双烷基联苯二磺酸钠及其制备方法技术

本发明专利技术涉及双烷基联苯二磺酸钠，具有如下结构：（见图）ｎ＝８，１０，１２，１４。其制备方法如下：（１）将脂肪酸与氯化亚砜混合，在６５℃～７５℃反应１小时得到烷基酰氯；（２）将烷基酰氯与三氯化铝、联苯混合，在４３～５０℃反应１小时得到双烷基联苯酮；（３）将双烷基联苯酮、氢氧化钾和水合联氨混合，加热、回流、再升温，得到双烷基联苯；（４）将双烷基联苯与氯磺酸混合，常温下反应６小时，再用甲醇回流得到双烷基联苯二磺酸甲酯；（５）将双烷基联苯二磺酸甲酯与氢氧化钠溶液混合加热，得到双烷基联苯二磺酸钠。该表面活性剂具有良好的表面活性和抗盐性能，协同效应好，增粘能力强，其制备方法方便可靠，易于操作，收率较高，且不污染环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双烷基联苯二磺酸钠，本专利技术还涉及该类化合物的制备方法。
技术介绍
表面活性剂在国民经济和人类日常生活中已经成为须臾不可缺少的化学品，在能源矿业、金属加工、轻纺、日用化工、食品制药等领域都有着广泛的用途。双子表面活性剂能有效地降低表面张力，其分子中含有两个亲水基，具有足够的亲水性和更好的水溶性，对有机物的增溶性更强，对皮肤的刺激性更小，具有生物安全性等。双子表面活性剂和单体表面活性剂(尤其是非离子型表面活性剂)混合时，在降低水的表面张力的效能和效率方面，比单体表面活性剂产生更强的协同效应。在实际应用中采用与廉价表面活性剂复配的方法，可大大降低生产成本，提高其应用价值，可广泛用于工农业生产各个领域，比如作抗静电剂、织物柔软剂、杀菌剂、防腐剂以及石油添加剂等。在许多油田添加剂中，都用到表面活性剂。如目前在三次采油中广泛使用的化学复合驱即碱-表面活性剂-聚合物组成的三元复合驱，它通过提高流度比来扩大驱替液的波及体积，还通过表面活性剂之间的协同作用显著地降低油水界面张力，增加原油在水中的分散作用，改变原油的流变性，从而提高采收率。三元复合驱能使原油采收率比水驱提高20％以上，但由于碱的存在，使聚合物用量上升，而且由于碱与地层中的高价离子生成沉淀，造成油层污染。双子表面活性剂具有很强的降低油/水界面张力的能力，对原油有很好的增溶性，形成胶束的分子排列紧密而使胶束具有较高的电荷密度，能够耐高矿化度，有利于三元复合驱弱碱化或无碱化，大幅度降低聚合物用量，为油田三次采油开辟新的途径。在三元复合驱中广泛使用的是石油磺酸盐、苯磺酸盐和重烷基苯磺酸盐类阴离子表面活性剂，其界面活性高，耐温性好，但耐盐性差。所以亟待开展合成增溶、耐稳、抗盐、趋油性能优良的表面活性剂的研究，探索廉价的原料路线与合成方法。双烷基苯磺酸盐是烷基苯磺酸盐的一个种类，它采用一个联接基，在亲水基部位或近水基部位将两个传统的表面活性剂分子键合起来，使每个分子中含有两个亲水基和两个疏水基，性能上与传统的表面活性剂有很大差别，因此该类阴离子型双子表面活性剂可望在三次采油中发挥重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该双子表面活性剂具有良好的表面活性和抗盐性能，与常规表面活性剂相比，其表面活性高，协同效应好，增粘能力强，其制备方法方便可靠，易于操作，收率较高，且不污染环境。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。双烷基联苯二磺酸钠，具有如下结构 双烷基联苯二磺酸钠的制备方法，依次包括以下步骤(1)以环己烷作为溶剂，将碳原子数为8、10、12、14的脂肪酸与氯化亚砜按1∶1～2的摩尔比混合，温度控制在65℃～75℃，保温搅拌1小时左右，减压蒸馏出烷基酰氯；(2)以环己烷作为溶剂，将烷基酰氯与三氯化铝按1∶1.1的摩尔比混合，加热搅拌，再将联苯加入到混合溶液中，酰氯与联苯的摩尔比为3～4∶1，保持温度在43～50℃搅拌1小时左右，升温回流3～4小时后得到的白色沉淀即为双烷基联苯酮； (3)以二甘醇作为溶剂，将双烷基联苯酮、氢氧化钾和水合联氨(水合肼)分别按1∶3∶2的摩尔比混合，加热到140～160℃，回流反应8小时左右，将温度上升到235～250℃，反应50～60小时后冷却，用石油醚重结晶再通过层析柱后得到双烷基联苯；(4)以二氯甲烷作为溶剂，将双烷基联苯与氯磺酸(chlorosulfuricacid)按1∶4的摩尔比混合，常温下搅拌反应6小时后，将反应液用石油醚处理，再用甲醇回流3小时，冷却、抽滤、柱层析后得到双烷基联苯二磺酸甲酯；(5)将双烷基联苯二磺酸甲酯与氢氧化钠溶液混合加热，反应1小时后冷却，用稀盐酸调节PH至中性，蒸去溶剂并重结晶后，得到双烷基联苯二磺酸钠。