四烷基季铵盐阴离子的交换方法技术

本发明专利技术公开了一种将第一阴离子四烷基季铵盐转化为第二阴离子四烷基季铵盐的方法。该方法包括：在包含水和极性有机共溶剂中，形成包含第一阴离子四烷基季铵盐的溶液；使溶液与第二阴离子型离子交换树脂接触，形成第二阴离子四烷基季铵盐溶液，和与第一阴离子相络合的离子交换树脂。可以回收含有第二阴离子四烷基季铵盐的溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及四烷基季铵盐的阴离子与不同阴离子相交换的方法，更具体地涉及用离子交换树脂使四烷基季铵盐的阴离子与不同阴离子相交换的方法。(2)相关技术两种应用最广泛的可选的木材防腐剂是季铵化合物(QuaternaryAmmonium Compounds，缩写为quats)和铜唑(Copper Azoles)。由于市场趋向于使用不含金属的木材防腐剂，因此，人们越来越关注使用季铵化合物作为木材防腐剂、生物杀伤剂以及在不同领域应用的表面活性剂。季铵化合物的应用在美国专利号.3,301,815、3,366,672、4,365,030和4,444,790等中都有描述。季铵有各种不同化合物分组，发现其不仅可以应用在木材防腐剂/生物杀伤剂行业，还可以应用在头发护理产品、清洁剂、纤维柔软剂、药品、表面活性剂、除臭剂、漱口药、防腐剂、乳化剂、化妆品和采矿等行业。季铵化合物宽松地定义为一组化合物，该组化合物中的氮原子与四个有机基团相连。由于季铵化合物中的氮原子带正电荷，因此总是发现其与一个或者多个阴离子相连，相连的阴离子称为带相反电荷的相反离子，季铵化合物和阴离子的结合称为季铵盐。从历史上看，季铵化合物的商品类型是以相当有序的方式发展的。常见化合物烷基三甲基氯化铵(ATMAC)是第一类季铵化合物的代表，这些季铵化合物包括含有三个甲基和一个烷基取代基团的氮原子。第二类季铵化合物的代表是常见化合物烷基二甲基苄基氯化铵(ADBAC)，该类化合物中的氮原子含有两个取代的甲基和另一个取代的烷基以及一个取代的烷基芳基。常见化合物烷基二甲基(乙基苄基)氯化铵(ADEBAC)是第三类季铵化合物的代表，这类化合物包括含有两个甲基和一个烷基以及另一个烷基芳基取代基团的氮原子，其中烷基不是甲基。最后，常见化合物二烷基二甲基氯化铵(DADMAC)是第四类季铵化合物的代表，第四类季铵化合物典型地包括含有两个甲基取代基团和两个烷基取代基团的氮原子。第四类季铵化合物中的一种化合物具有不同链长的取代烷基，可命名为“双尾”季铵化合物。双尾季铵化合物的特例包括含有相同链长的烷基取代基团的化合物，这些季铵化合物可命名为“孪生尾”季铵化合物。从较低类型的季铵化合物到较高类型的季铵化合物，一般是提供给消费者更有效的表面活性和/或生物活性的化合物。经常，较高类型的季铵化合物更耐用或者可以抵制在实际应用中的失活。正如人们所估计的，从较低类型的季铵化合物到高类型季铵化合物，至少在每磅基础上常会导致更高的有效成本。更高类型的表面活性的季铵化合物给加工人员和配方设计人员提出一个特殊的挑战。较高类型的季铵化合物的溶解性能可能与较低类型的完全不同，并经常带有更复杂的基团、更少溶解于水。然而，溶解性能在某种程度上依赖于季铵的相反离子的特性，并且通过变更相反离子(即阴离子)，可以改性其溶解性能。在许多情况下，使用“更大”的阴离子可以使总表面活性结构更易达到平衡(如软酸软碱组合物)，这通常会生成在水溶液中显示出改进的溶解性能和稳定性能的季铵盐。生产季铵化合物的方法在本
是众所周知。基础化学课本讲到氨或胺与烷基卤反应的最终产物是季铵盐，参见如Noller C.R.编写，有机化学，第二版，p188以及以下等，W.B.Sanuders Co.出版社，费城，1961(Noller，C.R.，Textbook of Organic Chemistry，2ndEd.，p188 et seq.，W.B.Sanuders Co.，Philadelphia(1961))；March.J编写，高等有机化学，第三版，p364-365，JohnWiley&Sons出版社，纽约，1985年(March J.