3-脱氢枞胺基-2-羟丙基三甲基氯化铵的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵的制备方法，通过在１０～１３５℃下，以由碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、三乙胺、三丙胺、吡啶复配成的缚酸剂负载于由氧化铝、硅胶和氧化镁组成的载体上并形成的固载缚酸剂，直接催化脱氢枞胺与由环氧丙基三甲基氯化铵和３－氯－２－羟丙基三甲基氯化铵构成的季铵化试剂反应１～７２小时，再经离心或过滤、常压或减压脱溶、复合溶剂重结晶，得到３－松香胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵湿物料；湿物料经在０．０１～０．１ＭＰａ真空度、１０～１２０℃下干燥１．０～４８．０小时，即得质量百分含量大于９０％的３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵产品，本方法具有工艺简单，转化率高，产物水溶性好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种的一种林产化工领域表面活性剂的制备方法，特别涉及一种 制备含脱氢枞胺结构的阳离子表面活性剂方法。
技术介绍
松香是一种通过松脂加工得到的具有可再生性的天然资源。作为一种化工原 料，松香具有来源丰富、价格便宜的特点。我国每年生产松香五十多万吨，居世 界首位。研究开发以松香及其衍生物为原料生产新型表面活性剂及生产工艺，对 于充分利用松香这一可再生的资源、缓解表面活性剂工业过度依赖石化原料这一 问题有重要现实意义。松香的主要成分是由枞酸、长叶枞酸和新枞酸等组成的含 三员菲环结构的树脂酸，经过歧化后生成的歧化松香的主要成分是去氢枞酸。由 于去氢揪酸中仍存在羧基，因此去氢枞酸可经酰胺化、分子内脱水转化为脱氢枞 胺，或通过直接氢化还原得到含松香结构的醇等松香衍生物。利用这些松香衍生 物可以合成一系列与脂肪酸、脂肪胺、脂肪醇类表面活性剂结构相似而又独具特 色的产品，如利用脱氢枞酸合成脱氢枞酸酯磺酸盐，利用脱氢枞胺或相应的含松 香结构的醇类化合物合成脱氢枞胺聚氧乙烯醚或脱氢松香醇聚氧乙烯醚等。这些 以松香为原料制备得到的表面活性剂产品，不但具有良好的生态性能，而且具有 优良的应用性能，可以作为乳化剂、洗涤剂、缓蚀剂、破乳剂、颜料分散剂、絮 凝剂和浮选剂等应用于多种精细化学品的生产。其中脱氢枞胺作为松香经化学改 性生成的典型松香衍生物之一，不但保持了松香固有的良好生物降解性和环境友 善性，而且其结构中存在的氨基使其具有更好的反应性能和应用性能。以脱氢揪胺为原料可制备包括阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、 阳离子型表面活性剂和两性表面活性剂在内的4种类型的表面活性剂。脱氢枞胺通过与氯磺酸反应后再用碱中和可以直接得到具有磺酸盐结构的 阴离子表面活性剂；通过脱氢枞胺与环氧乙烷反应生成具有醇胺结构的松香衍生 物后，再与氯磺酸、三氧化硫、发烟硫酸等反应可以生成分子结构中既有硫酸酯 结构也有聚氧乙烯及类似醇胺结构的阴离子表面活性剂；通过具有醇胺结构的松 香衍生物与马来酸反应形成相应的马来酸单酯后，再用碱中和可以得到羧酸盐型 阴离子表面活性剂。这些具有脱氢枞胺结构的阴离子表面活性剂具有优良的乳化、分散、洗涤、润湿和增溶性能，尤其是它们的温和性比目前大多数阴离子表 面活或两性表面活性剂都优越，安全性能也非常高。它们可广泛应用于洗涤、化 妆品等日化行业及石油开采、烯烃单体乳液聚合、金属清洗、纺织印染、感光材 料等工业领域。脱氢枞胺通过与环氧乙烷的加成反应，可以生成具有脱氢枞胺和聚氧乙烯链 结构的非离子表面活性剂N-聚氧乙烯脱氢枞胺或N, N-二聚氧乙烯脱氢枞胺，并 且这种类型的非离子表面活性剂可以通过控制聚氧乙烯链在整个分子中的比例 来调节它们的亲水亲油性能。N-聚氧乙烯脱氢枞胺或N，N-二聚氧乙烯脱氢枞胺 可和稀氢氟酸复配成能够用于金属表面清洗的水溶液，这种水溶液不但能够清洁 金属表面，且可在清洗后的金属表面形成具有保护和防腐功能的膜。N-聚氧乙烯 脱氢纵胺或N，N-二聚氧乙烯脱氢枞胺还具有柔软功能，可用作皮革工业的染色 助剂和柔软剂。脱氢枞胺还可以通过与葡萄糖酸内酯反应生成有酰胺和多元醇结 构的非离子表面活性剂，这种表面活性剂由于所使用的原料都具有天然生物降解 性而日渐受到人们重视。脱氢枞胺通过与环氧氯丙垸反应后再与二乙醇胺或二烷 基胺反应可以生成具有脱氢枞胺和二乙醇胺或N， N-双垸基取代结构的非离子表 面活性剂。以脱氢揪胺为原料制备得到的非离子表面活性剂一般润湿性能和乳化 性能极好，并且毒性较小，对皮肤和眼睛无刺激作用，复配能力强，可以用作清 洁剂、乳化剂、泡沫剂、缓蚀剂和助染剂。脱氢枞胺通过与甲醛和甲酸作用生成N，N-二甲基脱氢枞胺后，再与氯乙酸 反应可以生成具有类似于甜菜碱结构的两性表面活性剂，脱氢枞胺也可以直接通 过与卣代羧酸作用生成具有氨基酸结构的两性表面活性剂。