專利名稱：一種制備氫氧化四烷基銨的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機堿的制備方法，具體涉及在極性溶劑中，通過烷基銨鹽與堿反應制備氫氧化四烷基銨的方法。
背景技術：
氫氧化四烷基銨是一種用于紡織、食品、皮革、木材加工以及塑料制品、聚合物、電鍍、催化等行業(yè)的重要精細化工產(chǎn)品，在電路板印刷、顯微鏡片制造方面也有及其廣泛的應用。
目前，氫氧化四烷基銨的主要制備方法有一是電解法，以四甲基鹵化銨、四甲基碳酸銨和四甲基甲酸銨為原料通過電解制備(參見CN1313400，US 4714530)。但該法設備投資大(如電解槽等)，配套設備要求高，因此生產(chǎn)成本高；二是離子交換法，它是將四烷基鹵化銨的水溶液經(jīng)離子交換樹脂交換制備(參見《精細石油化工》戴延鳳，劉希堯，薩學理，1998，(2))。由于受樹脂的飽和容量的限制，生產(chǎn)規(guī)模小。同時因樹脂需要定期再生處理，操作繁瑣，不宜工業(yè)化生產(chǎn)；三是氧化銀法，它是將四烷基鹵化銨和氧化銀、水一起反應制得。此法因消耗大量貴金屬銀，故生產(chǎn)成本高，且產(chǎn)品中含有少量不易除去的鹵離子和銀離子，影響產(chǎn)品質(zhì)量。(參見《江西化工》，張忠民，付繼烈等，1996，(2))發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術問題在于提供一種生產(chǎn)成本低，操作簡便，適于工業(yè)化生產(chǎn)的制備氫氧化四烷基銨的新方法。
本發(fā)明的制備氫氧化四烷基銨的方法是，采用四烷基銨鹽和堿在極性溶劑中堿解反應。
本發(fā)明采用的四烷基銨鹽包括四烷基碳酸銨、四烷基碳酸氫銨、四烷基硫酸氫銨、四烷基硫酸銨、烷基硫酸四烷基銨、烷基碳酸四烷基銨，烷基的碳原子數(shù)均為C1-C4，優(yōu)選四甲基碳酸銨，甲基碳酸四甲基銨，四乙基碳酸銨，乙基碳酸四乙基銨，四甲基硫酸銨，甲基硫酸四甲基銨，四乙基硫酸銨，乙基硫酸四乙基銨。
本發(fā)明采用的烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨是由三烷基胺和碳酸二烷基酯或硫酸二烷基酯為原料，二者按一定配料比混合，在極性溶劑、一定壓力、反應溫度、反應時間下縮合制得的。
本發(fā)明的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的反應溫度為50-200(℃)，優(yōu)選溫度為60-150(℃)，反應的壓力為0.1-3(MPa)，一般說來，壓力與所選定的溫度、溶劑的種類和用量有密切關系，即溶劑用量越少，體系壓力越高；溫度越高，壓力越大。本發(fā)明反應的壓力最好控制在0.4-2(MPa)，可得到較高收率的產(chǎn)物。
本發(fā)明的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的反應所選用的原料三烷基胺和碳酸二烷基酯或硫酸二甲酯的配比為2∶1-1∶2(摩爾)，如果三烷基胺的比例過大，則在反應體系中過剩，從而給后續(xù)工藝的操作帶來困難，而且污染環(huán)境；如果三烷基胺的比例過小，則碳酸二烷基酯或硫酸二烷基酯過剩，在下一步反應時造成碳酸二烷基酯或硫酸二烷基酯的損失，增加生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的反應采用的三烷基胺和碳酸二烷基酸酯或硫酸二烷基酯的反應時間為1.5-6小時，由于反應初期速度快，放熱現(xiàn)象明顯，隨著原料的逐漸消耗，反應減緩，放熱逐漸減少。為了保持一定反應溫度、壓力，在反應中可通過不斷地調(diào)節(jié)冷卻水的用量來控制。
本發(fā)明中縮合反應所選用的極性溶劑包括甲醇或乙醇或異丙醇，溶劑用量為三烷基胺重量的1-10倍。
本發(fā)明的制備氫氧化四烷基銨的過程中，所采用的堿為堿金屬氫氧化物或其氧化物，例如氫氧化鈉或氧化鈉、氫氧化鉀或氧化鉀等，以及堿土金屬氫氧化物或其氧化物，例如氫氧化鈣或氧化鈣、氫氧化鋇或氧化鋇等，它們與烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨反應生成氫氧化四烷基銨，其四烷基銨鹽與堿的比例為1∶0.5-1∶4(摩爾)，若采用堿或堿土金屬的氧化物，則其與烷基銨鹽的比值可通過相應的堿計算而得。
