[发明专利]一种双长链酯基季铵盐及其合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种双长链酯基季铵盐及其合成工艺。

背景技术

季铵盐型阳离子表面活性剂是产量高、应用广的一类表面活性剂，除具有去污能力之外，还有很强的杀菌作用，作为纤维处理的防水柔软剂、浸润剂、防缩剂、抗静电剂、固色剂、匀染剂，并大量用于金属表面处理、选矿、土壤、混凝土、化妆品等行业。

酯基季铵盐是一种新型阳离子表面活性剂，具有优异的柔软、抗静电性能，抗黄变，是20世纪90年代在环境保护浪潮中脱颖而出的表面活性剂新秀，它除了具有通常烷基季铵盐的阳离子表面活性剂共性外，因其含有酯结构而很容易水解成非表面活性片段，是可降解型表面活性剂，酯季铵盐的生物降解也远比相应烷基季铵盐迅速，被认为是当前广泛使用的双十八烷基二甲基氯化铵(D1821)的理想替代品。双长链酯基季铵盐的合成工艺一般采用长链烷基脂肪酸与三乙醇胺(或N-甲基二乙醇胺)反应制得酯胺，所得酯胺再进一步与烷基化试剂(硫酸二甲酯、卤甲烷等)进行季胺化反应得到双长链酯基季铵盐。但是上述合成工艺存在诸多不足，例如：所得酯胺混合物中双长链酯胺含量较低；硫酸二甲酯、卤甲烷等烷基化试剂的毒性很大或有致癌的可能性等。

为了解决上述问题，本发明提供一种新颖的双长链酯基季铵盐的合成工艺路线，利用长链卤代烷先与二甲基乙醇胺反应生成含羟基的单长链卤化铵，再与长链烷基酰氯进行酯化反应生成含有酯键的季铵盐产品。这是一种先季胺化，再酯化的非传统季铵盐合成路线，从合成工艺上避免了硫酸二甲酯、卤甲烷等有毒烷基化试剂的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分子结构中含有酯基的双长链季铵盐。

本发明的另一个目的在于提供所述双长链酯基季铵盐的合成工艺。

为了实现本发明的目的，本发明的双长链酯基季铵盐为具有如下式结构的化合物：

式中n＝12、14、16或18；

m＝11、13、15或17；

X^-为Cl^-或Br^-。

本发明的双长链酯基季铵盐的合成工艺，包括如下步骤：

1)N，N-二甲基乙醇胺的季胺化反应。将N，N-二甲基乙醇胺与长链卤代烷以一定比例混合，加入适量溶剂，在一定反应条件下进行反应，得到淡黄色透明液体，冷却析出白色晶体，经纯化得到反应中间体长链烷基卤化铵，反应方程式如下：

其中，N，N-二甲基乙醇胺与长链卤代烷投料摩尔比为1∶1～1∶2，溶剂为酮类(如丙酮、甲乙酮)、醇类(如甲醇、乙醇)或者酮、醇混合物，反应温度为50℃～95℃，反应时间为2h～8h。

2)长链烷基卤化铵与长链烷基酰氯的酯化反应。将前面得到的反应中间体长链烷基卤化铵与长链烷基酰氯以一定比例混合，向反应体系中加入适量溶剂，在一定反应条件下进行反应。反应完毕，旋蒸除去溶剂，多次重结晶得到最终固体产物，反应方程式如下：

其中，反应中间体长链烷基卤化铵与长链烷基酰氯投料摩尔比为1.5∶1～1∶1.5，溶剂为酮类(如丙酮、甲乙酮)、醇类(如甲醇、乙醇)、三氯甲烷等，反应温度为10℃～50℃，反应时间为4h～16h。

本发明的优点在于，本发明的双长链酯基季铵盐在分子结构中引入了酯基，增加了可降解性，环境友好，符合绿色化学的要求；本发明采用了先季胺化，再酯化的非传统季铵盐合成工艺，原料转化率高，中间产物易分离提纯，反应条件温和，目标产品色泽浅、活性物含量高，溶剂可回收利用，无三废产生；从合成工艺上避免了硫酸二甲酯、卤甲烷等传统的有毒烷基化试剂的使用。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，但不以任何形式限制本发明。

实施例1：称取8.91g(0.1mol)N，N-二甲基乙醇胺和29.91g(0.12mol)1-溴代十二烷，加入到250mL的三口烧瓶中，加入45mL乙醇作溶剂，水浴加热到85℃恒温反应5h停止，旋蒸除去乙醇，利用丙酮-甲醇混合溶剂重结晶得到白色晶体物质十二烷基二甲基羟乙基溴化铵；称取十二烷基二甲基羟乙基溴化铵16.92g(0.05mol)加入到250mL三口烧瓶中，加入适量溶剂三氯甲烷与附酸剂三乙胺，在冰水浴中缓慢滴加15.15g(0.05mol)硬脂酰氯，滴加完毕自然升温到室温反应8h，停止反应。旋蒸除去溶剂，利用无水乙醇重结晶三次得到白色固体产物十二烷基二甲基硬脂酸乙酯基溴化铵，测得收率95.5％。