丙烯酰胺

    丙烯酰胺 :

CH₂＝CHCONH₂ C₃H₅NO [1]

又称2-丙烯酰 胺。从苯中析出者为单 斜晶系叶片状无色透 明晶体。无嗅。相对分 子质量71.08。相对密度 1.122(30℃)。熔点84.5℃。沸点125℃(3.333× 10³Pa)、103℃(0.667×10³Pa)、87℃(0.266×10³ Pa)。蒸气压0.400～0.533Pa(20℃)。30℃时的溶 解度:水215.5、甲醇155、乙醇86.2、丙酮63.1、乙 酸乙酯12.6、氯仿2.66、苯0.346、乙烷0.00068。本 品含有双键及酰胺基,具有双键的化学通性:在 紫外线照射下或在熔点温度时,很容易聚合,市 售的水溶液,可加入氢醌、叔丁基邻苯二酚、 N-苯基-2-萘胺或其他抗氧化剂,防止絮 凝,使之稳定;双键可以进行加成反应,如米切 尔(Michael)型加成;在碱存在下与羟基化合物 加成,生成醚;与伯胺加成,可以生成一元加成 物或二元加成物,与仲胺加成,只能生成一元加 成物,与叔胺加成,生成季铵盐;与活化后的酮 加成,加成物可立即环化而生成内酰胺,水解 后,产生取代丙酸;也可与亚硫酸钠、硫酸氢钠、 盐酸、氢溴酸等无机化合物加成,生成无机盐酰 胺;本品也可共聚,如与其他丙烯酸酯、苯乙烯、 卤代乙烯等共聚;双键也可用硼氢化物、硼化 镍、羰基铑等催化剂还原,生成丙酰胺;用四氧 化锇进行催化氧化,可以生成二醇。本品的酰胺 基具有脂肪族酰胺的化学通性:与硫酸反应,生 成盐;在碱性催化剂存在下,水解生成丙烯酸根 离子;在酸性催化剂存在下,水解生成丙烯酸;在 脱水剂存在下,脱水生成丙烯腈;与甲醛反应, 生成N-羟甲基丙烯酰胺。本品剧毒,吸入其蒸 气或经皮吸收,能引起中毒,产生神经中枢障碍 及肝损伤,对皮肤也有腐蚀,对眼睛有刺激性。 大鼠、家兔经口LD₅₀150～180mg/kg。工作场所 最高允许最高浓度0.3mg/m³。
用途: 本品为丙烯酰胺系中最重要及最简 单的一种。用途十分广泛,用作有机合成的原料 及高分子材料的原料。其聚合物可溶于水,因而 被用来生产水处理时的絮凝剂,尤其对水中的 蛋白质、淀粉的絮凝有良好的效果。本品除有絮 凝性外,还有增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性 等优良性能,用作土壤改良剂时,可增加土壤的 水渗透性和保湿性;用作纸张填料辅剂,可增加 纸张强度,以代替淀粉、水溶性氨树脂。化学灌 浆剂,用于土木工程的隧道开掘、油井钻探、矿 井和水坝等工程的堵漏。纤维改性剂,可改善合 成纤维的物性。用作防腐剂,可用于地下构件的 防腐。食品工业的添加剂、颜料的分散剂、印染 糊剂。与酚醛树脂溶液配合,可制成玻璃纤维的 粘合剂,与橡胶一起可制成压敏性粘合胶等。感 光树脂的交联剂。与乙酸乙烯、苯乙烯、氯乙烯、 丙烯腈等单体聚合,可制备许多合成材料。本品 还可用作医药、农药、染料、涂料的原料。
制法: ①丙烯腈催化水合法。丙烯腈和水 在铜催化剂存在下,在85～125℃、压力0.3～0.4 MPa下,进行液相水合,制得丙烯酰胺溶液,再 经蒸馏浓缩,冷却结晶,得粗制[1],再在苯溶液 中重结晶,可制得精品。也可在蒸馏浓缩后,直 接在苯中析出。
②丙烯腈硫酸水合法。丙烯腈和水于95℃ 在硫酸存在下,生成丙烯酰胺硫酸铵,分离后, 滤液浓缩结晶,即可得粗制[1]。在上述过程中 氨的用量是过量的,尽量使硫酸根与氨安全结 合,因为硫酸铵在生成的粗制[1]溶液中的溶解 度很低,故结晶先析出,使副产物硫酸铵与产品 分离;此反应为放热反应,物料应逐步加入,以 免反应过激而放出大量热,使反应系统温度升 高,氨的损失增加;又因使用硫酸,设备应注意 防腐。为了抑制副反应,可加入铜盐或吩噻嗪等 抑制剂。

CH₂＝CHCN+H₂SO₄+H₂O→ CH₂＝CHCONH₂·H₂SO₄
CH₂＝CHCONH₂·H₂SO₄+NH₃→ [1]+(NH₄)₂SO₄

③丙烯腈盐酸水合法。其原理与②相似, 以盐酸代替硫酸。虽反应较硫酸缓和,但收率较 硫酸法低。