简介
N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺是一种无毒环保的水溶性化合物，依靠其特殊性能可应用于各行业中。其有多种制备方法，不同的方法均有自身的优缺点[1]。目前国内在N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺生产中存在产品单一、相对分子质量低、水溶性差、阳离子度较低等不足，因此研发出多功能、低毒或无毒环保、成本低廉、产品质量好的N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺尤为重要[2]。
图1 N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺的结构式。
合成
图2 N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺的合成路线[3]。
将N-（4-氰基-3-三氟甲基-苯基）-2-甲基-丙烯酰胺（513 mg，2.02 mmol）溶于96%甲酸（15 mL）中。缓慢加入H2O2（37%，8 mL），将所得溶液在40°C下搅拌2小时。产物分离（CH2Cl2、碳酸氢盐、Na2SO4），然后利用快速色谱（100%CH2Cl2）得到纯产物（480 mg，1.778 mmol），产率88%，为灰白色粉末。N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺，产率88%（480 mg，1.778 mmol）（lit.mp）149-150°C）。44 1H NMR（500 MHz，CDCl3）a:8.41（s，1H），8.01（d，J=1.93 Hz，1H，7.89（dd，J=2.64，8.58 Hz，1H），7.78（d，J=8.68 Hz，3H），2.99（s，2H），1.66（s，3H。13C NMR（125 MHz，CDCl3）δ：169.28、141.19、135.88、133.78（q，3JCF）33.14 Hz）、122.51（q，2JCF）139.93 Hz）、117.24（q，4JCF）4.60 Hz）、121.78、115.40、104.73（q，4 JCF）1.84 Hz）、56.65、54.09、16.61。HRMS（EI+）计算值，290.0514；找到，290.0516。合成路线如图2所示。
图3 N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺的合成路线[4]。
步骤1：2-甲基-N-（4-氰基-3-三氟甲基-苯基）-丙烯酰胺。在0°C下用亚硫酰氯（714 mg，6 mmol）处理DMA（10 ml）中的甲基丙烯酸（510 mg，6 mol）。将混合物搅拌30分钟，然后加入4-氰基-3-三氟甲基苯胺（1.Og，6.0mmol）。将所得悬浮液搅拌过夜，然后用NaHCO3猝灭。用乙酸乙酯萃取反应混合物，用盐水洗涤并用Na2SO4干燥。所得浓缩粗产物在柱上纯化（乙酸乙酯：己烷，1:2），得到黄色固体的标题化合物。2-甲基-N-（4-氰基-3-三氟甲基-苯基）-丙烯酰胺。1H NMR（CDCl3）δ8.10（s，1H），7.95（dd，J=1.5 Hz，0.5 Hz，1 H），7.90（br，1 H），7.75（d，J=1.1 Hz），5.85（s，1 H），5.60（s，H），2.10（s，3H）。MS（m/z）：m+Na（277）。
步骤2：在0°C下，用TFA（3.0 ml）处理CH2CI2（15 ml）中的2-甲基-环氧乙烷-2-羧酸（4-氰基-3-三氟甲基-苯基）-酰胺：2-甲基-N-（4-氰基-3-三氟苯基）-丙烯酰胺（1.35 g，5.0 mmol）。然后向反应混合物中滴加H2O2（30%，1.0ml，10.0mmol）。将反应混合物搅拌过夜并用NaHCO3猝灭，然后用乙酸乙酯萃取。合并有机层并用Na2SO4干燥，浓缩并用硅胶柱纯化，使用己烷∶乙酸乙酯4:1作为洗脱剂，得到白色固体的标题化合物N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺。1H NMR（CDCl3）δ8.40（br.1H），8.10-7.80（m，3H），5.85（s，1H）、5.60（s，1H），2.00（s，3H。MS（m/z）：MNa+（293）。合成路线如图3所示。
应用
目前N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺可用于水处理、造纸、石油开采等方面。N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺是一种无毒的小分子，在生活污水、印染废水、造纸废水等方面得到了广泛应用[5-6]。例如：污泥脱水是污泥处理流程中的重要环节，减少污泥体积可以节省处理成本。向污泥中加入絮凝剂来改变污泥中的颗粒结构，破坏其稳定性，以达到提高污泥絮凝脱水的效果[7]。N-[4-氰基-3-(三氟甲基)苯基]甲基环氧丙烯酰胺已在污泥处理中得到很好的应用。
参考文献
[1] Z. Hu, Polymeric self-adhesive waterproof coiled material and preparation method, Peop. Rep. China . 2022, p. 12pp.
[2] D. Ji, Eco-friendly fireproof coating and preparation method thereof, Peop. Rep. China . 2021, p. 11pp.
[3] H. Li, A. Liu, R. Wang, F. Xiao, Multilayer composite notebook computer shell material, Anhui Shiny Electronic Technology Co., Ltd., Peop. Rep. China . 2021, p. 8pp.
[4] X. Shi, K. Chen, J. Li, Z. Wei, J. Mao, Preparation method of bicalutamide epoxy intermediate from 4-cyano-3-(trifluoromethyl)aniline, Qidong Huakuo Pharmaceutical Co., Ltd., Peop. Rep. China . 2019, p. 7pp.
[5] B. Tang, B. Zhang, Z. Fu, Z. Fu, H. Liu, G. Xu, Preparation method of bicalutamide, Huaihua Baohua Biotechnology Co., Ltd., Peop. Rep. China . 2021, p. 6pp.
[6] B. Tang, B. Zhang, Z. Fu, Z. Fu, H. Liu, G. Xu, Preparation method of bicalutamide intermediate, Huaihua Baohua Biotechnology Co., Ltd., Peop. Rep. China . 2022, p. 15pp.
[7] Y. Zhang, Preparation of environment-friendly plastic adhesive, Peop. Rep. China . 2021, p. 9pp.