專利名稱：一種酯胺類季銨鹽及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種酯胺類季銨鹽及其合成方法，具體地說(shuō)涉及一種使用季銨化劑來(lái)合成一種酯胺類季銨鹽化合物及其合成方法。
背景技術(shù)：
目前織物柔軟劑主要以陽(yáng)離子表面活性劑為主，1950年最早用于商業(yè)化的柔軟劑是二氫化牛油基二甲基氯化胺(DHTDMAC)，在開(kāi)發(fā)DHTDMAC的同時(shí)，以脂肪酸為原料開(kāi)發(fā)了包括二酰胺基乙氧基化季銨鹽、酯類季銨鹽、咪唑啉季銨鹽等產(chǎn)品。但這些季銨鹽合成過(guò)程一般用氯甲烷、硫酸二甲酯、硫酸二丙酯或無(wú)機(jī)酸做季銨化劑。對(duì)于使用碳酸二甲酯作為季銨化劑合成酯胺類季銨鹽未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用碳酸二甲酯作為季銨化劑合成的酯胺類季銨鹽及其合成方法。
本發(fā)明酯胺類季銨鹽的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下 式中R為C5～C21的飽和與不飽和，直鏈或帶有支鏈的烷基n為乙醇胺中羥乙基的個(gè)數(shù)1，2，3X為1，2，3本發(fā)明的合成方法是將一定比例的脂肪酸和乙醇胺進(jìn)行酯胺化反應(yīng)，再用碳酸二甲酯和酯胺反應(yīng)得到新型的酯胺類季銨鹽。具體的合成方法包括如下步驟(1)稱脂肪酸加入到反應(yīng)器中，在N2氣氛的條件下攪拌升溫到40～130℃，待其全部熔化后，加入酸性催化劑和乙醇胺，升溫至150～210℃，反應(yīng)5～10小時(shí)，當(dāng)產(chǎn)物酸價(jià)低于5mgKOH/g時(shí)，中止反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物；
(2)將反應(yīng)混合物降至50～90℃，停止通入N2氣，加入異丙醇和碳酸二甲酯進(jìn)行季銨化反應(yīng)，反應(yīng)2～5小時(shí)，當(dāng)測(cè)得產(chǎn)物中游離胺含量小于2％時(shí)，即可停止反應(yīng)。
各組份加入量為脂肪酸、乙醇胺和碳酸二甲酯的摩爾比0.4～0.6∶1∶0.9～1.2，催化劑用量是脂肪酸和乙醇胺總重量的0.05％～0.5％，異丙醇用量是脂肪酸和乙醇胺總重量的10％～20％。
所述的脂肪酸為C6～C22的飽和與不飽和脂肪酸。如辛酸、月桂酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸、山崳酸等。
所述的乙醇胺為二甲基乙醇胺，甲基二乙醇胺，三乙醇胺。
所述的酸性催化劑為有機(jī)酸烷基苯磺酸、對(duì)甲苯磺酸等。無(wú)機(jī)酸硫酸、磷酸、亞磷酸、鹽酸等。
本發(fā)明的酯胺類季銨鹽為陽(yáng)離子表面活性劑，具有陽(yáng)離子表面活性劑的特性，可用在織物柔軟劑、皮革柔軟劑、殺菌劑等多方面，本發(fā)明的酯胺類季銨鹽的具體使用方法與其它陽(yáng)離子表面活性劑在織物柔軟劑、皮革柔軟劑、殺菌劑等多方面的使用方法相同。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本產(chǎn)品具有優(yōu)良的生物降解性，生態(tài)毒性低，具有優(yōu)異的環(huán)境相容性和皮膚相容性，該產(chǎn)品的使用不僅可以提高復(fù)配類產(chǎn)品的檔次，而且對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有深遠(yuǎn)的影響。
2.該工藝使用了綠色無(wú)毒的碳酸二甲酯來(lái)替代有劇毒的硫酸二甲酯和氯甲烷，避免了產(chǎn)品中殘留有未反應(yīng)的劇毒品，降低了柔軟劑產(chǎn)品對(duì)人體的毒害和對(duì)環(huán)境的污染。
3.采用本合成方法，轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，所得產(chǎn)品的活性物含量高，產(chǎn)品色澤淺。
4.本產(chǎn)品易配置成高濃度的產(chǎn)品，降低生產(chǎn)和包裝成本，使用方便。