本专利技术的反应式如下 在本专利技术的制备方法中，首先称取一定量的脂肪酸，加入到三颈烧瓶中，再加环己烷，加热搅拌熔化后，在1小时内用常压滴液漏斗滴入氯化亚砜SOCl2，由于氯化亚砜有毒，且极易水解，应在通风橱内进行，温度控制在65℃～75℃。保温搅拌1小时左右，再升温至85℃～90℃，回流3～4小时。反应结束后，常压蒸出未反应的SOCl2和环己烷，再减压蒸馏，得具有刺激性气味的无色液体即为烷基酰氯，其产率较高。以环己烷作为溶剂，将烷基酰氯与三氯化铝加入到三颈烧瓶内，加热搅拌，然后再将联苯分几次加入到反应瓶中，温度约控制于43～50℃，再保温搅拌1小时左右，后升温回流3～4小时。反应结束后，常压蒸出溶剂，再用冰-浓盐酸处理，分离出沉淀。依次用丙酮，乙酸乙酯洗涤沉淀。再用乙醇热过滤得白色沉淀即为双烷基联苯酮。酰化反应常用路易斯酸作催化剂，由于羰基氧原子含有未配对电子，因此酰化的最初产物是由生成的酮与三氯化铝形成了1∶2的络合物，而酰化过程的进一步进行需要酸的催化作用，但结合羰基氧原子后的三氯化铝将失去催化作用，故反应所需的三氯化铝应过量。若三氯化铝的用量较少，则有可能除结合了的三氯化铝外就没有足够的催化剂进行催化反应，致使反应不完全。若三氯化铝过量，则生成单取代的联苯酮较多，即副反应占主导，不利于主反应的进行，从而影响了双烷基联苯酮的产率。当酰氯和三氯化铝的摩尔比约为1∶1.1左右时，产品的产率较高。在实验中发现，随着碳链的增长，双烷基联苯酮的熔点在逐渐下降，且下降的幅度比较低。这可能是因为碳链的增长使分子的空间位阻增大，分子之间的排列不是很紧密，碳链越长排列越疏松，导致分子的晶格能减小，熔点下降。又因为每个分子之间只是四个亚甲基的增长，对整个分子影响不是很大，所以熔点差别也比较小。羰基还原为亚甲基反应是合成烷基联苯的主要方法，在装有回流冷凝管、温度计的三颈圆底烧瓶中加入一定比列的双烷基联苯酮、氢氧化钾和80％的水合联氨(水合肼)，以二甘醇(一缩二乙二醇)为溶剂，混合后溶液呈蓝色，加热到140～160℃，原料溶解，呈现橘黄色，回流反应8小时后，将回流冷凝管改为分水装置，蒸出水合联氨等低沸点物质，并使反应体系的温度上升到235～250℃，反应50～60小时后，停止反应，冷却，用石油醚洗出反应瓶中的混合物，用石油醚做重结晶后再通过层析柱得到的白色产品即为双烷基联苯。羰基还原为亚甲基的反应，如果是一般的黄鸣龙反应，腙类的分解温度为190-200℃。而本专利技术制备的中间腙类化合物分解温度较高，一般235-250℃。温度低时，腙类化合物不容易分解，温度过高，副产物增多，产率降低。随着反应时间的增长，产率逐渐升高。时间太短，反应不完全，副产物单烷基联苯较多。随时间增长，反应逐渐趋于完全。在本专利技术中采用氯磺酸作为磺化剂，在芳环上引入磺酸基后，可以使水溶性大大增加。在带有干燥管、回流冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入双烷基联苯、二氯甲烷，将此装置放入冰水浴中冷却10mim后，从滴液漏斗中缓慢滴加氯磺酸，保持温度在0～5℃之间，滴完后，在常温下搅拌反应，用薄层色谱追踪反应待原料反应完全约6小时，将反应液用石油醚处理产生白色沉淀，再用甲醇回流，冷却析出白色固体，抽滤，通过柱层析得到白色的双烷基联苯二磺酸甲酯。将上步得到的双烷基联苯二磺酸甲酯与40％NaOH溶液混合加热，反应后冷却，用稀盐酸调节PH至中性，蒸去溶剂得到略带黄色的产品，再用甲醇/水＝1∶1重结晶，得到白色固体即为双烷基联苯二磺本文档来自技高网...

【技术保护点】
双烷基联苯二磺酸钠，具有如下结构：＊＊＊ｎ＝８，１０，１２，１４。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晓慧，李银涛，陈慧茹，胡星琪，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]