專利名稱：3－對(duì)壬基苯氧基－2－羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膠體與界面化學(xué)中表面活性劑的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種新的季銨鹽陽離子表面活性劑3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法。
背景技術(shù)：
陽離子表面活性劑從30年代研制成功到批量生產(chǎn)，經(jīng)歷了30年的時(shí)間，到60年代，人們對(duì)陽離子表面活性劑的研究才有了較大的進(jìn)展。在陽離子的長(zhǎng)期發(fā)展過程中，主要的發(fā)展方向是含氮類陽離子表面活性劑的研究與應(yīng)用，其中，季銨鹽型陽離子表面活性劑種類繁多，應(yīng)用廣泛，發(fā)展比較迅速。
季銨鹽型陽離子表面活性劑由于對(duì)帶有負(fù)電荷的表面具有吸附作用，并在表面形成薄膜，故具有重要用途，其除了用于殺菌外，還被廣泛應(yīng)用于紡織品柔軟劑、抗靜電劑、顏料分散劑、礦務(wù)浮選劑和瀝青乳化劑等。
鑒于季銨鹽型陽離子表面活性劑的重要用途，研究和開發(fā)新型的陽離子表面活性劑的品種即有著重要意義，經(jīng)檢索，雖有在陰離子表面活性劑AES的分子中嵌入羥丙基而其表面活性大大提高的報(bào)道，但是在陽離子表面活性劑分子中嵌入羥丙基，合成新型的含苯環(huán)的季銨鹽陽離子表面活性劑以降低合成的成本，提高表面活性的方法卻未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種新的季銨鹽陽離子表面活性劑3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法。
本發(fā)明以對(duì)壬基酚和環(huán)氧氯丙烷作為原料，用相轉(zhuǎn)移法合成一類新型的含苯環(huán)的季銨鹽陽離子表面活性劑，以降低合成的成本，提高表面活性，對(duì)陽離子表面活性劑的家族又增加一類新的品種。
本發(fā)明所述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 其中X是Cl，Br，I之一。
本發(fā)明所述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)壬苯基縮水甘油醚的合成于四口瓶中加入對(duì)壬基酚，甲苯，四丁基溴化銨，攪拌使其溶解；稱取NaOH，溶于蒸餾水中，滴入四口瓶中，攪拌1min～5min后用溫水加熱，當(dāng)溫度升至50℃±1℃后，滴加環(huán)氧氯丙烷，15min～16min加完，然后升溫至70℃±1℃，4000～5000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璺磻?yīng)4h～5h；反應(yīng)完畢后，產(chǎn)物溶液冷卻并用50℃的溫水在分液漏斗中洗滌2～3次，然后取出上層有機(jī)相，轉(zhuǎn)移至錐型瓶中，加入有機(jī)相體積重量1/10～1/8的無水硫酸鈉，干燥過夜；然后將液體轉(zhuǎn)移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸餾出甲苯和環(huán)氧氯丙烷，得無色的對(duì)壬苯基縮水甘油醚；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬基酚∶甲苯∶氫氧化鈉∶環(huán)氧氯丙烷∶四丁基溴化銨以質(zhì)量比計(jì)為22～23∶44～45∶4～5∶14～15∶0.3～1；(2)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的合成將上述合成的對(duì)壬苯基縮水甘油醚轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入95％的乙醇，再加入三甲胺氫鹵酸鹽溶液，攪拌，且在40℃±5℃溫水浴中，反應(yīng)2h～3h；反應(yīng)完畢后，將溶液移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)出乙醇和水；再加入其體積量5～15倍的正丁醇，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使正丁醇帶出剩余的水份，得粘稠的物質(zhì)，即3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)為1∶1.1～1.2∶2～2.7；(3)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨純化將上述粘稠的3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入其體積量3～10倍的乙酸乙酯，攪拌，重結(jié)晶，產(chǎn)品經(jīng)真空干燥后，得純品3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨(簡(jiǎn)寫為NPX，其中氯化物、溴化物和碘化物分別用NPC、NPB和NPI表示)。
上述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法中步驟(1)所述對(duì)壬基酚∶甲苯∶氫氧化鈉∶環(huán)氧氯丙烷∶四丁基溴化銨以質(zhì)量比計(jì)優(yōu)選為22∶44∶4∶14∶0.3～0.5。
上述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法中步驟(2)所述對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)優(yōu)選為1∶1.1～1.2∶2～2.3。
其中步驟(2)所述對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)最優(yōu)選為1∶1.1∶2。
