CN101337169A - 一种邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂是以右化学式所示的化合物，该表面活性剂对碳钢的盐酸腐蚀有优良防护效果。其制备方法包括两步化学反应：首先是以邻苯二甲酸二甲酯与N，N－二甲基氨基乙醇在金属钠催化剂下进行酯交换反应，经精馏脱除甲醇、回收过量的N，N－二甲基氨基乙醇、萃取、蒸馏脱除溶剂后得到中间体二(二甲基氨基乙基)邻苯二甲酸酯；然后将二(二甲基氨基乙基)邻苯二甲酸酯在有机溶剂中与正溴代十二烷进行季铵盐化反应得到产品邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂。

Description

一种邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种精细化学品及其制备方法，特别涉及季铵盐类阳离子表面活性剂及其制备方法，确切地说是一种邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂及其制备方法。

二、背景技术

表面活性剂是一类精细化学品，已广泛应用工业生产、洗涤化妆品、农药、医药、印染、三次采油、杀菌消毒、污水处理等各个领域，目前随着表面活性剂工业的发展，双子表面活性剂倍受关注。这类表面活性剂的结构特点是：分子结构中同时含有两个(或多个)亲水基和两个(或多个)亲油基。和传统的表面活性剂相比，其降低界面张力的能力大大提高，使用量可以大大降低，是一类高效表面活性剂。

酯基双子表面活性剂不仅具有双子表面活性剂高效的特点，同时由于分子中酯基存在，使用后在环境中容易被自然界微生物降解，是环境友好的表面活性剂，将是今后表面活性剂发展的方向。

JP63068547公开了二(二甲基氨基乙基)邻苯二甲酸酯的合成方法是：氮气保护下，采用邻苯二甲酸酐和N，N-二甲基氨基乙醇在催化剂对甲基苯磺酸存在下，150℃反应4h，收率94％。该工艺的缺点是反应需氮气保护，操作温度高，不适宜工业化生产。

Oksne等采用邻苯二甲酰氯和N，N-二甲基氨基乙醇在乙醚中回流2h得到59％的产品(Acta.Chem.Scand.1959，13，195-6)。该工艺的缺点是：采用的原料邻苯二甲酰氯价格高，且产品收率低。

三、发明内容

本发明旨在提供一种结构中含邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂，所要解决的技术问题是遴选适宜的制备方法。

本发明所称的邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂有以下化学结构式：

化学名称：二甲基正十二烷基邻苯二甲酸二乙酯基双溴化铵

邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性的制备方法，包括酯交换反应、季铵盐化反应以及分离和纯化，其特征是所述的酯交换反应是邻苯二甲酸二甲酯与N，N-二甲基氨基乙醇在金属钠催化剂存在的条件下于80～90℃进行酯交换反应得到中间体(I)二(二甲基氨基乙基)邻苯二甲酸酯，这一反应温度有利于蒸出副产甲醇，使酯交换向着正反应方向进行，反应结束后减压蒸馏回收过量的N，N-二甲基氨基乙醇，中间体经水洗、萃取分离纯化后用于季铵盐化反应，这就是中间体(I)与溴代正十二烷在有机溶剂中及进行季铵盐化反应得到目标产物，反应在常温下进行，当使用低沸点溶剂时可在回流条件下进行反应以缩短反应时间，所述的低沸点溶剂选自丙酮或甲乙酮或乙酸乙酯或乙酸丁酯等。

酯交换反应时邻苯二甲酸二甲酯与N，N-二甲基氨基乙醇的摩尔比为1∶2～6，优选1∶4；季铵盐化反应时中间体(I)与溴代正十二烷的摩尔比为1∶2～4，优选1∶3。

酯交换反应的反应式如下：

季铵盐化反应的反应式如下：

本表面活性剂用于碳钢及其制品的防腐，防腐效率测定采用挂片失重法。其水溶液在1×10^-5mol/L低浓度下使用，对碳钢的防腐效率达96.1％。

本方法原料易得、反应条件温和，操作简单，收率高，甲醇等回收。

四、具体实施方式

实施例1：二(二甲基胺基乙基)邻苯二甲酸酯的合成

在装有精馏柱的反应瓶中，分别加入邻苯二甲酸二甲酯60g(0.3mol)、N，N-二甲基氨基乙醇108g(1.2mol)加入金属钠1.2g，搅拌反应至无气体产生为止。加热，控制温度为90℃。反应2h后，-0.06mPa减压精馏，控制甲醇低沸点物缓慢馏出。8h后改为减压蒸馏回收过量的N，N-二甲基氨基乙醇，-0.095mPa减压蒸馏至150℃无液体馏出为至。冷却至室温，加入含6.0g醋酸的水溶液50mL，用150mL甲苯萃取、减压蒸馏除去甲苯，得到二(二甲基胺基乙基)邻苯二甲酸酯，重88.6g，收率93％，气相色谱归一化检测纯度为97％。

