一种氨基磺酸型两性表面活性剂及其合成方法技术

一种氨基磺酸型两性表面活性剂及其合成它们的方法，属于有机化合物合成技术领域。本发明专利技术第一步以卤代烃和二胺或多胺在碱性条件下合成烃基二胺或多胺；第二步，烃基二胺或多胺和卤代磺化剂在碱性条件下反应合成终产品氨基磺酸型两性表面活性剂。本发明专利技术通过控制反应体系在一定的碱性ｐＨ条件下，克服了反应过程中生成的卤化氢对设备及环境的影响，同时提高了合成反应速率和产率，终产品具有较好的表面活性性能、抗硬水性能等，可以用于油气田开发、金属的缓蚀、表面清洁和燃油改性等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机化合物合成
，特别是涉及一种氨基磺酸型两性表面活性 剂及其合成方法。
技术介绍
目前，氨基酸型两性表面活性剂按照正电荷中心氮原子来划分，可以分为含弱碱 性氮原子的氨基酸型两性表面活性剂和含强碱性氮原子的氨基酸型两性表面活性剂(即 甜菜碱)。该两种类型的氨基酸型两性表面活性剂已经在各个行业有了较为广泛的应用，应 用的大多数主要是羧酸型或磷酸型产品。氨基磺酸型两性表面活性剂开发和应用的较少， 但其在使用性能上越来越彰显出其优越性。氨基磺酸型两性表面活性剂(主要指的是含弱 碱性氮原子的)的合成方法主要有以下三大类第一类，通过脂肪胺(主要包括伯胺)和磺化剂(卤代磺酸盐)反应； 这类方法的合成反应通式为 其中R和R’分别是长链(或较长链)和短链烃为主链的基团，X是卤基，M是金属离子。在美国专利US-1944300和日本专利JP-61260055A分别公布了烷基伯胺与氯代磺 酸钠的反应。该类方法，原料价格贵，易水解，反应温度较高，为了使反应向右进行，提高反 应产率，有的需要适当减压以利于卤化氢气体逸出，同时，卤化氢气体对设备腐蚀性大，外 排对环境造成污染。第二类，通过脂肪胺(主要包括伯胺)和磺化剂(磺酸内酯，烷基撑亚硫酸酯)反应； 其反应通式为 其中R是长链烃基，R1是碳数为2-4的短链烃基或短链烃氧基，R2是碳数为2-4的 短链烃基。在US-3082179的美国专利中，公布了烷基璜内酯作为磺化剂合成氨基磺酸型两 性表面活性剂。该类方法，虽然反应可以在低温下进行，但是原料成本高，璜内酯不稳定，有的反应过程需要在不常见的溶剂或无水等苛刻的条件下进行。第三类，通过脂肪胺(主要包括伯胺)和磺化剂(无机磺化剂)反应；反应通式为 在CN200610012931.9的中国专利中，通过胺和甲醛、无机磺化剂、烧碱反应，三步 得到了氨基磺酸盐产品。该种方法虽然采用了廉价的低分子单体和磺化剂，但是反应路线 较长，势必降低了总收率和增加了产物成本。上述三类氨基磺酸型两性表面活性剂都是采用长链脂肪胺作为反应单体，从目前 市场情况来看，长链脂肪胺不仅品种有限，生产厂家少，而且价格贵，势必造成终产品的成 本高。在US-5491245的美国专利中公布了采用烷基二胺或多胺和卤代乙酸或其盐反应得 到氨基羧酸型两性表面活性剂。在CN93120030. X的我国专利中公布了采用溴代烷和二乙 基三胺反应后，再和氯乙酸反应，也得到了氨基羧酸型两性表面活性剂。上述2个专利都是 合成羧酸型两性表面活性剂，在原料的选用上采用非长链脂肪胺，相对来说降低了原料成 本，但是对反应过程中生成的卤化氢气体都没有进行即时处理，而是采用逸出或反应结束 后再进行中和处理，这样，如果卤化氢气体没有及时逸出，就会导致逆反应加剧，影响产物 收率，同时卤化氢气体逸出，将对环境造成污染。鉴于上述类型的氨基酸两性表面活性剂合成过程中存在的问题，提出本专利技术的内容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法通 过即时消耗反应过程中的气体，具有合成效率高、生产过程环保的优点；同时合成的氨基磺 酸型两性表面活性剂产品具有较好的使用性能。合成的该类氨基磺酸型两性表面活性剂具有以下的化学结构通式(I) 其中礼是具有1-24个碳原子的直链或支链的烷基或烯基；是烷基或芳基部分至 少有6个碳原子的烷基_环烷基基团(例如烷基环己烷基)或芳烷基；R2 是氢原子，或-CH20H、-CH2CH20H、-CH2CH2CH20H等基团中的一种，或R1，或-R6-SO3M基团；R3, R4是氢原子，或-0H、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3等基团中的一种，R3和R4可以相 同，也可以不同；R5 是氢原子，或-CH20H、-CH2CH2OH, -CH2CH2CH2OH 等基团中的一种，或-R6-SO3M 基 团；R6 是-CH2CH2-、-CH2CH (OH) CH2-等基团中的一种；χ是整数2，3，4中的一个；y是整数1，2，3，4中的一个；M是氢原子，或碱金属，或碱土金属。本专利技术化学结构通式(I)的氨基磺酸型两性表面活性剂是通过如下的两步反应 实施得到的产品第一步，卤代烃R1-X和二胺或多胺DA溶液在碱性条件下发生化学反应，得到烃基 单取代二胺或多胺的中间体AA，反应式如下 其中R1和M同前所述，X代表卤素原子，配制碱液所用的碱是碱金属或碱土金属的 氧化物、氢氧化物中的一种。