7.2.1. Препаративные методы получения акриламида

Акриламид СН2=СН-С(О)NH2 представляет собой белое кристаллическое вещество с т. пл. 357,5 К, = 1,127, = 1,46; хорошо растворим в воде, спиртах, ацетоне.

Акриламид впервые был получен Муре в 1893 г. медленным насыщением бензольного раствора хлорангидрида акриловой кислоты сухим аммиаком при 283 К:

Далее раствор нагревали до кипения и отфильтровывали от выпавшего осадка хлорида аммония. При охлаждении бензольного раствора выпадал кристаллический акриламид.

Позднее были предложены другие методы синтеза.

Так, акриламид получали взаимодействием ангидрида акриловой кислоты с аммиаком в растворе дихлорэтана или хлороформа

а также разложением β-гидроксипропионамида

Эту реакцию проводили в присутствии безводного карбоната натрия в вакууме при температуре ~ 428 К.

Известны методы разложения β-метоксипропионамида над фосфатом лития при 523-773 К и над титаном при 498-673 К. При этом акриламид и метиловый спирт образуются согласно следующему уравнению реакции:

Акриламид и соответствующие амины можно получить также нагреванием β-аминопропионамида при 373-573 К:

При взаимодействии ацетилена, аммиака и оксида углерода в присутствии катализатора - карбонила никеля - также образуется акриламид:

7.2.2. Промышленные методы получения акриламида

Акриламид и акриловую кислоту получают омылением акрилонитрила серной кислотой при 353-373 К. Выход акриловой кислоты зависит от продолжительности процесса омыления и концентрации серной кислоты.

Метод сернокислотного гидролиза нитрила акриловой кислоты с последующей нейтрализацией хлорида водорода или сульфата акриламида едким кали либо водным раствором щелочи впервые реализован в 1954 г. в промышленной масштабе фирмой "Америкен Цианамид" (США).

В Советском Союзе промышленный способ получения кристаллического акриламида освоен в 1961 г. По этому способу акрилонитрил омыляют моногидратом 80-85%-ной серной кислоты при 358-373 К:

Эта реакция обычно протекает с образованием небольшого количества акриловой кислоты (до 4%):

На следующей стадии происходит нейтрализация сульфата акриламида гидроксидом кальция и выделение акриламида в свободном состоянии в виде водного раствора:

Полученный при омылении акрилонитрила сульфат акриламида нейтрализуют в водной среде Са(ОН)₂, аммиаком, карбонатом натрия или калия, а также соединениями щелочных или щелочноземельных металлов с добавлением воды или органического растворителя. Суспензию, образующуюся после нейтрализации, фильтруют с получением раствора мономера и соответствующих солей серной кислоты. Сернокислотный гидролиз акрилонитрила до акриламида успешно применялся в промышленности до 1970 г.

В процессе получения акриламида гидролизом акрилонитрила в присутствии серной кислоты для предотвращения полимеризации мономера применяют ингибиторы, например, нитробензол, нитро-о-крезол, дифениламин, диэтиламин, дициангидрохинон.

Наиболее перспективным является получение акриламида каталитической гидратацией акрилонитрила в акриламид в присутствии твердого катализатора - металлической меди. Медный катализатор может быть получен путем напыления меди в среде органического растворителя либо восстановлением внутрикомплексного соединения меди, нанесенного на оксид алюминия или активированный уголь.

В результате каталитической гидратации обычно получают 10%-е водные растворы акриламида. Однако для полимеризации используют более концентрированные растворы, содержащие 30-50% (мас.) акриламида. Основным способом получения концентрированных растворов является упаривание воды, которое часто проводят при одновременном контактировании раствора с потоком воздуха: кислород является ингибитором полимеризации.