含脱氢纵胺胺结构的 两性表面活性剂具有一定的抗硬水能力，泡沫比较丰富，润湿力较强，乳化性能 和去污性能都比较好，而且都具有一定的抗菌性。脱氢枞胺通过与环氧乙烷和硫酸二烷基酯反应，可以生成以季铵结构和聚氧 乙烯链作为亲水基的阳离子型表面活性剂;N，N-二甲基脱氢枞胺则可以通过与卤 代烃反应，直接使脱氢枞胺结构中的胺基转化为季铵结构。脱氢枞胺在一定的反 应条件下通过与环氧氯丙烷反应生成具有N- (3-氯-2-羟丙基)脱氢揪胺后，再 与三甲基胺反应可以生成3-脱氢枞胺基-2-羟丙基三甲基氯化铵；通过N- (3-氯 -2-羟丙基)脱氢枞胺与吡啶反应可以生成含吡啶和脱氢枞胺结构的阳离子表面 活性剂。这些具有脱氢枞胺结构的阳离子表面活性剂一般都具有较好的抗静电、 乳化、柔软和杀菌抑菌等众多应用性能。但是现有制备含脱氢纵胺结构阳离子表 面活性剂的方法中也存在较多的不足，其中比较典型的主要表现在以下几个方 面(1)反应的步骤比较多，工艺较为复杂；(2)脱氢枞胺的转化率不高；(3) 产品中季铵盐的含量不高;(4)产品中因存在较多的未反应的脱氢枞胺而使产品 的水溶性不是非常好。因此从更好地开发脱氢揪胺的应用价值和降低含脱氢纵胺结构的阳离子表面活性剂的生产成本方面考虑，在本专利技术中提出了通过脱氢枞胺 在复合有机溶剂和固载复合缚酸剂存在下直接与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或 环氧丙基三甲基氯化铵反应，从而向脱氢枞胺中引进含羟丙基结构的季铵基团， 并一步制取3-脱氢枞胺-2-羟丙基三甲基氯化铵。在3-脱氢揪胺-2-羟丙基三甲基氯化铵的研制过程中，接触了很多有关松香及脱氢纵胺化学改性和利用方面的技术资料，其中具有一定参考价值的主要包 括《去氢枞酸为原料表面活性剂的合成及性能研究》(林产化学与工业，1993， Vol.13, No.4)、《松香改性表面活性剂的研究进展》(化工进展，2002， Vol.21,No.4X 《松香改性非离子表面活性剂研究进展》(日用化学品科学，2006， VoU9,No.5)、 《松香改性阳离子表面活性剂的合成》(精细化工中间体，2007， Vol.37， No.2)、 《歧化松香聚乙二醇苹果酸酯的微波合成研究》(应用化工，2006， Vol.35, No.ll)、 《松香基双季铵盐阳离子表面活性剂的合成与性能》(精细化工,2003,Vo1.20, No.9)、《松香聚甘油酯非离子表面活性剂的合成与性能》(石油化工，2004， Vol.33, No.3)、《松香聚氧乙烯表面活性剂的合成与性能研究》(精细化工，1999， VoL16,No.3)、《松香聚乙二醇柠檬酸酯表面活性剂的合成及性能研究》(化学世 界,2001， Vol.42, No.ll )、《松香类表面活性剂的合成及其应用》(皮革化工,2006， VoL23，No.2)、《N-(3-去氢枞酰氧-2-羟)丙基-N，N，N-三甲基氢化铵的合成及其性 质》(林产化学与工业,1994， VoU4,特刊)、《松香为原料表面活性剂的合成及发 展趋势》(林产化学工业，1993， Vol.13, No.l)、《松香系列表面活性剂的合成和 应用》(日用化学工业,2004,Vol.34,No.2)、《松香酰甘氨酸表面活性剂的新合成法》 (化学世界，2007， Vol.48,No.5)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵的制备方法，其特征在于，步骤为：　第一步，按复合溶剂与脱氢枞胺的质量比为１．０～２５．０∶１的比例将脱氢枞胺溶于复合溶剂中，在固载缚酸剂存在下直接与季铵化试剂于１０～１３５℃反应１～７２小时， 得到含有３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵的混合物料；其中，脱氢枞胺与固载缚酸剂的质量比为０．０５～５０、脱氢枞胺与季铵化试剂的质量比为０．１～１０．０∶１；　第二步，将第一步得到的含有３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵的混合 物料，分离、脱除复合溶剂，得到３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵粗产物；　第三步，将第二步得到的３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵粗产物经有机溶剂重结晶、真空干燥得到３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵产品，其中，有机溶剂与 含３－脱氢枞胺基－２－羟丙基三甲基氯化铵的粗产物的质量比为１．０～２０．０∶１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡照胜，李建芳，商士斌，宋湛谦，杨春生，朱雪梅，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]