将卤代烃和二胺或多胺DA按摩尔比为1 4-20投料，搅拌均勻后，升温到回 流，待反应液体系PH小于8. 0后，用碱液调节体系ρΗ值，并使其维持在碱性范围内，搅拌 3-10h，常压或减压蒸馏或萃取出过量的二胺或多胺DA(可以回收重复使用)，即得中间体 AA。第二步，中间体AA和卤代磺化剂X-SA在碱性条件下反应得到终产品氨基磺酸型 两性表面活性剂ASAS，反应式如下 其中Μ、X和配制碱液所用的碱均同前所述。将中间体AA和卤代磺化剂X-SA分别用溶剂配制成一定浓度的溶液，按照AA和 X-SA摩尔比为1 3投料，搅拌均勻后，升温至回流，反应液ρΗ小于8. O后，用碱液调节ρΗ 值在碱性范围内，持续反应4-12h。出料即为一定浓度的终产物溶液；或者通过常压或减压 蒸馏蒸出溶剂，即得固体终产物。其中在实施步骤第一步中所用的二胺或多胺DA可以是乙二胺、羟甲基乙二胺、羟 乙基乙二胺、羟丙基乙二胺、1，2_丙二胺、1，3_丙二胺、2-羟基-1，3-丙二胺、二(2-羟基丙 烯)三胺、三(2-羟基丙烯)四胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等。其中在实施步骤第一步和第二步反应过程中通过滴加一定量的碱液来调节反应 体系的PH值在8. 0-13. 5的范围内；其中在实施步骤第一步和第二步反应过程中所用的碱液浓度为质量百分比浓度 10-50%，优选 30-40% ；其中在实施步骤第一步和第二步反应过程中所用的碱为碱金属或碱土金属的氢 氧化物、氧化物，优选NaOH、KOH、CaO等；合成的该类氨基磺酸型两性表面活性剂具有良好的表面或界面活性、抗硬水等性能，可以广泛用于油气田开发、金属缓蚀、表面清洁、燃油改性等领域。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点(1)合成过程环保。通过控制反应体系PH值在碱性条件下，克服了卤代氢等气体 对设备和环境的严重影响；(2)合成原料易得，产品成本低廉。选用了非脂肪胺型的原料，降低了合成成本；(3)反应条件温和。反应过程不需要高温或加强压等操作；(4)产物处理成本低。反应过程中所用的溶剂廉价易得，溶剂和过量的反应物争化 处理简单，可以循环使用，降低了产物的处理成本。具体实施例方式下面结合具体实施实例来对本专利的部分产品进一步进行详细的说明实施例1结构如式(1)所示的氨基磺酸型两性表面活性剂的制备 (1 )在250mL三口烧瓶中加入25mL乙二胺，用水滤锅维持体系温度在90°C，搅拌下慢 慢滴加1-溴代十二烷12mL，滴完后，反应1小时，用40% NaOH溶液调节反应液体系pH值 在9-11范围内，继续搅拌反应5小时后，蒸出过量的乙二胺，冷却，即得N-十二烷基乙二胺 固体物(中间体A)。取上述得到的中间体A4. 6g加入三口瓶中，再加入28mL水，搅拌并升温至95°C，反 应液搅均后，慢慢滴加质量百分比为20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨基磺酸型两性表面活性剂，其特征在于表面活性剂具有下面的化学结构通式（Ⅰ）：Ｒ↓［１］－［－＊－（＊）↓［ｘ］－］↓［ｙ］－＊－Ｒ↓［６］－ＳＯ↓［３］Ｍ其中：Ｒ↓［１］是具有１－２４个碳原子的直链或支链的烷基或烯基，或是烷基或芳基部分至少有６个碳原子的烷基－环烷基基团（例如烷基环己烷基）或芳烷基；Ｒ↓［２］是氢原子，或－ＣＨ↓［２］ＯＨ、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＨ、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＨ等基团中的一种，或Ｒ↓［１］，或－Ｒ↓［６］－ＳＯ↓［３］Ｍ基团；Ｒ↓［３］，Ｒ↓［４］是氢原子，或－ＯＨ、－ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］等基团中的一种，Ｒ↓［３］，Ｒ↓［４］可以相同，也可以不同；Ｒ↓［５］是氢原子，或－ＣＨ↓［２］ＯＨ、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＨ、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＯＨ等基团中的一种；或－Ｒ↓［６］－ＳＯ↓［３］Ｍ基团；Ｒ↓［６］是－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］－、－ＣＨ↓［２］ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ↓［２］－等基团中的一种；ｘ是整数２，３，４中的一个；ｙ是整数１，２，３，４中的一个；Ｍ是氢原子，或碱金属，或碱土金属。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任朝华，罗跃，陈大钧，黄璟，
申请(专利权)人：任朝华，罗跃，陈大钧，
类型：发明
国别省市：42