[发明专利]一种N-烷基共轭离子型季铵盐的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种季铵盐相转移催化剂的制备方法，具体地，涉及一种N-烷基共轭离子型季铵盐的制备方法，可用于卤交换法制备芳香族含氟化合物，特别适用于一些需高温反应的芳香族含氟化合物的合成。 

背景技术

N-烷基共轭离子型季铵盐是近年来新发展起来的一种新颖相转移催化剂，可以应用于卤交换法制备芳香族含氟化合物。相比其它常用的相转移催化剂如季铵盐、季磷盐、冠醚和聚醚类相转移催化剂活性低、高温易分解的缺点，N-烷基共轭离子型季铵盐具有高活性、耐高温的特点，特别适用于一些需高温反应的芳香族含氟化合物的合成。 

该催化剂的引入可以降低反应温度、简化操作、缩短反应时间从而获得高选择性和高收率的含氟芳烃化合物。 

现有技术中关于N-烷基共轭离子型季铵盐制备方法，其催化剂合成工艺步骤冗长，反应溶剂特别是卤代烃使用量大，且使用剧毒气体（光气），反应产率受环境湿度影响较大，难以实现安全稳定生产。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种N-烷基共轭离子型季铵盐的制备方法，解决催化剂合成过程中存在的安全环保隐患，简化反应流程，获得高纯度、高收率的催化剂。 

为达到上述目的，本发明主要采用如下技术方案： 

一种N-烷基共轭离子型季铵盐的制备方法，其特征在于，所述N-烷基共轭离子型季铵盐的结构通式为： 

上式中，R₁～R₂为C₁～C₁₆的相同或者不同的饱和或不饱和的直链烷基、饱和或不饱和的支链烷基；A^-为氯离子； 

所述N-烷基共轭离子型季铵盐的制备反应路线如下： 

所述N-烷基共轭离子型季铵盐的制备方法包括如下步骤： 

1)羰基化反应：在5～10℃下，将双（三氯甲基）碳酸酯的甲苯溶液滴入二烷基胺中，并加入缚酸剂，滴加完毕后，升至室温搅拌反应4～10小时，分离，萃取，减压蒸馏后，得到四烷基脲； 

所述双（三氯甲基）碳酸酯与二烷基胺的摩尔比为1:2～1:15； 

所述缚酸剂与二烷基胺的摩尔比为1:1～2:1； 

2)氯代反应：在5～10℃下，将得到的四烷基脲制成甲苯溶液，将双（三氯甲基）碳酸酯的甲苯溶液滴入四烷基脲的甲苯溶液中，升至室温搅拌反应，滴加时间和搅拌时间共2～10小时，过滤，洗涤滤饼，得到氯代盐； 

所述四烷基脲与双（三氯甲基）碳酸酯的摩尔比为1:1～1:5； 

3)缩合中和反应：将得到的氯代盐溶于二氯甲烷或氯仿中，在5～10℃下滴加四甲基胍，滴加完毕，升至室温搅拌反应，滴加时间和搅拌时间共2～8小时，得到胍盐混合物；在得到的胍盐混合物中，加入甲醇溶解，室温下滴加甲醇钠溶液，反应2～8小时，过滤除盐，蒸馏除去甲醇，加入甲苯，在0～25℃下析晶，抽滤，得到所述N-烷基共轭离子型季铵盐； 

所述氯代盐与四甲基胍的摩尔比为1:2～1:5；所述二氯甲烷或氯仿的用量为氯代盐重量的2～5倍。 

进一步地，所述二烷基胺的结构为： 

上式中，R₁、R₂为C₁～C₁₆的相同或者不同的饱和或不饱和的直链烷基、饱和或不饱和的支链烷基。 

步骤1）中，双（三氯甲基）碳酸酯的甲苯溶液中甲苯溶剂的用量为二烷基胺重量的1～6倍；步骤2）中，双（三氯甲基）碳酸酯的甲苯溶液和四烷基脲的甲苯溶液中，甲苯溶剂的用量为四烷基脲重量的1～6倍。 

步骤2）在干燥惰性气体保护下进行。 

步骤3）中，甲醇溶剂的用量为胍盐混合物重量的2～5倍，甲醇钠与氯代盐的摩尔比为1:1～1:3，甲醇钠的溶液浓度为10%～30%。 

步骤3）中，将氯代盐溶于二氯甲烷中。 

所述缚酸剂为三乙胺或吡啶。 

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 

1.以双烷基胺、双（三氯甲基）碳酸酯、四甲基胍为原料制取N-烷基共轭离子型季铵盐相转移催化剂，避免了使用剧毒品光气的危险，并有效的解决了光气在反应过程中难以准确定量的问题。 

2.获得的催化剂纯度高于99.5%，收率高于85%。 

3.而且催化剂在使用中，可显著缩短反应时长，提升反应速率，降低生产成本。 

具体实施方式