CN104826543B - 一种含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂的制备方法 - Google Patents
一种含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂的制备方法，属于有机化合物合成技术领域。本发明提供的合成含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂的制备方法，是由三亚乙基四胺或N，N′‑二(2‑氨乙基)‑1，3‑丙二胺和脂肪酸甲酯在碱性催化剂作用下制得含烷基酰胺乙基的二胺，再与甲醛和甲酸反应，制得双叔胺，最后与碳酸二甲酯反应，生成含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂，具有产物表面活性优异和不污染环境等优点，符合绿色化学原则，是一种清洁生产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂的制备，具体地说是采用碳酸二甲酯的方法制备含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂，属于有机化合物合成技术领域。
背景技术
与普通表面活性剂相比，季铵盐Gemini表面活性剂具有更高的表面活性、更低的临界胶束浓度、更低的Krafft点、不同寻常的粘弹性质、独特的流变性能、优良的溶解性以及生物降解性好、毒性低等一系列独特性质，同时还具备一些独特的性能，如杀菌性、防腐性、抗静电性、柔软性等，一直是人们研究的重点和热点。
在季铵盐Gemini表面活性剂分子结构中的长链脂肪烷基中，引入新的极性基团-酰胺键可以改善季铵盐Gemini表面活性剂的水溶性以及生物降解性等，优化其性能。
到目前为止，季铵盐Gemini表面活性剂的研究多以具有较强毒性与腐蚀性的卤代烷和二卤化合物等作为甲基化试剂，不但不利于环保，而且反离子单一，并会在产品中有一定的残留，使表面活性剂产品不可避免的具有一定的刺激性和毒性。
发明内容
本发明的目的是以合成的含酰胺基脂肪双叔胺为亲油性原料，采用绿色化工原料-碳酸二甲酯作为甲基化试剂进行季铵化反应，制备含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂。
本发明的含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂的分子结构式如下：
其中，R为碳数为9～20的烷基；
n为2和3；
本发明的含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂的制备方法包括以下步骤：
1.由三亚乙基四胺或N，N′-二(2-氨乙基)-1，3-丙二胺和脂肪酸甲酯，在甲苯作溶剂，氢氧化钠作催化剂，反应温度为135℃的情况下反应，其中三亚乙基四胺或N，N′-二(2-氨乙基)-1，3-丙二胺、脂肪酸甲酯和氢氧化钠的摩尔配比为1∶(1.8～2.2)∶0.05，反应完成后，旋蒸除去溶剂，用体积比为1∶1的乙醚和无水乙醇重结晶，得到N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-乙二胺或N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-1，3-丙二胺。
2.N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-乙二胺或N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-1，3-丙二胺、甲醛和甲酸，在异丙醇作溶剂，反应温度为98℃的情况下反应，其中N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-乙二胺或N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-1，3-丙二胺、甲醛和甲酸的摩尔配比为1∶4∶5，反应完成后，旋蒸除去溶剂，5％的氢氧化钠溶液调节pH值至10～12，析出白色固体，抽滤，干燥，得到含烷基酰胺乙基的双叔胺。
3.含烷基酰胺乙基的双叔胺、碳酸二甲酯和溶剂甲醇在初始反应压力为0.5～2MPa，反应温度为140℃的情况下反应，其中烷基酰胺乙基的双叔胺和碳酸二甲酯的摩尔配比为1∶(6～8)，反应完成后，旋蒸除去溶剂，干燥，得到含双烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂。
本发明提供的技术合成含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂，具有产物表面活性优异和不污染环境等优点，符合绿色化学原则，是一种清洁生产工艺。
具体实施方式
实施例1
(1)N，N′-二(2-月桂基酰胺乙基)-乙二胺的制备
250mL圆底烧瓶中加入0.1mol三亚乙基四胺、0.2mol月桂酸甲酯、0.005mol氢氧化钠和30mL甲苯，搅拌加热至135℃，恒定温度反应20h，旋蒸除去溶剂，用体积比为1∶1的乙醚和无水乙醇重结晶，得到N，N′-二(2-月桂基酰胺乙基)-乙二胺。
(2)N，N′-二甲基-二(2-月桂基酰胺乙基)-乙二胺的制备
250mL圆底烧瓶中加入0.1mol N，N′-二(2-月桂基酰胺乙基)-乙二胺和30mL异丙醇，边搅拌边缓慢滴加0.5mol甲酸，再缓慢滴加0.4mol甲醛水溶液，加热至98℃，恒定温度反应20h，然后滴加5％的NaOH溶液，调节pH值至10～12，析出白色固体，抽滤，干燥，得到N，N′-二甲基-二(2-月桂基酰胺乙基)-乙二胺。
(3)N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-二(2-月桂基酰胺乙基)-碳酸甲酯乙二铵的制备
在反应釜中加入0.1mol N，N′-二甲基-二(2-月桂基酰胺乙基)-乙二胺、0.6mol碳酸二甲酯和30mL甲醇，加压至0.5～1MPa，温度控制在140℃，反应8～10h，旋蒸除去溶剂，得到含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂产品。
实施例2
(1)N，N′-二(2-肉豆蔻基酰胺乙基)-丙二胺的制备
