEA 和碳酸鉀的濃度降低，使反應速率降低。 (碳酸鉀)：m(MMA)對DMAEMA收率和DMAE轉化率的影響80828486889092949698100 m （碳酸鉀）: m ( M M A )轉化率。因此，選擇 m(碳酸鉀 )： m(MMA)=。 14 由圖 ，當 m(碳酸鉀 )： m(MMA)，隨碳酸鉀用量的增加， DMEA的轉化率、 DMEAMA的收率和選擇性基本上均逐步增加；當 m(碳酸鉀 )： m(MMA)時，隨碳酸鉀用量的增加， DMEA的轉化率基本不變、 DMAEMA的收率略有下降。 由兩圖比較得知，產(chǎn)物與 DMAEMA 的結構相吻合。 圖 產(chǎn)品的 DMAEMA 的 IR 譜圖 根據(jù)其 IR解析可知， ,； C=C鍵的伸縮振動吸收峰； CN鍵的伸縮振動峰；同時在 31003600 cm1范圍內(nèi)無尖峰，說明該處 CN鍵不歸屬于伯胺和仲胺，而應歸屬于叔胺。 對于農(nóng)藥組份、土壤表面水份、田間二氧化碳含量的測定和谷物油料作物及肉類食品中蛋白質(zhì)、脂肪和水份含量的測定，紅外光譜法是較好的分析方法。紅外光譜法的特點是：快速、樣品量少 (幾微克 幾毫克 )，特征性強 (各種物質(zhì)有其特定的紅外光譜圖 )、能分析各種狀態(tài) (氣、液、固 )的試樣以及不破壞樣品。測定其紅外光譜后，按基團定性和化合物定性方法進行定性分析，然后與質(zhì)譜，核磁共振及紫外吸收光譜等共同分析確定該化合物的結構。 IR 光譜是測定有機化合物結構的強有力的手段，由 IR 光譜可判斷官能團、分子骨架，具有相同化學組成的不同異構體，它們的 IR 光譜有一定的差異，因此可利用 IR 光譜識別各種異構體。 有機化合物結構分析 從待測化合物的紅外光譜特征吸收頻率 (波數(shù) )，初步判斷屬何類化合物，然后查找該類化合物的標準紅外譜圖，待測化合物的紅外光譜與標準化合物的紅外光譜一致，即兩者光譜吸收峰位置和相對強度基本一致時，則可判定待測化合物是該化合物或近似的同系物。一般說來，極性較強的基團 (如 C=O,CX)振動，吸收強度較大；極性較弱的基團 (如 C=C,NC 等 )振動，吸收強度較弱。 非對稱分子：有偶極矩，紅外活性 化學鍵的振動類似于連接兩個小球的彈簧，分子振動方程式為 其中 k 化學鍵的力常數(shù) ,μ 為雙原子折合質(zhì)量， μ=m1m2/(m1+m2)， c 為光速 紅外光譜圖的三要素 峰位：分子內(nèi)各種官能團的特征吸收峰只出現(xiàn)在紅外光波譜的一定范圍 。紅外光譜產(chǎn)生的條件： (1) 輻射應具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量； (2) 輻射與物質(zhì)間有相互偶合 對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。 特征區(qū)： 40001350cm1 高頻區(qū) 光譜與基團的對應關系強 指紋區(qū)： 1350400cm1 低頻區(qū) 光譜與基團不能一一對應，其價值在于表示整個分子的特征。 因素 催化劑用量 原料配比 反應時 間 /h 實驗 1 4 實驗 2 5 實驗 3 6 實驗 4 5 實驗 5 6 實驗 6 4 實驗 7 6 實驗 8 4 實驗 9 5 11 物質(zhì)的紅外光譜是其分子結構的反映，譜圖中的吸收峰與分子中各基團的振動形式相對應，通過比較大量已知化合物的紅外光譜，發(fā)現(xiàn)：組 成分子的各種基團，如 OH、 NH、CH、 C=C、 C=O等，都有自己的特定的紅外吸收區(qū)域，分子的其它部分對其吸收位置影響較小。m 波長 cm1 特點 近紅外光區(qū) ~ 131584000 分子化學健振動的倍頻和組合頻 中紅外光區(qū) ~ 25 4000 400 化學健振動的基頻 遠紅外光 區(qū) 25 ~ 1000 40010 骨架振動，轉動 紅外光譜圖 當一束連續(xù)變化的各種波長的紅外光照射樣品時，其中一部分被吸收，吸收的這部分光能就轉變?yōu)榉肿拥恼駝幽芰亢娃D動能量；另一部分光透過，若將其透過的光用單色器進行色散，就可以得到一譜帶。