一种碳酸酯基阳离子双子表面活性剂及其制备方法技术

一种碳酸酯基阳离子双子表面活性剂是以上化学式所示的化合物。其制备方法是将二（二甲基氨基乙基）碳酸酯在有机溶剂中与溴代正十六烷进行季铵盐化反应得到产品碳酸酯基阳离子双子表面活性剂。该表面活性剂对碳钢的盐酸腐蚀有优良防护效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种精细化学品及其制备方法，确切地说是一种碳酸酯基阳离子双子表面活 性剂及其制备方法。二
技术介绍
表面活性剂是一类精细化学品，已广泛应用工业生产、洗涤化妆品、农药、医药、印染、 三次采油、杀菌消毒、污水处理等各个领域，目前随着表面活性剂工业的发展，双子表面活 性剂倍受关注。这类表面活性剂的结构特点是分子结构中同时含有两个(或多个)亲水基 和两个(或多个)亲油基。和传统的表面活性剂相比，其降低界面张力的能力大大提高，使 用量可以大大降低，是一类高效表面活性剂。酯基双子表面活性剂不仅具有双子表面活性剂高效的特点，同时由于分子中酯基存在， 使用后在环境中容易被自然界微生物降解，是环境友好的表面活性剂，将是今后表面活性剂 发展的方向。合成这种含有碳酸酯基结构特征的阳离子双子表面活性剂首先需要合成中间体二(二甲 基氨基乙基)碳酸酯。US 5686643公开了用碳酸二甲酯和N, N-二甲基氨基乙醇在氢氧化钾催化下发生酯交换 合成二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯，收率仅为34% 。US 5563288公开了其他的酯交换反应合成二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯的工艺，但收 率均较低(收率22 73.8%)。 US 5563288中公开了采用碳酸二甲酯直接和N,N-二甲基氨基 乙醇进行酯交换合成产品二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯，收率仅19% 。而采用碳酸二乙酯 为原料和N，N-二甲基氨基乙醇进行酯交换反应，二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯的收率可达 90.5% 。为克服碳酸二甲酯直接和N，N-二甲基氨基乙醇进行酯交换合成产品收率低的缺点， 如果首先将碳酸二甲酯和三碳醇如正丙醇或异丙醇进行酯交换反应，得到中间体碳酸丙醇 酯，再将得到的中间体和N，N-二甲基氨基乙醇进行酯交换反应合成二 (二甲基氨基乙基) 碳酸酯，最高收率仅为88.7% 。US 5264425公开的工艺之一是采用N， N-二甲基氨基乙醇与过量的光气反应，经碳酸 钾中和、蒸馏除去溶剂，二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯的收率为90% 。该专利公开的另一 个工艺是采用N, N-二甲基氨基乙醇在加入金属钠催化剂再与过量的N， N-羰基-二咪唑反应， 收率可得95% 。CN101239921A公开了采用N， N-二甲基氨基乙醇在溶剂中与二 (三氯甲基)碳酸酯反应 来合成二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯，二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯的收率高(95%)，其工 艺适合规模化生产采用。三
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种碳酸酯基阳离子双子表面活性剂，所要解决的技术问题是选择合适 的制备工艺。本专利技术所称的碳酸酯基阳离子双子表面活性剂有以下化学结构式O+ II +n-C16H33(CH3)2NCH2CH20—C—OCH2CH2N(CH3)2C16H33- n. 2Br-本专利技术中采用的中间体二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯使用申请人在先申请的 CN101239921A中公开的工艺合成，反应式如下O OII II6(CH3)2NCH2CH2OH +CC13—C—CCI3——-3 (CH3)2NCH2CH20—C—OCH2CH2N(CH3)2 +6HC1季铵盐化反应是将二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯与正溴代十六烷反应得到最终产品碳酸酯基阳离子双子表面活性剂，方程式如下O II(CH3)2NCH2CH20—C—OCH2CH2N(CH3)2 + 2 BrC16H33-n-^O+ II +n-C16H33(CH3)2NCH2CH20—C—OCH2CH2N(CH3)2C16H33- n. 2Br-反应通常在溶剂中进行，常选择的溶剂有酮类如丙酮或甲乙酮；酯类如乙酸乙酯或乙 酸丁酯等易挥发的有机溶剂等。