1-氰乙基-2-甲基咪唑的合成

1--氰乙基-2-甲基咪唑的合成

环氧树脂化合物具有良好的机械性、电气性能、可靠性和粘接性。广泛应用于涂料、电气绝缘材料和粘合剂的领域。环氧树脂的固化剂有多种,对于环氧树脂—酸酐固化体系,为降低固化反应温度,加快酸酐开环反应,需采用含活泼氢或叔胺类的化合物作固化促进剂。咪唑类化合物是酸酐类固化剂较好的促进剂,但它们常温下大都是固体,使用不方便,而且分子中同时含有活泼氢和叔胺型氮原子,固化反应较复杂。单一的叔胺型促进机理可使固化物结构规整性增加,并提高其热变形温度。为改善咪唑类化合物的使用性能,本文采用丙烯腈与2-甲基咪唑反应合成了1-(β-氰乙基)-2-甲基咪唑,产物常温为液体,使用方便;咪唑环上的仲胺氮原子叔胺化,有利于提高环氧树脂固化物的热变形温度。1实验部分1.1-甲基咪唑位碳原子表面活性剂丙烯腈属于α、β-不饱和化合物,由于—CN的吸电子作用,使C==CC=C上的π电子在整个不饱和区域形成不均匀分布,从而使β位碳原子带部分正电荷,具有亲电性;2-甲基咪唑属于有机碱类,它所含的氮原子带有孤对电子,具有亲核性,当2-甲基咪唑与丙烯腈分子相遇时,2-甲基咪唑上的氮原子进攻丙烯腈分子β位碳原子,然后2-甲基咪唑分子中1位氮上的H+向丙烯腈分子中带负电荷部分转移,最后生成产物。化学反应式如下:1.2核磁共振检测仪器M-1730FT-IR红外光谱仪(美国PE公司),FX90Q核磁共振仪(日本电子公司),ICP-MS质谱仪(英国NU公司)。实验所用2-甲基咪唑、丙烯腈和无水乙醇等药品均为化学纯。1.31-甲基蒂唑的合成在配有回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入41.0g(0.5mol)2-甲基咪唑和80g无水乙醇,搅拌溶解,然后加入28.0g(0.53mol)丙烯腈,升温至53℃～56℃反应3h,蒸除无水乙醇,减压蒸馏,收集89℃～92℃/460Pa馏分,得产物64.3g,产率95.3%。1.4固化剂的种类J-1010电子元件灌封胶为双组分,A组分是环氧树脂,B组分为固化剂(主要成分是甲基四氢苯酐),固化剂中的固化促进剂是咪唑或2-甲基咪唑。以1-(β-氰乙基)-2甲基咪唑作固化促进剂,其它条件不变,比较不同固化促进剂时固化物的性能。2结果与讨论2.1产品结构的表现2.1.15e5e的降解以DCCl3作溶剂,产物的核磁共振谱(δ):2.40(s,—CH3),2.75(t,—NCH2CH2CN),4.15(t,—NCH2CH2CN),6.90(d,咪唑环4C—H),6.93(d,咪唑环5C—H)。与2-甲基咪唑的1HNMR谱相比,δ11.15(—NH)处的峰消失,说明氮原子上的H发生了反应。在δ为2.75和4.15处出现两个三重峰,根据峰型和积分可知,应为两个相邻的亚甲基(—CH2—CH2—),它们分别与两个吸电子能力不同的基团相连。2.1.2-甲基咪唑仲胺氮原子的h在产物的红外光谱图上,3300～3400cm-1处没有N—H伸缩振动的吸收峰,说明2-甲基咪唑仲胺氮原子上的H发生了反应。IR解析见表1。2.1.3--氰乙基-2-甲基蒂唑的合成产物质谱分析的最高质量峰为135,与1-(β-氰乙基)-2-甲基咪唑的分子量一致。根据1HNMR、IR和MS分析,产物为1-(β-氰乙基)-2-甲基咪唑。2.2关于产物的物理性质2.3固化物的性能分析用不同促进剂配制固化剂B组分(表2),用表2四种B组分分别与同一A组分以30∶100(重量)比例配料,按相同工艺固化得相应的四种固化物,它们的性能见表3。由表2、3知:(1)多元醇溶剂的使用,增大了B组分粘度;(2)G2、G3性能相近,它们的热变形温度、收缩率和击穿电压均优于G1;(3)由G3、G4知,多元醇溶剂的使用降低了固化物的热变形温度,介电损耗角正切值稍有增加;(4)G4的性能明显优于G1、G2、G3。3双组分纤维固化促进剂2-甲基咪唑与丙烯腈在乙醇中反应合成1-(β-氰乙基)-2-甲基咪唑,产物常温为液态,用作环氧树脂固化促进剂,不需用多元醇溶解,使用方便,简化了生产工艺;能够降低B组分的粘度,便于物