PL100650B1 - Sposob wytwarzania czwartorzedowych soli amoniowych z amin trzeciorzedowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania czwartorzedowych soli amoniowych z amin trze¬ ciorzedowych przez alkilowanie chlorkami alkilu, zwlaszcza przez alkilowanie chlorkiem metylu amin trzeciorzedowych posiadajacych przy azocie dwa podstawniki w postaci lancuchów poliglikolo- eterowych zawierajacych w sumie 6—60 atomów wegla, a jako trzeci podstawnik rodnik alkilowy o 8 do 20 atomach wegla.

Czwartorzedowe sole amoniowe wyzszych amin znajduja zastosowanie w wielu galeziach przemy¬ slu, glównie jako aktywne skladniki srodków bak¬ teriobójczych, srodków antyelektrostatycznych, srod¬ ków kosmetycznych.

Znane sa sposoby czwartorzedowania amin chlor¬ kami alkilowymi. Proces alkilacji prowadzi sie w rozpuszczalnikach z których najczesciej stosowany¬ mi sa woda i alkohole zawierajace 1—5 atomów wegla w czasteczce. Proces prowadzi sie w tempe¬ raturach 90—120°C pod cisnieniem 2—10 atmosfer.

W zaleznosci od rzedowosci aminy sposoby wy¬ twarzania soli czwartorzedowych róznia sie od sie¬ bie. Alkilacja pierwszo i drugorzedowych amin wy¬ maga wiazania wydzielajacego sie kwasu, w prak¬ tyce zobojetnia sie go przez wprowadzenie wodo¬ rotlenku sodu lub potasu w ilosciach równowago¬ wych w stosunku do aminy. Nie dodanie wodoro¬ tlenków powoduje zmiane kierunku reakcji i za¬ miast zamierzonych czwartorzedowych soli amo¬ niowych otrzymuje sie mieszanine I, II, III i IV SO rzedowych soli. Proces alkilacji amin trzeciorzedo¬ wych nie wymaga wprowadzenia alkalii, gdyz ami¬ na nie posiada wolnego atomu wodoru, a na prze¬ bieg reakcji ma wplyw szereg innych czynników takich jak budowa przestrzenna aminy, reaktyw¬ nosc " chlorku uzytego do alkilacji, alkalicznosc aminy, polarnosc rozpuszczalnika. Trzeciorzedowe aminy posiadajace jako podstawniki dlugie lan¬ cuchy poliglikoloeterowe i alkilowe maja charak¬ ter bardzo slabych zasad, czwartorzeduje sie je bardzo trudno, reakcja przebiega w kilku kierun¬ kach i trudno jest uzyskac jednorodny produkt.

Znana metoda otrzymywania amoniowych soli czwartorzedowych z amin trzeciorzedowych, posia¬ dajacych jako podstawniki dlugie lancuchy poligli¬ koloeterowe i alkilowe, polegajaca na alkilacji w temperaturach 90^100°C pod cisnieniem 2—8 atmo¬ sfer cieklym chlorkiem metylu dozowanym pod cisnieniem do roztworu alkoholowego lub wodne¬ go aminy prowadzi do uzyskania produktu o ciem¬ nej barwie, zawierajacej nieprzereagowana amine i produkty uboczne. Mieszanina ta jest trudna do rozdzielenia i odbarwienia.

Celem wynalazku bylo znalezienie takich warun¬ ków alkilacji aminy trzeciorzedowej posiadajacej jako podstawniki dlugie lancuchy poliglikoloetero¬ we i alkilowe, aby otrzymana czwartorzedowa sól amoniowa posiadala jasna barwe, me posiadala nie- przereagowanej aminy ani produktów ubocznych.

Istota wynalazku polega na zastosowaniu w spo* 100 6503 100650 4 sobie wytwarzania czwartorzedowych soli amonio¬ wych z amin trzeciorzedowych polegajacych na czwartorzedowaniu amin cieklym chlorkiem alkilu w roztworze wodnym lub alkoholowym w tempe¬ raturze 60—110°C pod cisnieniem 2—10 atmosfer dodatku alkaliów w ilosci 0,5—10% wagowych w stosunku do aminy.