本發(fā)明的制備氫氧化四烷基銨的過程中，反應溫度為0-80℃，優(yōu)選為30-50℃，反應時間為1-10小時。
本發(fā)明的制備氫氧化四烷基銨的過程中，所選用的極性溶劑包括甲醇或乙醇或異丙醇或水，優(yōu)選為甲醇或水，溶劑用量為四烷基銨鹽的重量的1-10倍。
本發(fā)明的氫氧化四烷基銨制備方法，工藝簡便，原料價格低廉，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品收率可高于95％。用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的氫氧化四烷基銨溶液作為相轉(zhuǎn)移催化劑，達到了與其它方法合成的氫氧化四烷基銨相同的效果，從而使價格昂貴、并依賴進口的氫氧化四烷基銨的生產(chǎn)成本大大降低，因而適于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式
實施例1在一個帶有攪拌裝置，升溫裝置的1.5升的高壓釜內(nèi)，用氮氣升壓到3.5MPa，半小時后不泄壓說明裝置氣密性良好，卸壓后加入硫酸二乙酯154克(1.0摩爾)，三乙胺101克(1.0摩爾)，乙醇690克(15摩爾)，合上蓋子，開動攪拌，打開加熱裝置升溫，升溫到140℃維持，壓力1.0MPa反應時間4小時，降溫到室溫出料1升三口燒瓶，加入氫氧化鈉80克(2.0摩爾)，開動攪拌加熱回流，控制反應溫度為45℃，反應時間為4小時，過濾，濾液先蒸出部分乙醇，加入500克水，加入水的同時蒸乙醇(其中有部分水帶走)，即得604克氫氧化四乙基銨溶液，分析得氫氧化四乙基銨含量為23.3％，整個反應收率為95.7％。
實施例2在一個帶有攪拌裝置，升溫裝置的1.5升的高壓釜內(nèi)，用氮氣升壓到3.5MPa，半小時后不泄壓說明裝置氣密性良好，卸壓后加入碳酸二乙酯118克(1.0摩爾)，三乙胺101克(1.0摩爾)，乙醇690克(15摩爾)，合上蓋子，開動攪拌，打開加熱裝置升溫，升溫到100℃維持，壓力1.2MPa反應時間4小時，降溫到室溫出料1升三口燒瓶，加入氫氧化鈉80克(2.0摩爾)，開動攪拌加熱回流，控制反應溫度為45℃，反應時間為4小時，過濾，濾液先蒸出部分乙醇，加入500克水，加入水的同時蒸乙醇(其中有部分水帶走)，即得581克氫氧化四乙基銨溶液，分析得氫氧化四乙基銨含量為24.1％，整個反應收率為95.3％。
實施例3在一個帶有攪拌裝置，升溫裝置的1.5升的高壓釜內(nèi)，用氮氣升壓到3.5MPa，半小時后不泄壓說明裝置氣密性良好，卸壓后加入碳酸二甲酯90克(1.0摩爾)，三甲胺59克(1.0摩爾)，甲醇510克(15摩爾)，合上蓋子，開動攪拌，打開加熱裝置升溫，升溫到140℃維持，壓力1.5MPa反應時間4小時，降溫到室溫出料1升三口燒瓶，加入氫氧化鈣和水配制成的漿狀物其中氫氧化鈣固體148克(2.0摩爾)，水350克，加熱邊蒸甲醇邊開動攪拌反應，反應時間為8小時，蒸出甲醇，過濾即得355克氫氧化四甲基銨溶液，分析得氫氧化甲基銨含量為24.4％，整個反應收率為95.2％。
權利要求
1.一種制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征是氫氧化四烷基銨由四烷基銨鹽與堿在極性溶劑中反應制得的。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于四烷基銨鹽包括四烷基碳酸銨、四烷基碳酸氫銨、四烷基硫酸氫銨、四烷基硫酸銨、烷基硫酸四烷基銨、烷基碳酸四烷基銨，烷基的碳原子數(shù)均為C1-C4。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的四烷基銨鹽為四甲基碳酸銨，甲基碳酸四甲基銨，四乙基碳酸銨，乙基碳酸四乙基銨，四甲基硫酸銨，甲基硫酸四甲基銨，四乙基硫酸銨，乙基硫酸四乙基銨。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨，是由三烷基胺與碳酸二烷基酯或硫酸二烷基酯在極性溶劑中反應制得的。
