JPH11279133A - 第4級アンモニウム塩の製造法 - Google Patents

第4級アンモニウム塩の製造法

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JPH11279133A
JPH11279133A JP8328298A JP8328298A JPH11279133A JP H11279133 A JPH11279133 A JP H11279133A JP 8328298 A JP8328298 A JP 8328298A JP 8328298 A JP8328298 A JP 8328298A JP H11279133 A JPH11279133 A JP H11279133A
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reaction
quaternary ammonium
ammonium salt
amine
reaction solvent
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English (en)
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Shoji Hasegawa
祥志 長谷川
Kazuhito Miyoshi
一仁 三好
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Kao Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第4級アンモニウム塩の製造の際に4級化剤
として用いられる有機ハロゲン化物による環境汚染を防
止し、更に製造コストも低減した第4級アンモニウム塩
の製造法の提供。 【解決手段】 有機ハロゲン化物を4級化剤として用
い、反応溶媒の存在下、アミンを4級化して第4級アン
モニウム塩を製造する方法であって、反応余剰の4級化
剤を反応溶媒に吸収させて回収し、再利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術】本発明は第4級アンモニウム塩の
製造法に関し、詳しくは、環境汚染を防止することがで
き、更に製造コストも低減できる第4級アンモニウム塩
の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、第4級アンモニウム塩の4級化剤
等として用いられている有機ハロゲン化物の処理方法と
しては、スクラバー等の洗浄塔での水処理、焼却、アル
カリ処理、触媒による分解処理、活性炭への吸着処理な
どが行われていた。例えば、特開平5−23540号公
報では有機塩素化合物を吸着剤で吸着した後、燃焼によ
りこの有機塩素化合物を分解する方法が記載されてい
る。また、特開平6−47224号公報では、燃焼後の
排ガスをスプレー冷却塔で冷却し、その後集塵機バグ室
に導いて有害物質を含むダストを除去する方法が記載さ
れている。また特開昭48−79767号公報では、塩
素を含有する有機固体物質を焼却後、その排出ガスを塩
酸として回収し、更にアルカリで中和する方法が記載さ
れている。また、特開昭48−96447号公報では、
有機溶剤廃液の処理方法として、重質成分を除去した
後、軽質成分を燃焼させ発生する有害ガスを水洗処理、
次いで中和する方法が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の有機ハ
ロゲン化物の処理方法は、水処理のみでは回収が不十分
であり、アルカリを用いる場合は後工程への負荷がかか
り、焼却では高温を必要とする上、腐食性ガスが生じる
ため耐食性の設備材料を選択する必要性があり、また、
触媒や吸着剤を使用した場合、コストがかかるといった
問題があった。
【0004】従って本発明の課題は、第4級アンモニウ
ム塩の製造の際に4級化剤として用いられる有機ハロゲ
ン化物による環境汚染を防止し、更に製造コストも低減
した第4級アンモニウム塩の製造法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、4級化剤の4
級化反応溶媒への溶解度が極めて大きい点に着目してな
されたものであり、有機ハロゲン化物を4級化剤として
用い、反応溶媒の存在下、アミンを4級化して第4級ア
ンモニウム塩を製造する方法であって、反応余剰の4級
化剤を反応溶媒に吸収させて回収し、再利用することを
特徴とする第4級アンモニウム塩の製造法である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に用いられるアミンとして
は、特に限定されないが、長鎖アルキル基を有するアミ
ンが好ましい。このようなアミンとしては、ジ硬化牛脂
アルキルメチルアミン等のジ長鎖アルキルモノ低級アル
キルアミン、ジステアリルアミン等のジ長鎖型2級アミ
ン、下記の式(A−1)〜(A−3)で表される化合物
等のエステル基及び/又はアミド基を有する第3級アミ
ン等が挙げられる。
【0007】
【化1】
