一種n-甲基二烯丙基丙磺酸鹽的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽(MAPS)是一種烯丙基胺類衍生物單體，其分子式為： CiqH19NO3S，分子量為：233,分子結(jié)構(gòu)式如下：
MAPS是一種白色粉末狀固體，易溶于水，微溶于大部分有機(jī)溶劑。MAPS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、對鹽 不敏感的等數(shù)目的季銨陽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 離子型或陽離子型聚合物相比，MPS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。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，MPS兩性聚合物可以滿足這樣的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽的合成方法。該 方法具有無需使用溶劑、反應(yīng)時間短、產(chǎn)品收率高、適于工業(yè)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 一種N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽（MAPS)的合成方法，包括如下內(nèi)容：首先分別稱取 摩爾比為2:1~9:1的N-甲基二烯丙基胺（MA)和1，3_丙磺酸內(nèi)酯（PS)，并向N-甲基二 烯丙基胺中加入1，3-丙磺酸內(nèi)酯；然后在KTC~60°C的溫度下反應(yīng)0. 5-4h ;最后經(jīng)過濾、 抽提、干燥制得N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽。
[0005] 本發(fā)明方法中所述的N-甲基二烯丙基胺（MA)和1，3-丙磺酸內(nèi)酯（PS)的摩爾比 為2. 5:1~8:1。1，3-丙磺酸內(nèi)酯可以滴加到N-甲基二烯丙基胺中，也可以直接一次性加 入到N-甲基二烯丙基胺中，優(yōu)選直接一次性加入方式。采用直接一次性加入時N-甲基二 烯丙基胺（MA)和1，3-丙磺酸內(nèi)酯（PS)摩爾比為5. 2:1~7. 8:1。采用滴加方式時N-甲 基二烯丙基胺（MA)和1，3_丙磺酸內(nèi)酯（PS)摩爾比優(yōu)選為2. 5:1~5:1，滴加前可以將1， 3_丙磺酸內(nèi)酯加熱熔化。
[0006] 本發(fā)明方法中優(yōu)選在20~55°C的溫度下反應(yīng)1~3h。
[0007] 本發(fā)明方法中抽提溶劑選用甲醇或乙醇，優(yōu)選乙醇，抽提時間為1~3h。干燥溫度 為30~50°C，干燥時間為10~20h。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽（MAPS)的合成方法具有如下 優(yōu)點(diǎn)： (1)本發(fā)明方法將1，3-丙磺酸內(nèi)酯加入到過量的N-甲基二烯丙基胺中，過量的N-甲 基二烯丙基胺不僅可以作為原料參與反應(yīng)，而且也能夠起到溶劑的作用，避免了常規(guī)方法 中使用有毒的丙酮為溶劑，是一種綠色的合成方法； (2 )本發(fā)明方法通過控制1，3-丙磺酸內(nèi)酯和N-甲基二烯丙基胺的摩爾比及投料方式， 解決了 1，3_丙磺酸內(nèi)酯和N-甲基二烯丙基胺按照常規(guī)方法直接進(jìn)行反應(yīng)時(一般為等摩 爾比反應(yīng))，不能得到單體MAPS的問題； (3)本發(fā)明方法無需使用有毒的丙酮為溶劑，具有綠色環(huán)保、反應(yīng)時間短、產(chǎn)品收率高、 操作簡單、適于工業(yè)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明方法的作用和效果，但以下實(shí)施例不構(gòu)成對本 發(fā)明方案的限制。
[0010] 實(shí)施例1 稱取410gMA放入反應(yīng)器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS， 直接加入到MA中，反應(yīng)溫度為35°C，攪拌反應(yīng)I. 5h后得到MAPS的粗產(chǎn)品。將MAPS粗產(chǎn)品 轉(zhuǎn)移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶劑抽提lh，抽提完畢后將濾 紙包放在干燥箱中，在40°C下干燥，最終得到純凈的MAPS單體，產(chǎn)率為90. 4%，(產(chǎn)率為實(shí)際 得到產(chǎn)物的質(zhì)量與按化學(xué)計量比反應(yīng)得到的理論產(chǎn)物質(zhì)量的比值，下同）。
[0011] 實(shí)施例2 稱取650gMA倒入反應(yīng)器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS， 直接加入到MA中，反應(yīng)溫度為25°C，攪拌反應(yīng)3h后得到MAPS的粗產(chǎn)品。將MAPS粗產(chǎn)品轉(zhuǎn) 移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶劑抽提3h，抽提完畢后將濾紙 包放在干燥箱中，在50°C下干燥，最終得到純凈的MAPS單體，產(chǎn)率為91. 7%。
[0012] 實(shí)施例3 稱取500gMA倒入反應(yīng)器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS， 直接加入到MA中，反應(yīng)溫度為55°C，攪拌反應(yīng)2h后得到MAPS的粗產(chǎn)品。將MAPS粗產(chǎn)品轉(zhuǎn) 移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶劑抽提2. 5h，抽提完畢后將濾 紙包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最終得到純凈的MAPS單體，產(chǎn)率為89. 4%。