具體實(shí)施方法實(shí)施例1稱取284g硬脂酸加入到500mL的四口瓶中，在N2氣氛的條件下攪拌升溫到100℃，待全部其熔化后，加入烷基苯磺酸1g，三乙醇胺75g，升溫至180℃，增大攪拌速度，反應(yīng)6小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)物酸價(jià)為2.8mgKOH/g，中止反應(yīng)。
將反應(yīng)混合物降溫至80℃，停止通入N2氣，加入異丙醇30g，碳酸二甲酯45g進(jìn)行季銨化反應(yīng)，反應(yīng)3小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)品中游離胺含量為1.8％，即可停止反應(yīng)。
實(shí)施例2稱取284g硬脂酸加入到500mL的四口瓶中，在N2氣氛的條件下攪拌升溫到100℃，待全部其熔化后，加入烷基苯磺酸1g，甲基二乙醇胺60g，升溫至170℃，增大攪拌速度，反應(yīng)7小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)物酸價(jià)為2.6mgKOH/g時(shí)，中止反應(yīng)。
將反應(yīng)混合物降溫至80℃，停止通入N2氣，加入異丙醇30g，碳酸二甲酯45g進(jìn)行季銨化反應(yīng)，反應(yīng)2.5小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)品中游離胺含量為1.7％時(shí)，即可停止反應(yīng)。
實(shí)施例3稱取282g油酸加入到500mL的四口瓶中，在N2氣氛的條件下攪拌升溫到90℃，加入烷基苯磺酸1g，三乙醇胺75g，升溫至160℃，增大攪拌速度，反應(yīng)6小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)物酸價(jià)為3.0mgKOH/g時(shí)，中止反應(yīng)。
將反應(yīng)混合物降溫至60℃，停止通入N2氣，加入異丙醇30g，碳酸二甲酯45g進(jìn)行季銨化反應(yīng)，反應(yīng)3小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)品中游離胺含量為1.6％時(shí)，即可停止反應(yīng)。
實(shí)施例4稱取200g月桂酸加入到500mL的四口瓶中，在N2氣氛的條件下攪拌升溫到80℃，加入對(duì)甲苯磺酸1g，甲基二乙醇胺60g，升溫至170℃，增大攪拌速度，反應(yīng)7小時(shí)后，測(cè)得物酸價(jià)為3.2mgKOH/g時(shí)，中止反應(yīng)。
將反應(yīng)混合物降溫至80℃，停止通入N2氣，加入異丙醇30g，碳酸二甲酯45g進(jìn)行季銨化反應(yīng)，反應(yīng)4小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)品中游離胺含量為1.5％時(shí)，即可停止反應(yīng)。
實(shí)施例5稱取256g棕櫚酸加入到500mL的四口瓶中，在N2氣氛的條件下攪拌升溫到70℃，加入烷基苯磺酸1g，三乙醇胺75g，升溫至170℃，增大攪拌速度，反應(yīng)8小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)物酸價(jià)為2.0mgKOH/g時(shí)，中止反應(yīng)。
將反應(yīng)混合物降溫至70℃，停止通入N2氣，加入異丙醇30g，碳酸二甲酯45g進(jìn)行季銨化反應(yīng)，反應(yīng)4.5小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)品中游離胺含量為1.3％時(shí)，即可停止反應(yīng)。
實(shí)施例6稱取312g山崳酸加入到500mL的四口瓶中，在N2氣氛的條件下攪拌升溫到120℃，加入對(duì)甲苯磺酸1g，甲基二乙醇胺60g，升溫至170℃，增大攪拌速度，反應(yīng)9小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)物酸價(jià)為4.1mgKOH/g時(shí)，中止反應(yīng)。