，Advanced Organic Chemistry，3rdEd.，p364，p365，John Wiley&Sons，New York(1985))。许多其它的出版物，例如美国专利Nos.5,308,363、5,438,034、5,523,487、5,855,817、6,784,317、6,090,855、6,485,790以及专利申请公开US 2003/0023108，都介绍了制备具有特定取代基团和特定的带相反电荷的阴离子的季铵化合物的特定方法。例如，Shelton的美国专利No.2,295,504描述了通过三乙基胺与1-碘十六烷反应生成十六烷基三乙基季铵盐，并且声称相应的十八烷基三乙基碘化铵、十四烷基三乙基碘化铵、油基三乙基碘化铵可以以相同的方式制备，还报道了使用烷基溴和烷基氯的类似反应。描述了溴化季铵与硫酸银反应生成四烷基硫酸铵和不溶的溴化银。依次与不同的烷基卤反应，每次添加一种特定烷基到氮原子上，可以生成更为复杂的季铵化合物。De Benneville的美国专利No.2,994,699介绍了生成酮的季铵盐化合物，并且叙述当优选最初制备卤化物形式的化合物时，可以通过复分解或者离子交换来提供不同的阴离子。这样的例子包括，通过卤化季铵与氧化银反应或者相类似的反应，可以使卤盐转化为氢氧化盐，接着，通过用所想要的阴离子的酸来酸化，使氢氧根转化为任何想要的阴离子形式。该专利声称通过季铵盐与所想要阴离子的阴离子交换树脂相接触，任何所述的季铵盐可以转化为任何其它阴离子形式，但未提供离子交换的阴离子转移的例子。在美国专利No.3,190,919中，Swanson描述了交换季铵盐阴离子的两种方法。第一种方法讲到季铵化合物的有机溶液与含有所想要的阴离子的水溶液反复接触，然而，所述方法在商业化实施方面很困难，而且很昂贵，也有点冒险，这是因为该方法使用大量的溶剂。使用离子交换树脂是所述的交换季铵盐阴离子的第二种方法，此处，季铵化合物流经最后所想要的季铵盐阴离子形式的离子交换树脂柱。当说离子交换树脂是以特定阴离子的形式(或型)时，意思是指树脂是与该阴离子相络合。树脂释放出所想要的阴离子，并吸入起始的阴离子。Swanson描述其方法在实验室规模很有用，但是在商业化规模使用是不切实际的，并且主张必须使用季铵化合物的稀溶液，这就需要大量的溶剂。此外，他谈到离子交换树脂很昂贵，而且必须能够周期性置换。必须使用大量的树脂，这是因为第一，离子交换树脂固有的低容量；第二，与使用非极性溶剂如烃相伴的低传递系数。他进一步地谈到当使用非质子溶剂时，再生很困难。因此，他得出结论使用离子交换树脂来交换季铵盐阴离子是非常不经济的。为了克服这些问题，Swanson描述了一种工艺方法，在该方法中，含有挥发性酸的阴离子(如亚硫酸根)的季铵盐溶解在不溶于水的有机溶剂(如煤油)中，并且有机溶液与非挥发性酸(如硫酸)的水溶液接触。一种惰性气体(如空气)吹过混合物，汽提去挥发性酸，留下非挥发性酸的季铵盐。在美国专利No.4,892,944中，Mori等人描述了用两步法生产季铵盐，该两步法涉及叔胺与碳酸二酯反应生成碳酸季铵，接着，碳酸季铵与酸混合，除去二氧化碳以生产该酸的阴离子形式的季铵盐。Walker的美国专利No.5,438,034描述了碳酸季铵和碳酸氢季铵的制备，该制备工艺是通过二烷基二甲基氯化氨与金属氢氧化物在C1-C4的正链醇溶剂中反应生成氢氧化季铵，然后，氢氧化季铵与二氧化碳反应生成相应的碳酸季本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将第一阴离子四烷基季铵盐转化为第二阴离子四烷基季铵盐的方法，该方法包括：在包含水和极性有机共溶剂的溶剂中，形成包含第一阴离子四烷基季铵盐的溶液；使溶液与第二阴离子型离子交换树脂接触，形成第二阴离子季铵盐溶液，和与第一阴离 子相络合的离子交换树脂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔D索尔，克里斯托弗J奈特，查里斯R埃弗利，
申请(专利权)人：雅宝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]