实施例2：

按实施例1同样操作，仅将其中使用的N，N-二甲基氨基乙醇改为回收的N，N-二甲基氨基乙醇，其他不变，得到二(二甲基胺基乙基)邻苯二甲酸酯88.1g，收率92.5％，气相色谱归一化检测纯度为97.1％。

实施例3：

按实施例1同样操作，仅将其中使用的N，N-二甲基氨基乙醇使用量改为54g，其他不变，得到油状液体78.1g，气相色谱分析归一化检测纯度为76％。

实施例4：含邻苯二甲酸酯基的阳离子双子表面活性剂的制备

在装有冷凝管的反应瓶中，加入二(二甲基胺基乙基)邻苯二甲酸酯2g(0.0063mol)，溴代十二烷4.86g(0.0195mol)和丙酮30mL，磁力搅拌器下加热搅拌回流反应36h以上。冷却、除去丙酮后，加入甲苯10mL，洗涤、过滤，烘干得到微黄色固体粉末5.05g，熔点128-131℃。乙腈重结晶得到白色晶体，熔点：132-133℃。IR(cm^-1)：3003、2923、2853、1735、1468、1262、1139。¹HNMR化学位移ppm：0.8-0.9(6H)、1.23-1.26(36H)、1.76(4H)、3.46(12H)、3.63-3.67(4H)、4.29(4H)、5.01(4H)、7.58-7.85(4H)。

实施例5：

按实施例4同样操作，仅将其中溶剂丙酮改为乙酸乙酯，其他不变，得微黄色固体粉末5.19g。熔点128-131℃。

实施例6：

按实施例4同样操作，仅将其中溴代十二烷4.875g改为3.21g(0.013mol)，其他不变，得微黄色固体粉末4.90g。熔点125-129℃。

实施例7碳钢防腐性能测试：

采用试片为3cm×3cm的A3碳钢，依次用360#砂纸打磨，600#砂纸，1500#砂纸逐级抛光，放入无水乙醇中浸泡脱脂，再用蒸馏水洗，丙酮洗，取出后用吹风机冷风吹干，称重，置入200mL含有不同的浓度邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂的1M盐酸溶液中，温度恒定为35℃，4h后取出，依次用自来水冲洗，蒸馏水洗、丙酮洗，吹干，称重，每个浓度做两次平行实验，根据铁片失重计算腐蚀速度和缓蚀效率E％：

$E\%=(1-\frac{w}{w_0})\×100$

其中W和W⁰，分别为不同浓度表面活性剂盐酸溶液中和无表面活性剂盐酸溶液中铁片的腐蚀速度。

其不同浓度下，1M盐酸溶液中铁片的缓蚀效率如下表：

Claims (5)

1、一种邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂，其特征在于：有以下化学式所示的、其化学名称：二甲基正十二烷基邻苯二甲酸二乙酯基双溴化铵

2、由权利要求1所述的邻苯二甲酸酯基阳离子双子表面活性剂的制备方法，包括酯交换反应、季铵盐化反应以及分离和纯化，其特征在于：所述的酯交换反应是邻苯二甲酸二甲酯和N，N-二甲基氨基乙醇在金属钠催化剂存在条件下于80～90℃进行酯交换反应得到中间体(I)二(二甲基氨基乙基)邻苯二甲酸酯，邻苯二甲酸二甲酯与N，N-二甲基氨基乙醇的摩尔比为1∶2～6；所述的季铵盐化反应是中间体(I)与溴代正十二烷在有机溶剂中的季铵盐化反应得到的目标产物，中间体(I)与溴代正十二烷的摩尔比为1∶2～4。

3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：邻苯二甲酸二甲酯与N，N-二甲基氨基乙醇的摩尔比为1∶4。

4、根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：中间体(I)与溴代正十二烷的摩尔比为1∶3。

5、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：季铵盐化反应是在低沸点溶剂中回流条件下进行的反应，所述的低沸点溶剂选自丙酮或甲乙酮或乙酸乙酯或乙酸丁酯。