將反應(yīng)混合物降溫至70℃，停止通入N2氣，加入異丙醇30g，碳酸二甲酯45g進(jìn)行季銨化反應(yīng)，反應(yīng)5小時(shí)后，測(cè)得產(chǎn)品中游離胺含量為1.9％時(shí)，即可停止反應(yīng)。
將實(shí)施例1、2、5、6制得的產(chǎn)品應(yīng)用于制備柔軟劑時(shí)的配方如表1表1 單位重量百分比

將實(shí)施例3、4制得的產(chǎn)品應(yīng)用于制備殺菌劑時(shí)的配方如表2表2 單位重量百分比

權(quán)利要求
1.一種酯胺類季銨鹽，其特征在于化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下 式中R為C5～C21的飽和與不飽和，直鏈或帶有支鏈的烷基n為乙醇胺中羥乙基的個(gè)數(shù)1，2，3X為1，2，3
2.如權(quán)利要求1所述的一種酯胺類季銨鹽的合成方法，其特征在于包括如下步驟(1)稱脂肪酸加入到反應(yīng)器中，在N2氣氛的條件下攪拌升溫到40～130℃，待其全部熔化后，加入酸性催化劑和乙醇胺，升溫至150～210℃，反應(yīng)5～10小時(shí)，當(dāng)產(chǎn)物酸價(jià)低于5mgKOH/g時(shí)，中止反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物；(2)將反應(yīng)混合物降至50～90℃，停止通入N2氣，加入異丙醇和碳酸二甲酯進(jìn)行季銨化反應(yīng)，當(dāng)測(cè)得產(chǎn)物中游離胺含量小于2％時(shí)，即可停止反應(yīng)；各組份加入量為脂肪酸、乙醇胺和碳酸二甲酯的摩爾比0.4～0.6∶1∶0.9～1.2，催化劑用量是脂肪酸和乙醇胺總重量的0.05％～0.5％，異丙醇用量是脂肪酸和乙醇胺總重量的10％～20％。
3.如權(quán)利要求2所述的一種酯胺類季銨鹽的合成方法，其特征在于所述的脂肪酸為C6～C22的飽和與不飽和脂肪酸。
4.權(quán)利要求2所述的一種酯胺類季銨鹽的合成方法，其特征在于所述的脂肪酸為辛酸、月桂酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸或山崳酸。
5.如權(quán)利要求2所述的一種酯胺類季銨鹽的合成方法，其特征在于所述的乙醇胺為二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙醇胺。
6.如權(quán)利要求2所述的一種酯胺類季銨鹽的合成方法，其特征在于所述的酸性催化劑為有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸。
7.如權(quán)利要求2所述的一種酯胺類季銨鹽的合成方法，其特征在于所述的有機(jī)酸為烷基苯磺酸或?qū)妆交撬帷?br> 8.如權(quán)利要求2所述的一種酯胺類季銨鹽的合成方法，其特征在于所述的無(wú)機(jī)酸是硫酸、磷酸、亞磷酸或鹽酸。
全文摘要
一種酯胺類季銨鹽的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為采用將一定比例的脂肪酸和乙醇胺進(jìn)行酯胺化反應(yīng)，再用碳酸二甲酯和酯胺反應(yīng)合成得到酯胺類季銨鹽。本發(fā)明具有采用本合成方法，轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，所得產(chǎn)品的活性物含量高，使用綠色無(wú)毒的碳酸二甲酯來(lái)替代有劇毒的硫酸二甲酯和氯甲烷進(jìn)行季銨化反應(yīng)，避免了產(chǎn)品中殘留有未反應(yīng)的劇毒品，降低了季銨鹽產(chǎn)品對(duì)人體的毒害和對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)C07C219/00GK1562960SQ20041001221
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者耿濤, 李秋小, 李運(yùn)玲 申請(qǐng)人:中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研究院