上述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法中步驟(3)所述乙酸乙酯最佳用量是粘稠的3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨體積量的5～7倍。
本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)如下1.使用易購普通的原料壬基酚和價(jià)廉的環(huán)氧氯丙烷，將分子中嵌入羥丙基，從而大大提高了普通季銨鹽陽離子表面活性劑的表面活性。
具體見表1為了方便比較期間，其它一些結(jié)構(gòu)類似的陽離子表面活性劑的一些數(shù)據(jù)一并列出。
2.本發(fā)明所合成的季銨鹽陽離子表面活性劑的產(chǎn)率較高，提純后最高為85％。
3.本發(fā)明的合成方法步驟簡(jiǎn)捷，反應(yīng)條件很好控制。
4.產(chǎn)物易于提純。
表1

具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步詳述，但不僅限于此。
本發(fā)明的所用原料和試劑對(duì)壬基酚(CP)；環(huán)氧氯丙烷(AR)；三甲胺水溶液(CP)；氫氧化鈉(AR)；鹽酸(AR)；乙酸乙酯(AR)；甲苯(AR)；95％乙醇(AR)；四丁基氯化銨(GP)；無水硫酸鈉(CP)。
以3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基氯化銨為例的合成路線如下

實(shí)施例13-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)壬苯基縮水甘油醚的合成于250毫升四口瓶中加入對(duì)壬基酚0.1摩爾(約22g)，甲苯50ml，四丁基溴化銨約1g攪拌使其溶解；稱取NaOH 0.1mol(4.0g)，溶于約4ml蒸餾水中，滴入四口瓶中，攪拌3min后用溫水加熱，當(dāng)溫度升至50℃±1℃后，滴加環(huán)氧氯丙烷0.2摩爾(約16ml)，15min～16min加完，然后升溫至70℃±1℃，5000轉(zhuǎn)/分劇烈攪拌反應(yīng)4h；反應(yīng)完畢后，產(chǎn)物溶液稍冷卻并用50℃的溫水在分液漏斗中洗滌2～3次，然后取出上層有機(jī)相，轉(zhuǎn)移至錐型瓶中，加入無水硫酸鈉5g，干燥過夜；然后將液體轉(zhuǎn)移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸餾出甲苯和環(huán)氧氯丙烷，得無色的對(duì)壬苯基縮水甘油醚24.7g，收率為80～90％；(2)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的合成將上述合成的對(duì)壬苯基縮水甘油醚24.7g轉(zhuǎn)移至500ml的四口瓶中，加入95％的乙醇50ml，再按縮水甘油醚與三甲胺氫鹵酸鹽物質(zhì)的質(zhì)量之比為1∶1.1的量，加入35.2ml的三甲胺氫鹵酸鹽溶液，攪拌，且在40℃±1℃溫水浴中，反應(yīng)3h；反應(yīng)完畢后，將溶液移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)出乙醇和水；再加入20ml的正丁醇，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使正丁醇帶出剩余的水份，得粘稠的物質(zhì)，即3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨；(3)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨純化將上述粘稠的3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入其體積量5倍的乙酸乙酯，攪拌，重結(jié)晶，產(chǎn)品經(jīng)真空干燥后，得純品3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨。
實(shí)施例23-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)壬苯基縮水甘油醚的合成于四口瓶中加入對(duì)壬基酚，甲苯，四丁基溴化銨，攪拌使其溶解；稱取NaOH，溶于蒸餾水中，滴入四口瓶中，攪拌2min后用溫水加熱，當(dāng)溫度升至50℃±1℃后，滴加環(huán)氧氯丙烷，15min～16min加完，然后升溫至70℃±1℃，4000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璺磻?yīng)5h；反應(yīng)完畢后，產(chǎn)物溶液冷卻并用50℃的溫水在分液漏斗中洗滌3次，然后取出上層有機(jī)相，轉(zhuǎn)移至錐型瓶中，加入有機(jī)相體積重量1/10的無水硫酸鈉，干燥過夜；然后將液體轉(zhuǎn)移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸餾出甲苯和環(huán)氧氯丙烷，得無色的對(duì)壬苯基縮水甘油醚；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬基酚∶甲苯∶氫氧化鈉∶環(huán)氧氯丙烷∶四丁基溴化銨以質(zhì)量比計(jì)為22∶44∶4∶14∶0.3；(2)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的合成將上述合成的對(duì)壬苯基縮水甘油醚轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入95％的乙醇，再加入三甲胺氫鹵酸鹽溶液，攪拌，且在45℃溫水浴中，反應(yīng)2h；反應(yīng)完畢后，將溶液移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)出乙醇和水；再加入其體積量10倍的正丁醇，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使正丁醇帶出剩余的水份，得粘稠的物質(zhì)，即3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)為1∶1.1∶2；(3)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨純化將上述粘稠的3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入其體積量7倍的乙酸乙酯，攪拌，重結(jié)晶，產(chǎn)品經(jīng)真空干燥后，得純品3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨。
