一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法。该双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法是以卤代烷烃和N

【技术实现步骤摘要】
一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及表面活性剂领域，更具体地，涉及一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法。

技术介绍

[0002]甜菜碱表面活性剂是一类性能优良的两性表面活性剂，甜菜碱表面活性剂的种类主要分为羧酸型甜菜碱、磺基甜菜碱、亚硫酸酯甜菜碱和磷酸酯甜菜碱等，甜菜碱表面活性剂具有较好的润湿性和乳化性，抗高温高盐等性能，广泛应用于香波、泡沫浴、纺织整理剂、泡沫钻井剂、消毒杀菌剂、凝胶乳化剂和金属防腐剂中。其中，尤其是羧酸型甜菜碱相比于磺基等甜菜碱更加温和、低毒和易生物降解。另外，羧基甜菜碱较磺基甜菜碱价格低，因此更适合应用在日常日用化学品中。但是，羧基甜菜碱制备过程中，季铵化合成过程中水解严重，转化率较磺基甜菜碱低，尤其是碳链较长时，水解产物含量大于20％以上，严重限制了超长链羧基甜菜碱的应用。
[0003]现今应用的羧酸型甜菜碱表面活性剂大都是单长烷基碳链表面活性剂。相比于单长烷基碳链，双长烷基碳链表面活性剂由于双疏水链的链链相互作用使得分子在界面排布比较紧密，其表面活性比相应的单烷基链表面活性剂高。专利CN1470317A、CN1891807A和CN101745343B验证了双长碳链结构的表面活性剂在界(表)面、乳化以及泡沫等方面的优良性能。专利CN101549266A公开了一种双长链烷基羧酸型甜菜碱表面活性剂的制备及其应用，此表面活性剂由原料双长链烷基甲基叔胺与氯乙酸反应制得，转化率约80％左右，原料双长链烷基甲基叔胺为天然油脂衍生物，双长链的烷基碳原子数相等，且无法根据需要调节，限制了表面活性剂的应用。
[0004]本专利技术试图在双长链烷基甲基羧基甜菜碱中引入对称/不对称结构，且可根据需要进行长碳链烷基碳数调控使得双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂分子在界面排布更加灵活、紧密，界(表)面性能、乳化性能等均得到进一步的提高。
[0005]因此，需要提供一种产率高且可根据需要进行长碳链烷基碳数调控的双长链烷基羧基甜菜碱表面活性剂制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法。本专利技术克服了现有的双长链烷基甜菜碱表面活性剂制备技术的不足，开发了一种可根据需要进行长碳链烷基碳数调控的双长链烷基甜菜碱表面活性剂制备方法。该方法环境友好，成本低，工艺简单，可实现大规模生产。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提供一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂。
[0008]本专利技术的第三个目的在于提供一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的应用。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法，其
包括如下步骤：
[0011](1)N-甲基乙醇胺与卤代烷R1X混合，进行叔胺合成反应，得中间体单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺，其反应如式a所示：
[0012][0013](2)将所述中间体单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺经短链醇稀释后与卤代烷烃R1X混合，进行季铵化反应，得双长碳链烷基甲基乙醇铵盐，其反应如式b所示：
[0014][0015](3)将所述双长碳链烷基甲基乙醇铵盐与强碱混合反应，并持续加热，进行消去反应，得双长碳链烷基甲基叔胺，其反应如式c所示：
[0016][0017](4)将所述双长碳链烷基甲基叔胺经短链醇稀释后与氯乙酸盐水溶液混合，进行季铵化反应，即得，其反应如式d所示：
[0018][0019]其中，卤代烷烃R1X和R2X中的R1，R2各自独立地为碳原子数4-18的烷基，包括直链的或支链的，饱和的或不饱和的；R1和R2的碳原子数相等或不相等；X为氯或溴。
[0020]在上述制备方法中，步骤(1)中，所述N-甲基乙醇胺与卤代烷烃R1X摩尔比为1:1-20；优选的，所述叔胺合成反应温度为60-100℃。
[0021]根据本专利技术的具体实施方案，所述N-甲基乙醇胺与卤代烷烃R1X摩尔比包括但不限于1:1-5、1:1-8、1:1-12、1:1-16、1:1-18等；所述叔胺合成反应温度包括但不限于60-70℃、60-80℃、60-90℃等。
