一種4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎓鹽的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽(4-VPPS)是一種吡啶類衍生物單體，其分子式為:CltlH13NO3S，分子量為:227.28。
[0003]4-VPPS是一種白色或淡黃色粉末狀固體，易溶于水，微溶于大部分有機(jī)溶劑。4-VPPS作為一種新型水溶性兩性單體，因其化學(xué)和熱穩(wěn)定性好、水化能力強(qiáng)且含有不易受溶液PH值影響、對(duì)鹽不敏感的等數(shù)目的季銨陽(yáng)離子和磺酸鹽陰離子而倍受關(guān)注。與僅含有一種電荷的水溶性陰離子型或陽(yáng)離子型聚合物相比，4-VPPS的性能較為獨(dú)特。在分子間和分子鏈內(nèi)作用力性質(zhì)方面，只含有一種電荷的聚電解質(zhì)，靜電作用力僅為靜電斥力；而對(duì)于兩性聚合物，靜電作用既可為斥力，也可為引力，取決于分子鏈中正負(fù)電荷的相對(duì)數(shù)目。在溶液性質(zhì)方面，大分子凈電荷為零或分子鏈上正負(fù)電荷基團(tuán)數(shù)目相等的兩性聚合物，其鹽水溶液的粘度不但不降低，反而增高，呈現(xiàn)出十分明顯的“反聚電解質(zhì)效應(yīng)”(antipolyelectrolyte effect)。這種獨(dú)特的性質(zhì)賦予兩性聚合物獨(dú)特的功能。4-VPPS的結(jié)構(gòu)中含有性穩(wěn)定高的六元共軛環(huán)，由此均聚或共聚得到的聚合物耐溫性能極佳。
[0004]目前，鑒于油田鉆井中地層溫度高以及礦化度高的特點(diǎn)，要使鉆井過(guò)程中達(dá)到井壁穩(wěn)定，安全鉆進(jìn)的效果，聚合物必須具有很好的增粘能力和很強(qiáng)的耐溫、抗鹽及抗剪切能力。顯然，4-VPPS兩性聚合物可以滿足這樣的要求。
[0005]關(guān)于4-VPPS的合成，上世紀(jì)70?80年代有少量外文文獻(xiàn)報(bào)道，但根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道方法得到的4-VPPS收率低，純度不高，還需要經(jīng)過(guò)重結(jié)晶方法得到高純度產(chǎn)品，產(chǎn)品損失大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽的合成方法。該方法具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)品收率高、產(chǎn)品純度高、適于工業(yè)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明提供一種4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽的合成方法，步驟如下:
(1)按照摩爾比為1:1.1?1: 1.3，優(yōu)選1: 1.1?1: 1.2分別稱取4-乙烯基吡啶(4-VP)和1，3-丙磺酸內(nèi)酯(PS)；
(2)稱取有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑與4-乙烯基吡啶和1，3-丙磺酸內(nèi)酯的總質(zhì)量比為2:1?8:1，優(yōu)選為3:1?5:1 ;
(3)稱取助劑，助劑與步驟(I)中的4-乙烯基吡啶和1，3-丙磺酸內(nèi)酯和步驟(2)中的有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為0.001?0.01，優(yōu)選為0.005?0.01 ;
(4)將步驟(2)中的有機(jī)溶劑平均分成三份，分別與4-乙烯基吡啶、1，3_丙磺酸內(nèi)酯、助劑溶解混合；
(5)將步驟(4)得到的三種混合溶液依次加入反應(yīng)器，在20°C?90°C，優(yōu)選60?80°C的條件下反應(yīng)I?10h，優(yōu)選反應(yīng)2?5h，然后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥制得4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽。
[0008]本發(fā)明方法中，所述有機(jī)溶劑為苯、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、環(huán)己酮、碳酸丙烯酯中的任一種。
[0009]本發(fā)明方法中，所述助劑可以為羥胺類化合物和硝基苯類化合物，其中羥胺類化合物具體可以為二甲基羥胺、二乙基羥胺、二丙基羥胺、異丙基羥胺、二丁基羥胺、甲基乙基輕胺中的任一種；硝基苯類化合物具體可以為1，2- 二硝基苯、1，3- 二硝基苯、1，4- 二硝基苯、1，3，5-三硝基苯中的任一種。
[0010]本發(fā)明方法中，步驟(5)中所述過(guò)濾操作為將反應(yīng)得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至漏斗中過(guò)濾除去溶劑及未反應(yīng)的原料。優(yōu)選為使用布氏漏斗進(jìn)行減壓抽濾。
[0011]本發(fā)明方法中，步驟(5)中所述洗滌操作為用步驟(2)中所述有機(jī)溶劑洗滌2?5次。