高沸点的溶剂由于在后续的产品处理中会带来可能的困难， 一般不宜使用，产品中含溶剂不影响其使用的除外。反应可以常温或加热下进行，加热可以縮短反应时间。二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯与溴代正十六烷季铵盐化反应的摩尔比为l: 1.5 3，优 选1: 2，以确保二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯充分反应。反应结束后脱溶回收溶剂得到固 体产品，用苯或甲苯洗涤，以除去过量的溴代正十六烷。本表面活性剂对碳钢的仿佛效率测定采用挂片失重法。其水溶液在5X 10—5mol/L低浓度 下使用，对碳钢的防腐效率达95. 12%。四具体实施例方式实施例l (参照专利CN101239921A中的工艺)二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯的合成4将90 g (1.00 mol) 99呢N，N—二甲基氨基乙醇加入200mL甲苯中，室温搅拌下滴加 50g99% (0.167 mol) 二 (三氯甲基)碳酸酯溶于lOOmL的甲苯溶液，约2小时加完，再搅 拌反应lh后，5 10'C下加入10%的碳酸钾水溶液中和至水相pH-ll。分出有机相，水相 用50mLX2甲苯萃取后，合并甲苯相。无水硫酸镁干燥后，蒸馏除去甲苯，得浅黄色油状液 体二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯97.8g (收率95%)，气相色谱分析纯度为99%。 实施例2:含碳酸酯基的阳离子双子表面活性剂的制备在装有冷凝器的反应瓶中，加入二 (二甲基氨基乙基)碳酸酯2g (0.0098mol)，正溴 代十六烷8. 97g(0. 0294mol)和丙酮20mL,搅拌下加热回流反应36h以上。冷却、除去丙酮后， 加入甲苯10tnL，洗涤、过滤，烘干得到微黄色固体粉末6. 55g，熔点189—191°C。乙腈重 结晶得到白色晶体，熔点194-195。C。 IR (cm—1) : 3003、 2919、 2851 、 1761、 1623、 1467、 1383、 1273。'HNMR化学位移ppm: 0. 8-0.9 (6H)、 1. 2-1. 4 (52H)、 1.7-1. 9 (4H)、 3. 5(12H)、 3.8 (4H)、 4.3 (4H)、 4.9 (4H)。 实施例3:按实施例2同样操作，仅将其中溶剂丙酮改为乙酸乙酯，其他不变，得微黄色固体粉 末6. 72g，熔点189 —191。C。 实施例4:按实施例2同样操作，仅将其中溴代十六垸8.97g改为5.9g (0.019mol)，其他不变， 得微黄色固体粉末5. lg，熔点189 — 19rC。 实施例5碳钢防腐性能测试采用试片为3cmX3cin的A3碳钢，依次用36(W砂纸打磨，600S砂纸，1500#砂纸逐级 抛光，放入无水乙醇中浸泡脱脂，再用蒸馏水洗，丙酮洗，取出后用吹风机冷风吹干，称重， 置入200mL含有不同的浓度碳酸酯基阳离子双子表面活性剂的1M盐酸溶液中，温度恒定为 35。C， 4h后取出，依次用自来水冲洗，蒸馏水洗、丙酮洗，吹干，称重，每个浓度做两次平 行实验，根据铁片失重计算腐蚀速度和缓蚀效率E。/。E0/0 = (l-I)xlOO wo其中W和W°，分别为不同浓度表面活性剂盐酸溶液中和无表面活性剂盐酸溶液中铁片 的腐蚀速度。其不同浓度下，1M盐酸溶液中铁片的缓蚀效率如下表使用浓度，mol/L防腐效率，E%00.001X1(T75. 735X1(T745.341X10—663.815X10—676.611 X 10—591.435X10""595. 121 X l(T495. 175X10—495.211X1(T395. 2权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸酯基阳离子双子表面活性剂，其特征在于：是以下化学式所示的化合物：　ｎ－Ｃ↓［１６］Ｈ↓［３３］（ＣＨ↓［３］）↓［２］Ｎ↑［＋］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ－＊－ＯＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｎ↑［＋］（ＣＨ↓［３］）↓［２］Ｃ↓［ １６］Ｈ↓［３３］－ｎ.２Ｂｒ↑［－］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘忠稳，徐冬青，夏娇，陈庆楠，朱晓雯，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]