實(shí)施例33-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)壬苯基縮水甘油醚的合成于四口瓶中加入對(duì)壬基酚，甲苯，四丁基溴化銨，攪拌使其溶解；稱取NaOH，溶于蒸餾水中，滴入四口瓶中，攪拌5min后用溫水加熱，當(dāng)溫度升至50℃±1℃后，滴加環(huán)氧氯丙烷，15min～16min加完，然后升溫至70℃±1℃，4500轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璺磻?yīng)4.5h；反應(yīng)完畢后，產(chǎn)物溶液冷卻并用50℃的溫水在分液漏斗中洗滌2次，然后取出上層有機(jī)相，轉(zhuǎn)移至錐型瓶中，加入有機(jī)相體積重量1/9的無水硫酸鈉，干燥過夜；然后將液體轉(zhuǎn)移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸餾出甲苯和環(huán)氧氯丙烷，得無色的對(duì)壬苯基縮水甘油醚；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬基酚∶甲苯∶氫氧化鈉∶環(huán)氧氯丙烷∶四丁基溴化銨以質(zhì)量比計(jì)為23∶45∶5∶15∶1；(2)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的合成將上述合成的對(duì)壬苯基縮水甘油醚轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入95％的乙醇，再加入三甲胺氫鹵酸鹽溶液，攪拌，且在40℃±2℃溫水浴中，反應(yīng)2.5h；反應(yīng)完畢后，將溶液移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)出乙醇和水；再加入其體積量8倍的正丁醇，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使正丁醇帶出剩余的水份，得粘稠的物質(zhì)，即3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)為1∶1.2∶2；(3)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨純化將上述粘稠的3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入其體積量3～10倍的乙酸乙酯，攪拌，重結(jié)晶，產(chǎn)品經(jīng)真空干燥后，得純品3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨。
實(shí)施例43-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)壬苯基縮水甘油醚的合成于四口瓶中加入對(duì)壬基酚，甲苯，四丁基溴化銨，攪拌使其溶解；稱取NaOH，溶于蒸餾水中，滴入四口瓶中，攪拌1min后用溫水加熱，當(dāng)溫度升至50℃±1℃后，滴加環(huán)氧氯丙烷，15min～16min加完，然后升溫至70℃±1℃，5000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璺磻?yīng)4h；反應(yīng)完畢后，產(chǎn)物溶液冷卻并用50℃的溫水在分液漏斗中洗滌3次，然后取出上層有機(jī)相，轉(zhuǎn)移至錐型瓶中，加入有機(jī)相體積重量1/8的無水硫酸鈉，干燥過夜；然后將液體轉(zhuǎn)移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸餾出甲苯和環(huán)氧氯丙烷，得無色的對(duì)壬苯基縮水甘油醚；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬基酚∶甲苯∶氫氧化鈉∶環(huán)氧氯丙烷∶四丁基溴化銨以質(zhì)量比計(jì)為22∶44∶4∶14∶0.5；(2)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的合成將上述合成的對(duì)壬苯基縮水甘油醚轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入95％的乙醇，再加入三甲胺氫鹵酸鹽溶液，攪拌，且在40℃±3℃溫水浴中，反應(yīng)3h；反應(yīng)完畢后，將溶液移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)出乙醇和水；再加入其體積量15倍的正丁醇，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使正丁醇帶出剩余的水份，得粘稠的物質(zhì)，即3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)為1∶1.2∶2.7；(3)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨純化將上述粘稠的3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入其體積量3～10倍的乙酸乙酯，攪拌，重結(jié)晶，產(chǎn)品經(jīng)真空干燥后，得純品3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨。