【0008】(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基又
はヒドロキシアルキル基、R2は炭素数11〜21のアル
キル基又はアルケニル基、X は水素原子又は-COR3 (R3
は炭素数11〜21のアルキル基又はアルケニル基)、
R4は炭素数12〜22のアルキル基又はアルケニル基を
示す。mは2又は3である。) 本発明の製造法においてこれらの化合物は1種以上を用
いることができる。上記の化合物の合成方法はいずれも
特に限定されるものではなく、以下の方法に基づいて合
成することができる。
【0009】即ち、式(A−1)で表される化合物は、
例えばN−低級アルキルアルカノールアミンやジエタノ
ールアミン等のジアルカノールアミンのシアノエチル
化、水添反応により得られる式(AB−1)で表される
化合物を炭素数12〜22の脂肪酸と反応させることに
より得ることができる。
【0010】
【化2】
【0011】(式中、R1及びmは前記と同じ意味を示
す。) また、式(A−2)で表される化合物は、例えばN−低
級アルキルジエタノールアミンの分子内脱水環化反応に
より得られる式(AB−2)で表される化合物を脂肪族
アミンと開環アミド化反応させた後、炭素数12〜22
の脂肪酸ハライドと反応させ、得られた化合物を水酸化
ナトリウム等のアルカリ溶液で洗浄することにより得る
ことができる。
【0012】
【化3】
【0013】(式中、R1は前記と同じ意味を示す。) 更に、式(A−3)で表される化合物は、例えば、N−
高級アルキル又はアルケニルジエタノールアミンの脱水
環化反応により得られる式(AB−3)で表される化合
物を低級アルキルアミンと反応させた後、炭素数12〜
22の脂肪酸ハライドと反応させ、得られた化合物を水
酸化ナトリウム等のアルカリ溶液で洗浄することにより
得ることができる。
【0014】
【化4】
【0015】(式中、R4は前記と同じ意味を示す。) 本発明においては、上記のようなアミンを、4級化剤と
して有機ハロゲン化物を用いて、反応溶媒の存在下4級
化して第4級アンモニウム塩を製造する際に、反応余剰
の4級化剤を反応溶媒に吸収させて回収して再利用す
る。本発明に用いられる有機ハロゲン化物としては、メ
チルクロライド、エチルクロライドなどの炭素数1〜4
の低級アルキルハライドが挙げられ、特に低級アルキル
クロライドが好ましく、更にはメチルクロライドが好ま
しい。
【0016】4級化では、反応の進行に伴い急激な増粘
がみられ、均一な中和度を得るには時間を要し、熱履歴
による色相の劣化や基剤の分解を抑制するためや製造後
の基剤のハンドリング性向上のため、反応溶媒としてエ
タノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコー
ル等の4級化剤の溶解度が高い低級アルコール等を用い
ることが好ましい。これらの溶媒は1種以上を用いるこ
とができる。溶媒の添加量はアミンに対して15〜45
重量%が好ましく、25〜35重量%がさらに好まし
い。
【0017】4級化剤は、3級アミンに対しては1.01〜
1.5 当量倍が好ましく、より好ましくは1.05〜1.3 当量
倍である。また2級アミンに対しては2.02〜3当量倍が
好ましく、より好ましくは 2.1〜2.6 当量倍である。4
級化剤が上記範囲より少ないと反応時間が長くなり熱履
歴による色相の劣化が生じやすく、また多いと余剰の4
級化剤が色相劣化を促進させ高品質な第4級アンモニウ
ム塩が得られにくくなり、コスト面でも不利である。4
級化反応の温度はアミンと反応溶媒の混合物の融点以上
で且つ品質面から50〜110℃が好ましく、より好ま
しくは60〜90℃、さらに好ましくは75〜80℃で
ある。
【0018】本発明においては、反応終了後のブロー時
や精製時に生成物中から排出される余剰の4級化剤を反
応溶媒に溶解させて回収し、且つ再利用することによ
り、環境汚染の防止を行いつつ、第4級アンモニウム塩
の製造コストを低減する。
【0019】排出される4級化剤は熱交換器(冷却器)
で冷却し直接回収装置へ供給してもよく、また一旦ガス
ホルダー等に充填してから、回収装置に供給してもよ
い。本発明の回収装置としては、一般的な攪拌槽、気泡
塔、充填塔、段塔、スプレー塔(スクラバー)などいず
れでもよく、向流、並流、液循環など特に限定されるも
のではない。たとえば、気泡塔であれば、ドラフトチュ
ーブ式、塔内に多孔板を備え多段化した多段式等が挙げ
られる。充填塔であれば、充填物はラシヒリング、ベル
サドルなど市販されているものを使用することができ
る。
【0020】回収時の圧力は、回収効率の点から常圧も
しくは加圧が好ましく、4級化に使用する反応溶媒の温
度は、凝固点以上であれば低温ほど好ましい。4級化反
応溶媒の量は、排出される余剰4級化剤が飽和量以下に
なるよう設定し、その回収液は、次反応に全量再使用し
てもよく、また分割使用してもよい。さらに、この回収
再利用は繰返し行うことができる。
【0021】
【実施例】合成例1 N−メチルエタノールアミンとアクリロニトリルの付加
物より、公知の方法(J.Org.Chem., 26, 3409, (1960))