[0013] 實(shí)施例4 稱取220gMA倒入反應(yīng)器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS， 緩慢滴加入到MA中，滴加完畢攪拌反應(yīng)I. 5h，反應(yīng)溫度為30°C，得到MAPS的粗產(chǎn)品。將 MPS粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶劑抽提lh， 抽提完畢后將濾紙包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最終得到純凈的MAPS單體，產(chǎn)率為 88. 4%〇
[0014] 比較例1 (直接反應(yīng)） 按照化學(xué)計量比MA :PS為1:1反應(yīng)。稱取I IOgM倒入反應(yīng)器中，然后放入恒溫水浴鍋 中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS，直接加入到MA中，反應(yīng)溫度為20°C，攪拌反應(yīng)0. 5h 后得到大塊聚合產(chǎn)物，已無MAPS單體，產(chǎn)率為0。按照化學(xué)計量比反應(yīng)時，反應(yīng)中生產(chǎn)大量 的熱無法及時散去，溫度瞬間急劇上升，導(dǎo)致原料MA和產(chǎn)物MAPS都發(fā)生聚合。
[0015] 比較例2 (常規(guī)方法，以丙酮為溶劑反應(yīng)） 稱取120gMA倒入反應(yīng)器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS 溶于1000 g丙酮，將混合溶液直接加入到MA中，反應(yīng)溫度為60°C，攪拌反應(yīng)4h后得到MAPS 的粗產(chǎn)品。將MAPS粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶 劑抽提2h，抽提完畢后將濾紙包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最終得到純凈的MPS單體， 產(chǎn)率為78. 3%。
【主權(quán)項】
1. 一種N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽(MAPS)的合成方法，其特征在于：所述合成方法包括 如下內(nèi)容：首先分別稱取摩爾比為2:1~9:1的N-甲基二烯丙基胺和1，3-丙磺酸內(nèi)酯，并 向N-甲基二烯丙基胺中加入1，3-丙磺酸內(nèi)酯；然后在KTC~60°C的溫度下反應(yīng)0. 5-4h ; 最后經(jīng)過濾、抽提、干燥制得N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：分別稱取的N-甲基二烯丙基胺和1，3-丙 磺酸內(nèi)酯的摩爾比為2. 5:1~8:1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：1，3_丙磺酸內(nèi)酯滴加到N-甲基二烯丙基 胺中或者直接一次性加入到N-甲基二烯丙基胺中。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于：1，3_丙磺酸內(nèi)酯直接一次性加入到 N-甲基二烯丙基胺中。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：采用直接一次性加入時稱取的N-甲基二 烯丙基胺和1，3-丙磺酸內(nèi)酯摩爾比為5. 2:1~7. 8:1。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：采用滴加方式時N-甲基二烯丙基胺和1， 3_丙磺酸內(nèi)酯摩爾比為2. 5:1~5:1。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：N-甲基二烯丙基胺和1，3-丙磺酸內(nèi)酯在 20~55°C的溫度下反應(yīng)l_3h。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：抽提溶劑選用甲醇或乙醇 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：抽提時間為1~3h。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：干燥溫度為30~50°C，干燥時間為10~ 20h〇
【專利摘要】本發(fā)明公開一種N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽（MAPS）的合成方法，包括如下內(nèi)容：首先稱取摩爾比為2:1～9:1的N-甲基二烯丙基胺（MA）和1，3-丙磺酸內(nèi)酯（PS），并向N-甲基二烯丙基胺中加入1，3-丙磺酸內(nèi)酯；然后在10℃～60℃的溫度下反應(yīng)0.5-4h；最后經(jīng)過濾、抽提、干燥制得N-甲基二烯丙基丙磺酸鹽。該方法具有無需使用溶劑、反應(yīng)時間短、產(chǎn)品收率高、適于工業(yè)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C07C303/32, C07C309/14
【公開號】CN105085330
【申請?zhí)枴緾N201410198689
【發(fā)明人】楊超, 魯嬌, 陳楠, 張志智, 尹澤群, 劉全杰
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月13日