[0012]本發(fā)明方法中，步驟(5)中所述干燥為在40?60°C下干燥10?20h。。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽的合成方法具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明方法通過(guò)加入助劑，不僅使得合成得到的4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽產(chǎn)品收率高，可達(dá)90%以上，而且不需要經(jīng)過(guò)重結(jié)晶步驟直接得到高純度產(chǎn)品，產(chǎn)物為粉末狀，產(chǎn)品純度> 95%。本發(fā)明方法具有反應(yīng)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)后反應(yīng)器不掛膠，易于清洗維護(hù)，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，適于工業(yè)應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的產(chǎn)品紅外譜圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的產(chǎn)品氫譜核磁共振譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明方法的作用和效果，但以下實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明方案的限制。
[0017]實(shí)施例1
Cl)分別稱取10.5g的4-乙烯基吡啶(4-VP)、12.5g的1，3_丙磺酸內(nèi)酯(PS)、50g的有機(jī)溶劑苯、0.075g的二乙基羥胺；
(2)將有機(jī)溶劑苯平均分成三份，分別與4-乙烯基吡啶、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、助劑二乙基羥胺溶解混合；
(3)將得到的三種混合溶液依次加入反應(yīng)器，在70°C下反應(yīng)2h，然后經(jīng)減壓抽濾，然后使用苯洗滌2?3次，在50°C下干燥15h，制得4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽，經(jīng)計(jì)算最終得到淡黃色固體粉末狀產(chǎn)品21.36g，收率為94.lwt%，純度為95.8%。
[0018]實(shí)施例2
(1)分別稱取10.5g的4-乙烯基吡啶(4-VP)、13g的1，3_丙磺酸內(nèi)酯(PS)、130g的有機(jī)溶劑乙酸乙酯、0.75g的1，3- 二硝基苯；
(2)將有機(jī)溶劑乙酸乙酯平均分成三份，分別與4-乙烯基吡啶、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、助劑二乙基羥胺溶解混合； (3)將得到的三種混合溶液依次加入反應(yīng)器，在80°C下反應(yīng)4h，然后經(jīng)減壓抽濾，然后使用乙酸乙酯洗滌2?3次，在40°C下干燥10h，制得4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽，經(jīng)計(jì)算最終得到淡黃色固體粉末狀產(chǎn)品21.04g，收率為92.7%，純度為96.3%。
[0019]實(shí)施例3
(1)分別稱取10.5g的4-乙烯基吡啶(4-VP)、ll.5g的1,3-丙磺酸內(nèi)酯(PS)、200g的有機(jī)溶劑環(huán)己酮、2.1g的異丙基羥胺；
(2)將有機(jī)溶劑環(huán)己酮平均分成三份，分別與4-乙烯基吡啶、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、助劑二乙基羥胺溶解混合；
(3)將得到的三種混合溶液依次加入反應(yīng)器，在65°C下反應(yīng)7h，然后經(jīng)減壓抽濾，然后使用環(huán)己酮洗滌2?3次，在60°C下干燥20h，制得4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽，經(jīng)計(jì)算最終得到淡黃色固體粉末狀產(chǎn)品20.63g，收率為90.9%，純度為95.4%。
[0020]比較例I
Cl)分別稱取10.5g的4-乙烯基吡啶(4-VP)、12.5g的1，3_丙磺酸內(nèi)酯(PS)、50g的有機(jī)溶劑苯；
(2)將有機(jī)溶劑苯平均分成兩份，分別與4-乙烯基吡唆、1，3_丙磺酸內(nèi)酯混合；
