1-氰乙基-2-甲基咪唑的合成

1--氰乙基-2-甲基咪唑的合成

環(huán)氧樹(shù)脂化合物具有良好的機(jī)械性、電氣性能、可靠性和粘接性。廣泛應(yīng)用于涂料、電氣絕緣材料和粘合劑的領(lǐng)域。環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑有多種,對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂—酸酐固化體系,為降低固化反應(yīng)溫度,加快酸酐開(kāi)環(huán)反應(yīng),需采用含活潑氫或叔胺類的化合物作固化促進(jìn)劑。咪唑類化合物是酸酐類固化劑較好的促進(jìn)劑,但它們常溫下大都是固體,使用不方便,而且分子中同時(shí)含有活潑氫和叔胺型氮原子,固化反應(yīng)較復(fù)雜。單一的叔胺型促進(jìn)機(jī)理可使固化物結(jié)構(gòu)規(guī)整性增加,并提高其熱變形溫度。為改善咪唑類化合物的使用性能,本文采用丙烯腈與2-甲基咪唑反應(yīng)合成了1-(β-氰乙基)-2-甲基咪唑,產(chǎn)物常溫為液體,使用方便;咪唑環(huán)上的仲胺氮原子叔胺化,有利于提高環(huán)氧樹(shù)脂固化物的熱變形溫度。1實(shí)驗(yàn)部分1.1-甲基咪唑位碳原子表面活性劑丙烯腈屬于α、β-不飽和化合物,由于—CN的吸電子作用,使C==CC=C上的π電子在整個(gè)不飽和區(qū)域形成不均勻分布,從而使β位碳原子帶部分正電荷,具有親電性;2-甲基咪唑?qū)儆谟袡C(jī)堿類,它所含的氮原子帶有孤對(duì)電子,具有親核性,當(dāng)2-甲基咪唑與丙烯腈分子相遇時(shí),2-甲基咪唑上的氮原子進(jìn)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+向丙烯腈分子中帶負(fù)電荷部分轉(zhuǎn)移,最后生成產(chǎn)物?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下:1.2核磁共振檢測(cè)儀器M-1730FT-IR紅外光譜儀(美國(guó)PE公司),FX90Q核磁共振儀(日本電子公司),ICP-MS質(zhì)譜儀(英國(guó)NU公司)。實(shí)驗(yàn)所用2-甲基咪唑、丙烯腈和無(wú)水乙醇等藥品均為化學(xué)純。1.31-甲基蒂唑的合成在配有回流冷凝管、攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中加入41.0g(0.5mol)2-甲基咪唑和80g無(wú)水乙醇,攪拌溶解,然后加入28.0g(0.53mol)丙烯腈,升溫至53℃～56℃反應(yīng)3h,蒸除無(wú)水乙醇,減壓蒸餾,收集89℃～92℃/460Pa餾分,得產(chǎn)物64.3g,產(chǎn)率95.3%。1.4固化劑的種類J-1010電子元件灌封膠為雙組分,A組分是環(huán)氧樹(shù)脂,B組分為固化劑(主要成分是甲基四氫苯酐),固化劑中的固化促進(jìn)劑是咪唑或2-甲基咪唑。以1-(β-氰乙基)-2甲基咪唑作固化促進(jìn)劑,其它條件不變,比較不同固化促進(jìn)劑時(shí)固化物的性能。2結(jié)果與討論2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)2.1.15e5e的降解以DCCl3作溶劑,產(chǎn)物的核磁共振譜(δ):2.40(s,—CH3),2.75(t,—NCH2CH2CN),4.15(t,—NCH2CH2CN),6.90(d,咪唑環(huán)4C—H),6.93(d,咪唑環(huán)5C—H)。與2-甲基咪唑的1HNMR譜相比,δ11.15(—NH)處的峰消失,說(shuō)明氮原子上的H發(fā)生了反應(yīng)。在δ為2.75和4.15處出現(xiàn)兩個(gè)三重峰,根據(jù)峰型和積分可知,應(yīng)為兩個(gè)相鄰的亞甲基(—CH2—CH2—),它們分別與兩個(gè)吸電子能力不同的基團(tuán)相連。2.1.2-甲基咪唑仲胺氮原子的h在產(chǎn)物的紅外光譜圖上,3300～3400cm-1處沒(méi)有N—H伸縮振動(dòng)的吸收峰,說(shuō)明2-甲基咪唑仲胺氮原子上的H發(fā)生了反應(yīng)。IR解析見(jiàn)表1。2.1.3--氰乙基-2-甲基蒂唑的合成產(chǎn)物質(zhì)譜分析的最高質(zhì)量峰為135,與1-(β-氰乙基)-2-甲基咪唑的分子量一致。根據(jù)1HNMR、IR和MS分析,產(chǎn)物為1-(β-氰乙基)-2-甲基咪唑。2.2關(guān)于產(chǎn)物的物理性質(zhì)2.3固化物的性能分析用不同促進(jìn)劑配制固化劑B組分(表2),用表2四種B組分分別與同一A組分以30∶100(重量)比例配料,按相同工藝固化得相應(yīng)的四種固化物,它們的性能見(jiàn)表3。由表2、3知:(1)多元醇溶劑的使用,增大了B組分粘度;(2)G2、G3性能相近,它們的熱變形溫度、收縮率和擊穿電壓均優(yōu)于G1;(3)由G3、G4知,多元醇溶劑的使用降低了固化物的熱變形溫度,介電損耗角正切值稍有增加;(4)G4的性能明顯優(yōu)于G1、G2、G3。3雙組分纖維固化促進(jìn)劑2-甲基咪唑與丙烯腈在乙醇中反應(yīng)合成1-(β-氰乙基)-2-甲基咪唑,產(chǎn)物常溫為液態(tài),用作環(huán)氧樹(shù)脂固化促進(jìn)劑,不需用多元醇溶解,使用方便,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝;能夠降低B組分的粘度,便于物