m，一般換算為波數(shù)。 10 表 正交實驗方案 紅外光譜概述 紅外光譜劃分 波長 λ與波數(shù)之間的關系為： (波數(shù) )/ cm1 =104 /(λ/ 181。 表 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 因素水平表 因素 水平 催化劑 用量 (A) 原料配比 (B) 反應時間 (C)/h 1 4 2 5 3 6 注： 1 .化劑用量 100gMMA中加入催化劑的質(zhì)量，催化劑用量皆為 100gMMA中加入催化劑的質(zhì)量。本實驗采用 L9(33)正交實驗設計，對這 3 個因素進行優(yōu)化研究，考察了這些因素對 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯純度 的影響。反應完成后，在 kPa條件下進行蒸餾，并收集 105℃ / kPa 時的餾分，即得無色透明 DMEAMA。 (3)通過多次 實驗 ，得出實驗的 結果，總結出該實驗的最佳反應條件，以及最佳反應條件下的 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 的收率。 本課題研究的主要內(nèi)容 ： (1)本課題以 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的合成技術為研究背景，以基丙烯酸甲酯和 N，N二甲基乙醇胺為原料，對苯二酚為阻聚劑，在不同的催化劑用量，不同的原料配比和不同的反應時間下合成甲基丙 烯酸二甲氨基乙酯。 研究的內(nèi)容 本課題是以甲基丙烯酸甲酯和 N， N二甲基乙醇胺為原料、對苯二酚為阻聚劑、碳酸鉀為催化劑，通過酯交換法催化合成甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 (DMEAMA) 。無論國有或私營企業(yè)都必須考慮系列化和規(guī)?；?，不能再走粗放型的經(jīng)濟道路．避免再建一些小規(guī)模裝置，互相進行低水平競爭。在 DMEAMA 的生產(chǎn)中，尋找更優(yōu)良的催化劑和阻聚劑，選擇更好的工藝路線，掌握關鍵的生產(chǎn)技術是國內(nèi)企業(yè)首要面對的問題。 7 綜上所述， DMEAMA 及其深加工產(chǎn)品是符合環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和綠色化學的要求的。齊魯石化公司 [2728]于 20xx 年才建成了年產(chǎn) 1 kt 的特種酯裝置，并試車成功， DMEAMA 便是其中的品種之一。而國內(nèi)則僅有少量生產(chǎn)，且工藝落后，規(guī)模很小，品種少，質(zhì)量差。這類 絮凝劑 的生產(chǎn)方法先用酯交換法制備 DMEAMA，然后再用 CH3Cl季銨化制得 DMC，最后再與丙烯酰胺共聚制得產(chǎn)品。由于 DMEAMA 的結構特征，用它合成的產(chǎn)物在很多領域內(nèi)都具有良好的應用前景。目前，美國已成為生產(chǎn)和消費該類單體最多的國家。 綜上所述，醇酸直接酯化法合成 DMEAMA 無法控制副反應的進行導致產(chǎn)品收率和純度達 不到要求，酰氯酯化法合成 DMEAMA 不但原料無法獲得而且不符合綠色化學的要求，而酯交換法合成 DMEAMA 不但操作簡單，成本低，產(chǎn)品的收率和純度都能夠達到應用要求，因此，本實驗采用酯交換法催化合成 DMEAMA。該反應為可逆反應，為獲得較高的產(chǎn)品收率，需加入一定量催化劑，另一方面為了防止甲基丙烯酸甲酯和產(chǎn)物DMEAMA發(fā)生聚合副反應，需要加入少量的阻聚劑。 酯交換法 以甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和 N， N二甲基乙醇胺為原料，在催化劑作用下，通過酯交換反應制備。卓仁禧等人對此方法進行了改進，直接用反 應物 DMEA 為縛酸劑，結果表明，酯化率達至 90%，且反應時間較短，后處理也較為簡便。