250mL圆底烧瓶中加入0.1mol N，N′-二(2-氨乙基)-1，3-丙二胺、0.22mol肉豆蔻酸甲酯、0.005mol氢氧化钠和30mL甲苯，恒定温度反应20h，旋蒸除去溶剂，用体积比为1∶1的乙醚和无水乙醇重结晶，得到N，N′-二(2-肉豆蔻基酰胺乙基)-丙二胺。
(2)N，N′-二甲基-二(2-肉豆蔻基酰胺乙基)-丙二胺的制备
250mL圆底烧瓶中加入0.1mol N，N′-二(2-肉豆蔻基酰胺乙基)-丙二胺和35mL异丙醇，边搅拌边缓慢滴加0.5mol甲酸，再缓慢滴加0.4mol甲醛水溶液，加热至98℃，恒定温度反应20h，然后滴加5％的NaOH溶液，调节pH值至10～12，析出白色固体，抽滤，干燥，得到N，N′-二甲基-二(2-肉豆蔻基酰胺乙基)-丙二胺。
(3)N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-二(2-肉豆蔻基酰胺乙基)-碳酸甲酯丙二铵的制备
在反应釜中加入0.1mol N，N′-二甲基-N，N′-二(2-肉豆蔻基酰胺乙基)-丙二胺、0.6mol碳酸二甲酯和30mL甲醇，加压至0.5～1MPa，温度控制在140℃，反应8～10h，旋蒸除去溶剂，得到含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂产品。
实施例3
(1)N，N′-二-(2-棕榈基酰胺乙基)-乙二胺的制备
250mL圆底烧瓶中加入0.1mol三亚乙基四胺、0.2mol棕榈酸甲酯、0.005mol氢氧化钠和40mL甲苯，搅拌加热至135℃，恒定温度反应20h，旋蒸除去溶剂，用体积比为1∶1的乙醚和无水乙醇重结晶，得到N，N′-二(2-棕榈基酰胺乙基)-乙二胺。
(2)N，N′-二甲基-二(2-棕榈基酰胺乙基)-乙二胺的制备
250mL圆底烧瓶中加入0.1mol N，N′-二(2-棕榈基酰胺乙基)-乙二胺和40mL异丙醇，边搅拌边缓慢滴加0.5mol甲酸，再缓慢滴加0.4mol甲醛水溶液，加热至98℃，恒定温度反应20h，然后滴加5％的NaOH溶液，调节pH值至10～12，析出白色固体，抽滤，干燥，得到N，N′-二甲基-二(2-棕榈基酰胺乙基)-乙二胺。
(3)N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-二(2-棕榈基酰胺乙基)-碳酸甲酯乙二铵的制备
在反应釜中加入0.1mol N，N′-二甲基-二(2-棕榈基酰胺乙基)-乙二胺、0.6mol碳酸二甲酯和30mL甲醇，加压至0.5～1MPa，温度控制在140℃，反应8～10h，旋蒸除去溶剂，得到含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂产品。
实施例4
(1)N，N′-二(2-硬脂基酰胺乙基)-丙二胺的制备
250mL圆底烧瓶中加入0.1mol N，N′-二(2-氨乙基)-1，3-丙二胺、0.22mol硬脂酸甲酯、0.005mol氢氧化钠和40mL甲苯，搅拌加热至135℃，恒定温度反应20h，旋蒸除去溶剂，用体积比为1∶1的乙醚和无水乙醇重结晶，得到N，N′-二(2-硬脂基酰胺乙基)-丙二胺。
(2)N，N′-二甲基-二(2-硬脂基酰胺乙基)-丙二胺的制备
250mL圆底烧瓶中加入0.1mol N，N′-二(2-硬脂基酰胺乙基)-丙二胺和40mL异丙醇，边搅拌边缓慢滴加0.5mol甲酸，再缓慢滴加0.4mol甲醛水溶液，加热至98℃，恒定温度反应20h，然后滴加5％的NaOH溶液，调节pH值至10～12，析出白色固体，抽滤，干燥，得到N，N′-二甲基-二(2-硬脂基酰胺乙基)-丙二胺。
(3)N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-二(2-硬脂基酰胺乙基)-碳酸甲酯丙二铵的制备
在反应釜中加入0.1mol N，N′-二甲基-二(2-硬脂基酰胺乙基)-丙二胺、0.8mol碳酸二甲酯和30mL甲醇，加压至0.5～1MPa，温度控制在140℃，反应8～10h，旋蒸除去溶剂，得到含双烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂产品。
Claims (1)
1.一种含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)由三亚乙基四胺或N，N′-二(2-氨乙基)-1，3-丙二胺和脂肪酸甲酯，在甲苯作溶剂，氢氧化钠作催化剂，反应温度为135℃的情况下反应，其中三亚乙基四胺或N，N′-二(2-氨乙基)-1，3-丙二胺、脂肪酸甲酯和氢氧化钠的摩尔配比为1∶(1.8～2.2)∶0.05，反应完成后，旋蒸除去溶剂，用体积比为1∶1的乙醚和无水乙醇重结晶，得到N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-乙二胺或N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-1，3-丙二胺，反应式如下：
其中，R为碳数为9～20的烷基；
n为2或3；
后两步反应中的R和n与此相同；
(2)N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-乙二胺或N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-1，3-丙二胺、甲醛和甲酸，在异丙醇作溶剂，反应温度为98℃的情况下反应，其中N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-乙二胺或N，N′-二(2-烷基酰胺乙基)-1，3-丙二胺、甲醛和甲酸的摩尔配比为1∶4∶5，反应完成后，旋蒸除去溶剂，5％氢氧化钠溶液调节pH值至10～12，析出白色固体，抽滤，干燥，得到含烷基酰胺乙基的双叔胺，反应式如下：
(3)含烷基酰胺乙基的双叔胺、碳酸二甲酯和溶剂甲醇在初始反应压力为0.5～2MPa，反应温度为140℃的情况下反应，其中含烷基酰胺乙基的双叔胺和碳酸二甲酯的摩尔配比为1∶(6～8)，反应完成后，旋蒸除去溶剂，得到含烷基酰胺乙基的季铵盐Gemini表面活性剂，反应式如下：
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