高纯度季铵盐的合成新方法技术

本发明专利技术公开了一种季铵盐的合成新方法，特别是一种高纯度季铵盐（活性物含量在99%以上）的合成方法。该方法不需要催化剂，也不需要惰性气氛保护，在适当溶剂中，由叔胺和卤代烃依次经季铵化和结晶两个过程一步反应制备高纯度季铵盐（活性物含量在99%以上）。具体步骤为取配比量的叔胺置于反应釜，加入适当溶剂，常温搅拌，控制适宜流量泵入相应量的卤代烃，加热至40～90℃，保温1～6小时；反应完成后的物料自然冷却至室温后，继续老化12～36小时，然后分离母液，得到高纯度的季铵盐产品。本发明专利技术工艺简单，零排放，产品收率和纯度都在99%以上。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种季铵盐的合成新方法，特别是一种高纯度季铵盐（活性物含量在99%以上）的合成方法。该方法不需要催化剂，也不需要惰性气氛保护，在适当溶剂中，由叔胺和卤代烃依次经季铵化和结晶两个过程一步反应制备高纯度季铵盐（活性物含量在99%以上）。具体步骤为取配比量的叔胺置于反应釜，加入适当溶剂，常温搅拌，控制适宜流量泵入相应量的卤代烃，加热至40～90℃，保温1～6小时；反应完成后的物料自然冷却至室温后，继续老化12～36小时，然后分离母液，得到高纯度的季铵盐产品。本专利技术工艺简单，零排放，产品收率和纯度都在99%以上。【专利说明】
本专利技术主要涉及季铵盐合成领域，尤其涉及一种高纯度季铵盐(活性物含量在99%以上)合成领域。
技术介绍
季铵盐作为一种重要的化工原料，已被广泛应用于化工、医药、采矿、印染、建筑、塑料加工、石油开采等领域。 随着科技的发展，季铵盐的应用领域不断扩大，对季铵盐纯度的要求越来越高。例如，作为离子液体电解质使用的季铵盐，其中卤素含量要求低于1ppm ;季铵盐及其下游产品，作为微电子行业的清洁处理剂，其中的游离胺含量要求低于0.03%，金属离子含量甚至要小于Ippb。 季铵盐一般通过烷基化反应制得，其中的杂质主要是未反应完全的游离胺和卤素等，这些杂质是在生产合成过程中引入的。若要得到高纯度季铵盐，需要通过提纯才能实现。少量的季铵盐，可以通过柱色谱层析、离子交换柱纯化。大量的季铵盐，一般使用重结晶等方法提纯。关于季铵盐的合成，由中国专利公开的季铵盐的合成方法众多，例如:专利号为200510023182.5的一种季铵盐及其制备方法。该方法以Cltl~C22的一元醇为反应介质，将卤代烃加入到叔胺中，在10~140°C下反应8~240小时，得到5%~90%的季铵盐产品，作为反应介质的Cltl~C22 —兀醇未从产品中分离出来。 专利号为200510061094.4的季铵盐的合成方法。该法以碳酸酯(脂)和胺(氨)盐为原料，在离子液体Br催化下，合成了含有多种不同负离子的季铵盐，其中的催化剂比较昂贵且难以分离，导致成本较高而收率不高。 专利号为200710008626.7季铵盐合成新工艺。该法对专利号为200510061094.4的季铵盐的合成方法作了重大改进，以碳酸酯(脂)和胺(氨)盐为原料，不使用催化剂，直接以较高的收率合成了含有不同负离子的季铵盐。但季铵盐的品质未能达到高纯度级别。 专利号200610050213.0的一种季铵盐的制备方法。该法以C12~C18烷基二甲基叔胺、烷基化试剂(C1~C8卤代烃)为原料，水为反应介质，于50~105°C下反应，制备了含有卤负离子的季铵盐水溶液。该法工艺环保，但产品的应用范围有限，必须通过一系列后处理才能扩大其应用领域。 专利号200610096264.7的一种酯基季铵盐的合成方法。该法以长链羧酸酯基叔胺和烷基化试剂为原料，氮气保护，使用酸性催化剂，无溶剂下合成了酯基季铵盐。该法未解决催化剂与产品的分离问题，产品纯度不高。 综上所述，在现有的季铵盐合成方法中，尤其是高纯度季铵盐(活性物含量在99%以上)的合成中存在以下问题: (O 一般合成中使用的催化剂及溶剂与季铵盐不易分离，导致纯度不高，产品收率低； (2)反应温度、压力较高，需惰性气体氛围保护，造成能耗大，操作繁琐，安全隐患高； (3)合成季铵盐的原料叔胺和烷基化试剂的水溶性差，水溶剂不能提供良好的反应媒介，产率不高。若要得到高纯度季铵盐，往往还需要通过重结晶等方法实现。这样，产品因溶解于溶剂中而造成收率降低，且操作繁琐而降低产能，增大生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有季铵盐合成方法所存在的收率低、纯度低、产能低、成本高的缺点，提供一种高收率、高纯度、高效、低成本的季铵盐合成新方法。 