(3)將得到的兩種混合溶液依次加入反應(yīng)器，在70°C下反應(yīng)2h，然后經(jīng)減壓抽濾，然后使用苯洗滌2?3次，在50°C下干燥15h，制得4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽，經(jīng)計(jì)算最終得到淡黃色固體粉末狀產(chǎn)品16.45g，收率為72.5wt%，純度為81.4%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽的合成方法，步驟如下:(1)按照摩爾比為1:1.1?1: 1.3分別稱取4-乙烯基吡啶和1,3-丙磺酸內(nèi)酯； (2)稱取有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑與4-乙烯基吡啶和1，3-丙磺酸內(nèi)酯的總質(zhì)量比為2:1?8:1 ； (3)稱取助劑，助劑與步驟(I)中的4-乙烯基吡啶和1，3-丙磺酸內(nèi)酯和步驟(2)中的有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為0.001-0.01 ； (4)將步驟(2)中的有機(jī)溶劑平均分成三份，分別與4-乙烯基吡啶、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、助劑溶解混合； (5)將步驟(4)得到的三種混合溶液依次加入反應(yīng)器，在20°C?90°C的條件下反應(yīng)I?10h，然后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥制得4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎗鹽。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)中4-乙烯基吡啶和1，3-丙磺酸內(nèi)酯的摩爾比為1:1.1?1:1.2。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)中有機(jī)溶劑與4-乙烯基吡啶和I, 3-丙磺酸內(nèi)酯的總質(zhì)量比為3:1?5:1。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:助劑與步驟(I)中的4-乙烯基吡啶和1，3-丙磺酸內(nèi)酯和步驟(2)中的有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為0.005?0.01。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(4)得到的三種混合溶液依次加入反應(yīng)器，在60?80°C的條件下反應(yīng)2?5h。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述有機(jī)溶劑為苯、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、環(huán)己酮、碳酸丙烯酯中的任一種。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述助劑為羥胺類化合物和硝基苯類化合物。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:羥胺類化合物具體可以為二甲基羥胺、二乙基羥胺、二丙基羥胺、異丙基羥胺、二丁基羥胺、甲基乙基羥胺中的任一種。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:硝基苯類化合物具體為1，2-二硝基苯、I,3- 二硝基苯、1，4- 二硝基苯、1，3，5-三硝基苯中的任一種。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(5)中所述洗滌操作為用步驟(2)中所述有機(jī)溶劑洗滌2?4次。
11.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(5)中所述干燥為在40?60°C下干燥10?20h。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎓鹽的合成方法，步驟如下：分別稱取4-乙烯基吡啶、1,3-丙磺酸內(nèi)酯、有機(jī)溶劑和助劑；將有機(jī)溶劑平均分成三份，分別與4-乙烯基吡啶、1,3-丙磺酸內(nèi)酯、助劑溶解混合；然后將混合溶液依次加入反應(yīng)器，在20℃～90℃的條件下反應(yīng)1～10h，然后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥制得4-乙烯基吡啶丙磺酸內(nèi)鎓鹽。本發(fā)明方法通過(guò)加入助劑，不僅產(chǎn)品收率高，可達(dá)90%以上，而且不需要經(jīng)過(guò)重結(jié)晶步驟直接得到高純度產(chǎn)品，產(chǎn)品純度≥95%。本發(fā)明方法具有反應(yīng)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)后反應(yīng)器不掛膠，易于清洗維護(hù)，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，適于工業(yè)應(yīng)用。
【IPC分類】C07D327-04, C07D213-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104557681
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310503637
【發(fā)明人】楊超, 魯嬌, 陳楠, 張志智, 劉全杰
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月24日