で合成したN−(2−ヒドロキシエチル)−N−メチル
−1,3−プロピレンジアミン66gと硬化牛脂脂肪酸
284gを温度計、攪拌機、トラップのついた4つ口フ
ラスコに仕込み、180℃まで昇温した。その温度で約
30分間加熱した。圧力は26.7kPaで行った。次
に圧力を6.7kPaまで下げ8時間加熱を続けた。
【0022】その結果、前記の式(A−1)においてR
1 がメチル基、R2 が硬化牛脂脂肪酸残基、Xが−CO
3 (R3 は硬化牛脂脂肪酸残基)、mが2であるジ長
鎖型第3級アミン83重量%、R1 がメチル基、R2
硬化牛脂脂肪酸残基、XがH、mが2であるモノ長鎖型
第3級アミン15重量%を含有する反応物約300gを
得た。なお、反応物の組成分析は酸価(JIS K0070) 、ケ
ン化価(JIS K0070) 、水酸基価(JIS K0070) 、全アミン
価(ASTM D2073-66) 及び3級アミン価(ASTM D2073-66)
を測定することにより行なった。
【0023】合成例2 N−メチルジエタノールアミンの分子内脱水環化反応に
より得たN−メチルモルフォロン61gとステアリルア
ミン143gを温度計、攪拌機、トラップのついた4つ
口フラスコに仕込み、180℃まで昇温後約4時間、常
圧で加熱を続けた。次いで、冷却後、ラウリン酸クロラ
イド116gを仕込み、100℃まで昇温後約4時間、
常圧で加熱を続けた。次いで、得られた化合物をアルカ
リ溶液で洗浄した。その結果、前記の式(A−2)にお
いてR1 がメチル基、R2 がステアリル基、Xが−CO
3 (R3 はラウリン酸残基)であるジ長鎖型第3級ア
ミン85重量%、R1 がメチル基、R2 がステアリル
基、XがHであるモノ長鎖型第3級アミン13重量%を
含有する反応物約300gを得た。なお、反応物の組成
分析は合成例1と同様に行なった。
【0024】実施例1 合成例1で得られた第3級アミン7.20kgと反応溶
媒としてエタノール2.25kgを攪拌機、温度計、圧
力計のついた15Lオートクレーブに仕込み、十分に窒
素置換を行った。次いで、密閉のまま60℃まで昇温
し、メチルクロライド0.785kg(第3級アミンに
対するモル比1.3)を圧入した。さらに昇温し、槽内
温度を75〜80℃の範囲に設定し、4時間保持して4
級化反応を行なった。反応後、槽内温度を55℃まで冷
却した。
【0025】次いで、余剰のメチルクロライドを回収す
るために、上記4級化反応の排ガスを冷却器を通して、
次反応に使用するエタノール2.25kgを仕込み10
℃に保持した4Lのスパージャーを具備した常圧の攪拌
槽(H(槽高さ)/D(槽径)=5)に、流量約0.4
L/minでブローした。ついで、精製のため、上記と
同スケールの攪拌機、温度計、圧力計のついた混合槽に
移し、窒素雰囲気下で上記の反応物10.0kgを55℃
に保持し、消泡剤としてジメチルポリシロキサン(東芝
シリコーン(株)製,TSA-770(純分45%))を第4級ア
ンモニウム塩純分に対して、純分として375mg/kg
(反応物に対して純分として292mg/kg)添加後、1
0分間攪拌混合した。消泡剤を添加した反応物を窒素雰
囲気下50〜55℃に保持し、内径52mm、回転ブレ
ード長さ200mm、伝熱面積0.03m2 のガラス製スミ
ス薄膜式蒸発機((神鋼パンテック(株)製)に、圧力2
6. 7kPa、ジャケット温度88℃、回転数1700
rpmの条件に設定し、300ml/minの流量で供
給して留去を行い、このときの排ガスも冷却器を通して
攪拌槽へと導いた。
【0026】精製後、反応物である第4級アンモニウム
塩とエタノールの混合物の全アミン価を求め、下記式に
より反応率を算出したところ99.6%であった。ま
た、上記攪拌槽中のエタノールのGC分析を行い、過剰
分のメチルクロライドの回収率を求めたところ97%で
あった。
【0027】次いで、上記反応に用いた15Lオートク
レーブに、メチルクロライドを回収したエタノール、合
成例−1で得られた第3級アミン及びメチルクロライド
0.604kg(第3級アミンに対するモル比1.0)
を仕込み、同様に反応を行った。反応終了後反応物を抜
き出し、下記式により再利用後の反応率を算出したとこ
ろ99.5%であった。
【0028】
【数1】
【0029】実施例2 合成例2で得られた第3級アミン7. 20kgと反応溶
媒としてイソプロピルアルコール2. 25kgを実施例
1と同じオートクレーブに仕込み、4級化剤としてエチ
ルクロライド1.06kg(第3級アミンに対するモル
比1.3)を用い、4級化温度を80〜85℃とする以
外は実施例1と同条件で4級化を行った。反応後、槽内
温度を55℃まで冷却した。次いで、余剰のエチルクロ
ライドを回収するために、上記4級化反応の排ガスを冷
却器を通して、次反応に使用するイソプロピルアルコー
ル2. 25kgを仕込み10℃に保持した実施例1と同
様の常圧の回収装置に流量約0.4L/minでブロー
した。次いで、同様に、精製を行った。精製後、反応物
である第4アンモニウム塩とイソプロピルアルコールの
混合物の反応率及び過剰分のエチルクロライドの回収率
を実施例1と同様の方法で求めたところ、反応率99.