Stwierdzono, ze ten niewielki dodatek wodoro¬ tlenków dodany do reakcji czwartorzedowania amin trzeciorzedowych dziala katalizujaco przyspieszajac reakcje, uzyskuje sie przy tym produkt o jasnej barwie bez produktów ubocznych, przy czymprze- reagowanie aminy jest calkowite. Najkorzystniej jest stosowac do alkilowania 2% dodatek wodo¬ rotlenku Hsodu. Ponadto stwierdzono, ze sposobem wedlug wynalazku najlatwiej czwartorzeduje sie chlorkiem metylu aminy trzeciorzedowe posiadaja¬ ce przy azocie dwa podstawniki w postaci lancu¬ chów poliglikoloeterowych zawierajacych w sumie 6—60 atomów wegla a jako trzeci podstawnik ro¬ dnik alkilowy o dlugosci lancucha 8—20 atomów wegla.

Sposobem wedlug wynalazku proces prowadzi sie w autoklawie zaopatrzonym w mieszadlo i urza¬ dzenie grzewczo-chlodzace. Do- cisnieniowego auto¬ klawu wprowadza sie rozpuszczalnik na przyklad wode, etanol, butanol, propanol, izopropanol w ilosci od 50 do 100*/© wagowych w stosunku do aminy, nastepnie rozpuszcza w nim amine trze¬ ciorzedowa, po czym dodaje 2—lOtyo wagowych w stosunku do masy aminy wodnego roztworu wo¬ dorotlenku na przyklad sodu lub potasu.

Do autoklawu doprowadza sie pod cisnieniem ciekly chlorek alkilowy np. chlorek metylu i pro¬ wadzi proces w temperaturze 60—110°C pod cis¬ nieniem a—10 atmosfer. Dozowanie chlorku alkilo¬ wego przerywa sie z chwila gdy chlorek przestaje reagowac co przejawia sie ustaleniem cisnienia w reaktorze.

Przyklad I. Do cisnieniowego autoklawu o pojemnosci 10 1 zaopatrzonego w mieszadlo, wezownice i plaszcz grzejny, zaladowano 1000 g aminy trzeciorzedowej, gdzie jednym podstawni¬ kiem przy azocie byl rodnik oleilowy, a dwa po- zostal* byly lancuchami poliglikoloeterowymi o su¬ marycznej zawartosci wegla 30 atomów, 1000 g alkoholu izopropylowego i 5 g wodorotlenku so¬ du* Zawartosc autoklawu podgrzano do 60°C i roz¬ poczeto dozowanie chlorku metylu z butli z taka predkoscia, by cisnienie w autoklawie wynosilo 7,& atmosfer! a temperatura nie przekroczyla 90°C.

Chlorek metylu dozowano przez 60 minut. Wdozo-7 wano 66 g chlorku metylu. Otrzymany produkt po¬ siadal barwe jasna, byl jednorodny i nie zawieral nieprzereagowanych amin. Produkt otrzymany w tych samych warunkach bez dodatku wodorotlenku sodu posiadal ciemna barwe, 0°/§ wagowych nie¬ przereagowanych amin, 6*/i wagowych produktów ubocznych w postaci osadu, a sam proces otrzy¬ mywania trwal 16 minut dluzej .

Przyklad II. Do reaktora cisnieniowego za¬ ladowano 1000 g Haminy trzeciorzedowej gdzie jed¬ nym podstawnikiem byl rodnik stearylowy a dwa poaostale byly lancuchami poliglikoloeterowymi o sumarycznej zawartosci 14 atomów wegla, 1000 g alkoholu etylowego i 20 g wodorotlenku potasu.

Calosc podgrzano do 100°C i w tej temperaturze dozowano do reaktora chlorek metylu, utrzymujac cisnienie 8 atmosfer. Czas reakcji wynosil 40 minut, wdozowano 91 g chlorku metylu. Otrzymany pro¬ dukt byl jednorodny, o jasnej barwie i nie zawie¬ ral nieprzereagowanych amin. Produkt otrzymany w tych samych warunkach bez dodatku wodoro¬ tlenku potasu posiadal ciemna barwe, zawieral 6% wagowych nieprzereagowanych amin oraz 7°/o wagowych produktów ubocznych w postaci osadu, a sam proces otrzymywania trwal 20 minut dluzej.

Przyklad III. W autoklawie jak w przy¬ kladzie I alkilowano chlorkiem metylu mieszani¬ ne skladajaca sie z 1000 g aminy trzeciorzedowej gdzie jeden z podstawników byl rodnikiem oleilo- wym a dwa pozostale lancuchami poliglikoloetero¬ wymi o zawartosci sumarycznej 22 atomów wegla, 1000 g wody destylowanej i 20 g wodorotlenku sodu. Reakcje prowadzono w temperaturze 95°C i pod cisniendem 3 atmosfer.