5.根據(jù)權利要求1所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的堿為堿金屬氫氧化物或其氧化物、堿土金屬氫氧化物或其氧化物，包括氫氧化鈉或氧化鈉、氫氧化鉀或氧化鉀、氫氧化鈣或氧化鈣、氫氧化鋇或氧化鋇。
6.根據(jù)權利要求所1或5述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的堿為氫氧化鈣和氫氧化鈉。
7.根據(jù)權利要求1或4所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的反應壓力為0.1-3(MPa)，
8.根據(jù)權利要求1或4或7所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的反應壓力為0.4-2(MPa)。
9.根據(jù)權利要求1或4所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的反應溫度為50-200(℃)。
10.根據(jù)權利要求1或4或9所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的反應溫度為60-150(℃)。
11.根據(jù)權利要求1或4所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的反應時間為1.5-6小時。
12.根據(jù)權利要求1或4所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的方法，三烷基胺與碳酸二烷基酯或硫酸二烷基酯的比為2∶1-1∶2(摩爾)。
13.根據(jù)權利要求1或4或14所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的方法，所選的極性溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇。
14.根據(jù)權利要求1或4所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的制備烷基碳酸四烷基銨或烷基硫酸四烷基銨的方法，極性溶劑的用量為三烷基胺的重量的1-10(倍)。
15.根據(jù)權利要求1所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的烷基銨鹽與堿液反應所使用的極性溶劑為甲醇或乙醇或異丙醇或水。
16.根據(jù)權利要求1所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的烷基銨鹽與堿液反應所使用的極性溶劑的用量為四烷基銨鹽的重量的1-10(倍)。
17.根據(jù)權利要求1所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于四烷基銨鹽與堿的比為1∶0.5-1∶4(摩爾)。
18.根據(jù)權利要求1所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的烷基銨鹽與堿液反應的溫度為0-80(℃)。
19.根據(jù)權利要求1所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的烷基銨鹽與堿液反應的溫度為30-50(℃)。
20.根據(jù)權利要求1所述的制備氫氧化四烷基銨的方法，其特征在于所述的烷基銨鹽與堿液反應的時間為1-10(小時)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備氫氧化四烷基銨的方法，它是由四烷基銨鹽與堿在極性溶劑中反應制得。即先以三烷基銨和碳酸二烷基酯在極性溶劑作用下，通過有效控制反應溫度、壓力和時間，生成四烷基銨鹽，然后與堿反應，經(jīng)蒸餾和過濾后制得。該方法工藝簡便，原料價格低廉，產(chǎn)品收率達95％以上，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)氫氧化四烷基銨。
文檔編號C07C211/63GK1460674SQ0314856
公開日2003年12月10日 申請日期2003年7月4日 優(yōu)先權日2003年7月4日
發(fā)明者王農(nóng)躍 申請人:蘭溪市錢塘合成新材料有限公司