權(quán)利要求
1.3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，包括如下步驟(1)對(duì)壬苯基縮水甘油醚的合成于四口瓶中加入對(duì)壬基酚，甲苯，四丁基溴化銨，攪拌使其溶解；稱取NaOH，溶于蒸餾水中，滴入四口瓶中，攪拌1min～5min后用溫水加熱，當(dāng)溫度升至50℃±1℃后，滴加環(huán)氧氯丙烷，15min～16min加完，然后升溫至70℃±1℃，4000～5000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璺磻?yīng)4h～5h；反應(yīng)完畢后，產(chǎn)物溶液冷卻并用50℃的溫水在分液漏斗中洗滌2～3次，然后取出上層有機(jī)相，轉(zhuǎn)移至錐型瓶中，加入有機(jī)相體積重量1/10～1/8的無水硫酸鈉，干燥過夜；然后將液體轉(zhuǎn)移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸餾出甲苯和環(huán)氧氯丙烷，得無色的對(duì)壬苯基縮水甘油醚；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬基酚∶甲苯∶氫氧化鈉∶環(huán)氧氯丙烷∶四丁基溴化銨以質(zhì)量比計(jì)為22～23∶44～45∶4～5∶14～15∶0.3～1；(2)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的合成將上述合成的對(duì)壬苯基縮水甘油醚轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入95％的乙醇，再加入三甲胺氫鹵酸鹽溶液，攪拌，且在40℃±5℃溫水浴中，反應(yīng)2h～3h；反應(yīng)完畢后，將溶液移至梨型瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)出乙醇和水；再加入其體積量5～15倍的正丁醇，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使正丁醇帶出剩余的水份，得粘稠的物質(zhì)，即3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨；其中上述反應(yīng)中對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)為1∶1.1～1.2∶2～2.7；(3)3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨純化將上述粘稠的3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨轉(zhuǎn)移至四口瓶中，加入其體積量3～10倍的乙酸乙酯，攪拌，重結(jié)晶，產(chǎn)品經(jīng)真空干燥后，得純品3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨。
2.如權(quán)利要求1所述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，其特征是步驟(1)所述對(duì)壬基酚∶甲苯∶氫氧化鈉∶環(huán)氧氯丙烷∶四丁基溴化銨以質(zhì)量比計(jì)為22∶44∶4∶14∶0.3～0.5。
3.如權(quán)利要求1所述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，其特征是步驟(2)所述對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)為1∶1.1～1.2∶2～2.3。
4.如權(quán)利要求3所述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，其特征是步驟(2)所述對(duì)壬苯基縮水甘油醚∶三甲胺鹵酸鹽∶95％乙醇以質(zhì)量比計(jì)為1∶1.1∶2。
5.如權(quán)利要求1所述3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法，其特征是步驟(3)所述乙酸乙酯用量是粘稠的3-對(duì)壬基苯氧基-2-羥丙基三甲基鹵化銨體積量的5～7倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型季銨鹽陽離子表面活性劑3－對(duì)壬基苯氧基－2－羥丙基三甲基鹵化銨的制備方法。其合成路線是將對(duì)壬基酚和環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下，以甲苯作為催化劑，以四丁基氯化銨作為相轉(zhuǎn)移催化劑，在70℃±1℃下反應(yīng)4h～5h，得到對(duì)壬基苯基縮水甘油醚；然后用95％的乙醇將對(duì)壬基苯基縮水甘油醚溶解，加入三甲銨氫鹵酸鹽，于40℃±5℃水浴中反應(yīng)2h～3h，產(chǎn)物用乙酸乙酯重結(jié)晶，得到3－對(duì)壬基苯氧基－2－羥丙基三甲基鹵化銨。本發(fā)明方法步驟簡(jiǎn)捷，反應(yīng)條件易控制，合成的季銨鹽陽離子表面活性劑的產(chǎn)率較高，產(chǎn)物易于提純。
文檔編號(hào)C07C213/00GK101041624SQ200710014429
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者尹寶霖, 魏西蓮, 孫德志, 劉杰 申請(qǐng)人:聊城大學(xué)