8%、回収率98%であった。
【0030】次いで、同様に15Lオートクレーブに、
エチルクロライドを回収したイソプロピルアルコール、
合成例−2で得られた第3級アミン及びエチルクロライ
ド0.815kg(第3級アミンに対するモル比1.
0)を仕込み、同様に反応を行った。反応終了後反応物
を抜き出し、同様に再利用後の反応率を算出したところ
99.7%であった。
【0031】実施例3 ジステアリルアミン7. 20kgと反応溶媒としてエタ
ノール2. 25kgを実施例1と同じオートクレーブに
仕込み、4級化剤としてメチルクロライド1.54kg
(アミンに対するモル比2.20)及び苛性ソーダを用
い、4級化温度を85〜90℃とする以外は実施例1と
同条件で4級化を行った。次いで、余剰のメチルクロラ
イドを回収するために、上記4級化反応の排ガスを冷却
器を通して、次反応に使用するエタノール2.25kg
を仕込み15℃に保持した実施例1と同じ回収装置(密
閉)に0.5MPaGで、流量約0.4L/minでポンプ
で移送した。次いで、同様に、精製を行い、排ガスを移
送した後、反応物の脱塩を行い、ジステアリルジメチル
アンモニウムクロライドを得た。得られた反応物の反応
率及び過剰分のメチルクロライドの回収率を実施例1と
同様の方法で求めたところ、反応率99.9%、回収率
99%であった。
【0032】次いで、同様に15Lオートクレーブに、
メチルクロライドを回収したエタノール、ジステアリル
アミン及びメチルクロライド1.396kg(アミンに
対するモル比2.0)を仕込み、同様に反応を行った。
反応終了後反応物を抜き出し、同様に反応率を算出した
ところ99.9%であった。
【0033】実施例1〜3について、4級化反応直後及
びその窒素雰囲気下、60℃で4週間保存後、並びに回
収4級化剤の再利用による4級化反応直後及びその窒素
雰囲気下、60℃で4週間保存後の試料について下記方
法で色相及び匂いを評価した結果を表1に示す。
【0034】(1) 色相 試料(第4級アンモニウム塩+反応溶媒)の60℃にお
ける色相をガードナー色列法(ASTM D1544−
58T参考)により測定した。
【0035】(2) 匂い 試料を第4級アンモニウム塩純分として12重量%にな
るように温水で希釈し、下記の評価基準にて評価した。 ◎:無臭、○:ほとんど無臭、△:やや有臭、×:有臭
【0036】
【表1】
【0037】
【発明の効果】本発明によると、4級化剤として用いる
有害物質である有機ハロゲン化物の大気放出を抑制し、
且つ再利用することで、環境汚染を防止し、コスト低減
が可能となる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機ハロゲン化物を4級化剤として用
    い、反応溶媒の存在下、アミンを4級化して第4級アン
    モニウム塩を製造する方法であって、反応余剰の4級化
    剤を反応溶媒に吸収させて回収し、再利用することを特
    徴とする第4級アンモニウム塩の製造法。
  2. 【請求項2】 アミンが長鎖アルキル基を有するアミン
    である請求項1記載の製造法。
  3. 【請求項3】 有機ハロゲン化物が、低級アルキルハラ
    イドである請求項1又は2記載の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104507904A (zh) * 2012-02-10 2015-04-08 罗地亚经营管理公司 用于生产氨基丙基甲基乙醇胺的方法
US10640452B2 (en) 2018-01-12 2020-05-05 Eastman Chemical Company Branched trialkyl quaternary ammonium compounds

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