[0022]进一步的，所述叔胺合成反应的步骤包括：将所述卤代烷烃R1X加入到N-甲基乙醇胺中反应1-24h，控制反应温度为60-100℃，反应完毕，提纯。
[0023]进一步的，所述提纯具体步骤包括：碱液洗涤1-3次，饱和NaCl水溶液洗涤1-3次，分离出有机相即为单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺。其中，碱液为常见含有大量氢氧根而显碱性的溶液，在此不做具体限定。
[0024]步骤(2)中，所述中间体单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺与卤代烷烃R2X摩尔比为
1:1-4；优选的，所述季铵化反应温度为60-100℃。
[0025]根据本专利技术的具体实施方案，所述季铵化反应的步骤包括：将所述卤代烷烃R2X加入到用短链醇溶剂稀释后的单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺中反应4-48h，控制反应温度为60-100℃，反应完毕，提纯。其中，稀释后的单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺浓度为0.01-10mol/L。
[0026]进一步的，所述提纯为去除溶剂短链醇，去除方法为任意常规操作方法，包括但不限于：挥发、旋蒸、蒸馏等。
[0027]步骤(3)中，所述双长碳链烷基甲基乙醇铵盐与强碱摩尔比为1:1-4；优选的，所述消去反应温度为100-140℃。
[0028]根据本专利技术的具体实施方案，所述双长碳链烷基甲基乙醇铵盐与强碱摩尔比包括但不限于1:1-2、1:1-3等；所述消去反应温度包括但不限于100-110℃、100-120℃、100-125℃、100-130℃、100-135℃等。
[0029]进一步的，所述消去反应的步骤包括：将强碱加入到双长碳链烷基甲基乙醇铵盐中，控制反应温度为100-140℃，持续搅拌反应1-12h，反应完毕，提纯。所述强碱为常规强碱性物质，包括但不限于：氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙等。
[0030]进一步的，所述提纯具体步骤包括：产物溶于水中，乙醚萃取得有机相，连续萃取2-4次后合并有机相，饱和NaCl水溶液洗涤有机相1-3次，然后去除乙醚。去除乙醚的方法为任意常规操作方法，包括但不限于：挥发、旋蒸等。
[0031]步骤(4)中，所述双长碳链烷基甲基叔胺与氯乙酸盐摩尔比为1:1-4；优选的，所述季铵化反应温度为70-80℃。
[0032]根据本专利技术的具体实施方案，所述季铵化反应的步骤包括：将氯乙酸盐水溶液加入到短链醇稀释后的双长碳链烷基甲基叔胺，控制反应温度70-80℃，反应4-24h，反应完毕，提纯。其中，氯乙酸盐包括但不限于：氯乙酸钠、氯乙酸钾、氯乙酸镁等。
[0033]进一步的，在本专利技术的该温度范围制备得到的双长碳链烷基羧基甜菜碱产率较高，高于该反应温度，会使其副反应加剧，影响叔胺的转化率，而反应温度过低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双长碳链烷基羧基甜菜碱表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)N-甲基乙醇胺与卤代烷烃R1X混合，进行叔胺合成反应，得中间体单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺，其反应如式a所示：(2)将所述中间体单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺经短链醇稀释后与卤代烷烃R2X混合，进行季铵化反应，得双长碳链烷基甲基乙醇铵盐，其反应如式b所示：(3)将所述双长碳链烷基甲基乙醇铵盐与强碱混合反应，并持续加热，进行消去反应，得双长碳链烷基甲基叔胺，其反应如式c所示：(4)将所述双长碳链烷基甲基叔胺经短链醇稀释后与氯乙酸盐水溶液混合，进行季铵化反应，即得，其反应如式d所示：其中，卤代烷烃R1X和R2X中的R1，R2各自独立地为碳原子数4-18的烷基，包括直链的或支链的，饱和的或不饱和的；R1和R2的碳原子数相等或不相等；X为氯或溴。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤(1)中，所述N-甲基乙醇胺与卤代烷烃R1X摩尔比为1:1-20；优选的，所述叔胺合成反应温度为60-100℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤(2)中，所述中间体单长碳链烷基-N-甲基乙醇叔胺与卤代烷烃R2X摩尔比为1:1-4；优选的，所述季铵化反应温度为60-100℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳志强，宫清涛，徐志成，马望京，刘子瑜，张磊，张路，赵濉，罗澜，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：