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3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的合成方法

文檔序號:3523167閱讀:753來源:國知局

專利名稱::3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明是關(guān)于3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨(簡稱CHPTMA)的制造方法。CHPTMA是一種帶有活性基團(tuán)的陽離子型表面活性劑,是季銨鹽。它可用做乳化劑、硬水軟化劑、織物抗靜電劑、染色助劑等,是重要的有機合成中間體。以三甲胺鹽酸鹽和環(huán)氧氯丙烷為原料合成CHPTMA的途徑有兩條。其一,于有機溶劑中,三甲胺鹽酸鹽和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生成CHPTMA。有機溶劑包括,甲苯、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、乙腈以及過量的環(huán)氧氯丙烷。這種方法有機溶劑不能全部回收,因而造成浪費且使產(chǎn)品雜質(zhì)含量高。其二,于水中,三甲胺鹽酸鹽和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生成CHPTMA。這種方法簡單、經(jīng)濟。90年代以來,隨著CHPTMA作為陽離子化試劑的廣泛應(yīng)用,國內(nèi)外化學(xué)工作者在這方面做了大量工作,致力于提高CHPTMA的產(chǎn)率和質(zhì)量。如USP31357884公開了在酸性條件下,于35~50℃,環(huán)氧氯丙烷與三甲胺鹽酸鹽在水中反應(yīng)得CHPTMA,產(chǎn)率85~90%;再如,JP90295952公開了用過量的環(huán)氧氯丙烷與三甲胺鹽酸鹽反應(yīng),然后為達(dá)到精制目的在填料塔中減壓水汽蒸餾除去有害雜質(zhì)得到40~60%的CHPTMA水溶液,收率為83.9%;這些方法有兩個缺點一是產(chǎn)率低,在85~90%,二是雜質(zhì)含量高,用作陽離子化試劑使用時,有不良影響。本發(fā)明的目的在于提供一種加快環(huán)氧氯丙烷與三甲胺鹽酸鹽的反應(yīng)速度,抑制環(huán)氧氯丙烷與酸和水的反應(yīng),減少1,3-二氯丙醇和1-氯丙二醇的生成,提高CHPTMA的產(chǎn)率和純度的CHPTMA的合成工藝。為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案以環(huán)氧氯丙烷、三甲胺水溶液、鹽酸為原料,以水做反應(yīng)介質(zhì),反應(yīng)溫度為5~40℃,PH值為6.5~9.5,催化劑為具有下列通式的季胺鹽RNR1R2R3X;其中,R可以是X-CH2-CH(OH)-CH2-、HOCH2CH2-、C6H5CH2-、C4-18的烷基;R1、R2、R3是C1-4的烷基,X是Br或CI,催化劑用量為投料總量的0.01~10%(重量),反應(yīng)1.5~4.5hr。實現(xiàn)發(fā)明目的,較好的原料配比(摩爾)為環(huán)氧氯丙烷∶三甲胺∶鹽酸=0.9~1.2∶1.0~1.3∶1.1~1.4,催化劑為十二烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基芐基二甲基氯化銨、芐基三甲基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基溴化銨、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、膽堿中的一種或其中任兩種的混合物;催化劑用量為投料總量的0.1~3%(重量)。反應(yīng)溫度為23~28℃,PH值為7~8,反應(yīng)時間為1.6~2.4。所用原料三甲胺水溶液的濃度為20~40%,鹽酸濃度為36~38%,環(huán)氧氯丙烷為99%的工業(yè)品。本發(fā)明所采用的具體方法是在裝有冷凝器、電動攪拌器的夾套反應(yīng)器中混合20~40%的三甲胺水溶液與36~38%的鹽酸溶液制成三甲胺鹽酸鹽,冷卻至反應(yīng)溫度低于40℃,用稀堿液調(diào)整反應(yīng)液PH值為6.5~9.5,最好調(diào)至7~8,三甲胺與鹽酸的摩爾比為1.0∶1.05~1.1。加入催化劑并使之溶解,催化劑可以是上述的一種季銨鹽,也可以是所述的兩種季銨鹽的混合物。在劇烈攪拌下加入99%的環(huán)氧氯丙烷,保持反應(yīng)溫度在5~40℃之間,反應(yīng)1.5~4.5小時。在反應(yīng)液中加水或不加水,減壓或著常壓蒸餾,蒸去全部或部分水分及有害物質(zhì),得白色固體產(chǎn)品或含CHPTMA50%的溶液。產(chǎn)品收率98%以上,產(chǎn)品純度>97%。