Czas wynosil 80 minut, wdozowano 68 g chlorku metylu. Otrzymany produkt byl jednorodny, o jas¬ nej barwie i nie zawieral nieprzereagowanych amin.

Produkt otrzymany w tych samych warunkach bez dodatku wodorotlenku sodu byl barwy brunatno- czarnej, zawieral lltyo wagowych produktów ubocz¬ nych w postaci osadu, 8% nieprzereagowanych amin, sam proces alkilacji trwal 30 minut dluzej.

Przyklad IV. Do reaktora zaladowano 1000 g trzeciorzedowej aminy w której jednym podstaw¬ nikiem byl rodnik stearylowy a dwa stanowily lancuchy poliglikoloeterowe, zawierajace w sumie 85 6 atomów wegla, 500 g alkoholu izopropylowego i 50 g wodorotlenku sodu. Reakcje alkilacji chlor¬ kiem metylu prowadzono w temperaturze 70°C i pod cisnieniem 10 atmosfer. Czas reakcji wyno¬ sil 60 minut, wdozowano 130 g chlorku metylu. w Otrzymany produkt nie zawieral nieprzereagowa¬ nych amin i produktów ubocznych. Produkt o- trzymany w podobny sposób ale bez dodatku wo¬ dorotlenku, mimo ze proces trwal 80 minut zawie¬ ral 7% nieprzereagowanych amin nie byl jedno- tt rodny i zawieral 6*/o osadu.

Przyklad V. Do reaktora jak w przykladzie I zaladowano 1000 g trzeciorzedowej aminy gdzie dwa podstawniki przy azocie byly lancuchami po¬ liglikoloeterowymi zawierajacymi w sumie 60 ato- 50 mów wegla a trzeci byl rodnikiem alifatycznym przy czym: 3°/q wagowych calosci wsadu zawiera¬ la rodnik C* 6^/0 wagowych Ci* 56*/* wagowych Cj2, 18V© Cm, 10Vo Cm i 7*/© C20, 1000 g alkoholu izopropylowego i 20 g wodorotlenku potasu. 55 Reakcje z chlorkiem metylu prowadzono w za¬ kresie temperatur 100—110°C i pod cisnieniem w zakresie 9—10 atmosfer. Czas reakcji wynosil 45 minut i wdozowano 33 g chlorku metylu. Pro¬ dukt nie zawieral nieprzereagowanych amin. W 60 identycznie prowadzonej reakcji bez dodatku wo¬ dorotlenku potasu w czasie jednej godziny wdozo¬ wano 28 g chlorku metylu i nie mozna juz bylo wprowadzic wiekszej ilosci chlorku metylu. Pro¬ dukt zawieral nieprzereagowane aminy w ilosci 65 8*/§, byl bardzo ciemny, zawieral produkty uboczne. 155 100 650 6 Przyklad VI. Do reaktora jak w przykla¬ dzie I zaladowano 1000 g trzeciorzedowej aminy gdzie jednym podstawnikiem przy azocie byl rod¬ nik arachidowy (C20) a dwa pozostale stanowily lancuchy poliglikoloeterowe o sumarycznej ilosci wegli, 1000 g wody destylowanej i 30 g wodo¬ rotlenku sodu. Reakcje z chlorkiem metylu prowa¬ dzono w temperaturze 100—110°C i pod cisnieniem 2 atmosfer. Czas reakcji wynosil 60 minut. Wdozo- wano 98 g chlorku metylu. Produkt nie zawieral nieprzereagowanych amin. Identyczny proces bez dodatku NaOH trwal 100 minut a otrzymany pro¬ dukt zawieral nieprzereagowana amine w losci 7°/» i byl bardzo ciemny.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania czwartorzedowych soli amo¬ niowych z amin trzeciorzedowych przez alkilowa¬ nie chlorkami alkilu, zwlaszcza przez alkilowanie chlorkiem metylu amin trzeciorzedowych posiada¬ jacych przy azocie dwa podstawniki w postaci lan¬ cuchów poliglikoloeterowych zawierajacych w su¬ mie 6—60 atomów wegla, a jako trzeci podstawnik rodnik alkilowy o 8 do 20 atomach wegla w roz¬ tworze wodnym lub alkoholowym w temperaturze 60—lli0ioC pod cisnieniem 2—10 atmosfer, znamien¬ ny tym, ze do alkoholowego roztworu trzeciorzedo¬ wej aminy dodaje sie 0,5—10°/« wagowych alkaliów w stosunku do masy aminy, najkorzystniej 2% wa¬ gowe wodorotlenku sodu. 10 /