本专利技术，是将季铵化和重结晶两个过程合为一步，整个生产过程中不需要催化剂，反应温度温和，常压反应，也不需要惰性气体氛围保护，最后分离出的母液不需要额外处理可直接作为溶剂重复使用。在整个季铵盐合成-结晶过程中零排放，原料与溶剂利用率理论上可达100%，产品收率和纯度都在99%以上，是一种绿色环保、成本低廉的高纯度季铵盐实用生产方法。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:本专利技术，按以下步骤进行:(1)取配比量的叔胺置于反应釜中，加入相应量的溶剂，常温搅拌条件下，用流量泵控制适宜流量通入相应量的卤代烃，待卤代烃通入完全后加热至40~90°C，保温I~12小时；(2)将反应结束后的物料置于室温自然冷却结晶，待物料温度降至室温后再继续老化10~36小时，老化完成后分离母液和产品，最终产品为高纯度的季铵盐；(3)回收后的母液不进行额外处理，在下批次季铵盐合成-结晶反应中直接用做溶剂，依此，母液循环套用。 所述的叔胺为NR1R2R3，其中R1、R2、R3是含有碳氢的烷基、烯基、炔基、苯基、芳基、含有碳氢氧氮磷硫氟氯溴的有机基团或一CR4R5R6，基中R4、R5、R6是氢、含碳氢的烷基、烯基、炔基、苯基、芳基、含有碳氧氧氣憐硫氣氣漠的有机基团，优选为Cltl~C18烷基二甲基叔胺。 所述的卤代烃为C1~C8的卤代烃,优选为C1~C2的卤代烃。 所述的合成方法是在没有催化剂、没有惰性气体氛围保护的条件下进行的。 所述的溶剂为水、C1~C6有机醇、酮、酯中的一种或两种或两种以上溶剂的混合物，优选为甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、丙酮、丁酮中的一种或多种溶剂的混合物；所述的溶剂若为多种溶剂的混合物，其中的反溶剂和正溶剂的重量比为2~40:1，优选为5~20:1。 所述的叔胺与卤代烃的当量比为1:0.95~1.5，优选为1:1.15。 所述的溶剂与叔胺的重量比为0.3~7:1，优选为1.5:1。 所述的卤代烃泵入反应釜的流量范围在10~80公斤/小时，优选为20~50公斤/小时。 所述的季铵化温度优选为60~80°C，保温时间优选为3~6小时，结晶老化时间优化为12~24小时。 本专利技术高纯度季铵盐的合成方法与现有季铵盐的合成方法相比，具有以下优点:(1)本专利技术工艺路线简洁，用一步完成两个过程，且不需要使用任何催化剂和惰性气体氛围保护；(2)本专利技术采用合适配比的溶剂，使反应原料在溶剂中溶解性好而产品在该溶剂中的溶解性差，可以保证在生产过程中，实现反应与结晶同时进行； (3)本专利技术反应收率和纯度均大于99%，极少量未反应的原料则存在于溶剂中，再次套用溶剂时可以继续反应，这样反应时间缩短、产能提高、人工成本降低，能耗降低，零排放，整个生产成本大为缩减。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术做出进一步的具体说明，但本专利技术并不限于这些实施例。 实施例1称取510g十烷基二甲基叔胺，加入到盛有940g乙酸乙酯和55g乙醇的小型反应釜中，再向釜内加入136g氯甲烷，保持釜内温度75°C，搅拌反应5小时，反应结束后自然冷却至室温，老化18小时后抽滤得到十烷基三甲基氯化铵608g，收率94.2%，定量分析十烷基三甲基氯化铵含量为99.3%。 实施例2称取600g十二烷基二甲基叔胺，加入到盛有1125g异丙醇的小型反应釜中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度季铵盐的合成新方法，是在无催化剂，无惰性气体氛围保护，适当溶剂中，由叔胺和卤代烃在一定温度下经合成‑结晶两个过程一步反应制备纯度和收率都在99%以上的季铵盐产品，其特征在于，所述合成方法按以下步骤进行：（1）取配比量的叔胺置于反应釜中，加入相应量的溶剂，常温搅拌条件下，用流量泵控制适宜流量通入相应量的卤代烃，待卤代烃通入完全后加热至40～90℃，保温1～12小时；（2）将反应结束后的物料置于室温自然冷却结晶，待物料温度降至室温后再继续老化10～36小时,老化完成后分离母液和产品，最终产品为高纯度的季铵盐；（3）回收后的母液不进行额外处理，在下批次季铵盐合成‑结晶反应中直接用做溶剂，依此，母液循环套用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建兴，章晶，侯超东，花林，
申请(专利权)人：安徽奔马先端科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34