該反應(yīng)適宜的反應(yīng)溫度是5~40℃,溫度低于5℃,副產(chǎn)物1,3-二氯丙醇含量下降,但反應(yīng)緩慢,反應(yīng)液中環(huán)氧氯丙烷殘留量增大,反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低,反應(yīng)時間大大延長;隨著反應(yīng)溫度的升高,反應(yīng)速度加快,反應(yīng)速度提高,當(dāng)反應(yīng)溫度超過40℃時,大量的副產(chǎn)物使產(chǎn)品收率明顯下降。介質(zhì)的PH值對反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度有著顯著的影響,在酸性條件下,反應(yīng)時間長,當(dāng)PH<2時,不起反應(yīng);PH>9.5時,反應(yīng)片刻反應(yīng)液就成為均相,表明環(huán)氧氯丙烷基本全部參加反應(yīng),生成溶于水的化合物,但反應(yīng)放熱量大,反應(yīng)難于控制且副產(chǎn)物多,產(chǎn)率急劇下降,所以PH值控制在6.5~9.5為好。環(huán)氧氯丙烷(油相)與三甲胺鹽酸鹽(水相)的反應(yīng)是非均相反應(yīng),加入催化劑的主要作用是使油相和水相分散均勻,加快反應(yīng)速度。下面以實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。實施例1在裝有冷凝器、電動攪拌器的夾套反應(yīng)器中加入36%的鹽酸8.6ml(0.1mol),水10ml,在攪拌下逐漸將20ml(0.1mol)33%的三甲胺水溶液滴入反應(yīng)器中,冷卻至反應(yīng)溫度低于40℃,用稀堿液調(diào)整反應(yīng)液PH值為至7.5,加入0.4g十二烷基芐基二甲基氯化銨并使之溶解。在劇烈攪拌下加入99%的環(huán)氧氯丙烷7.5ml(0.095mol)干反應(yīng)器中,保持反應(yīng)溫度在24℃左右,反應(yīng)2小時。減壓蒸餾,蒸去全部水分,得白色固體。烘干后得產(chǎn)品17.5g,產(chǎn)率98%,純度99%。其產(chǎn)率是按環(huán)氧氯丙烷為基準(zhǔn)計算的。實施例2-10用不同類型和用量的催化劑,在不同的反應(yīng)條件下重復(fù)實施例1的操作,結(jié)果列于表1表1</tables>注所述產(chǎn)品重量都扣除了所加催化劑重量,實例7兩種催化劑用量為1∶1,且同時加入本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點1.使用季胺鹽作催化劑,抑制了1,3-二氯丙醇的生成,提高了環(huán)氧氯丙烷的利用率,產(chǎn)率高達(dá)97%以上,產(chǎn)品純度大于97%,如下表22.反應(yīng)液控制在PH6.5~9.5,對設(shè)備基本無腐蝕,反應(yīng)溫度在5~40℃之間,易于控制。表2</tables>權(quán)利要求1.一種3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的合成方法,包括以環(huán)氧氯丙烷、三甲胺水溶液、鹽酸為原料,以水做反應(yīng)介質(zhì),反應(yīng)溫度為5~40℃,PH值為6.5~9.5,催化劑為具有下列通式的季胺鹽RNR1R2R3X;其中,R可以是X-CH2-CH(OH)-CH2-、HOCH2CH2-、C6H5CH2-、C4-18的烷基;R1、R2、R3是C1-4的烷基,X是Br或CL,催化劑用量為投料總量的0.01~10%(重量),反應(yīng)時間1.5~4.5hr。2.如權(quán)利要求1所述的方法,原料的摩爾配比為環(huán)氧氯丙烷∶三甲胺∶鹽酸=0.9~1.2∶1.0~1.3∶1.1~1.4。3.如權(quán)利要求1所述的方法,所述的催化劑選自十二烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基芐基二甲基氯化銨、芐基三甲基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基溴化銨、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、膽堿的一種或任兩種的混合物。4.如權(quán)利要求1所述的方法,催化劑用量為投料總量的0.1~3%(重量)。5.如權(quán)利要求1所述的方法,反應(yīng)溫度為23~28℃,PH值為7~8,反應(yīng)時間為1.6~2.4。6.如權(quán)利要求1所述的方法,其原料三甲胺水溶液的濃度為20~40%,鹽酸濃度為36~38%,環(huán)氧氯丙烷為99%的工業(yè)品。全文摘要一種3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨合成的方法,以環(huán)氧氯丙烷、三甲胺水溶液、鹽酸為原料,以水做反應(yīng)介質(zhì),反應(yīng)溫度為5~40℃,pH值為6.5~9.5,催化劑為具有下列通式的季胺鹽:RNR文檔編號C07C209/68GK1187484SQ97105619公開日1998年7月15日申請日期1997年1月7日優(yōu)先權(quán)日1997年1月7日發(fā)明者楊錦宗,張永華,菅秀君,萬永翔,丁文光申請人:中國石化齊魯石油化工公司
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