一种酯交换法生产（甲基）丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的方法技术

本发明专利技术涉及一种酯交换法生产(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的方法，包括两部反应：第一步，以(甲基)丙烯酸酯和2-氯乙醇为原料，在催化剂和阻聚剂的共同作用下，在进行酯交换反应的同时，将小分子醇经填料塔分离蒸除，反应釜底的物料经过减压精馏得到(甲基)丙烯酸氯乙醇酯。第二步，(甲基)丙烯酸氯乙醇酯与三甲胺水溶液，在阻聚剂和碱性阴离子交换树脂作催化剂的作用下常压反应。反应完成后，通过减压分离反应过程中生成的水，然后在80℃真空干燥，得到(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵产品，含量可达到98％以上，总收率可达到90％以上。本发明专利技术工艺简单，生产成本低，反应条件温和，适于工业化大生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于化学合成领域。
技术介绍
(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵是应用非常广泛的(甲基)丙烯酸酯单体， 因其分子结构中含有酯基、烯烃基、氨基等官能团，可进行均聚、共聚、季铵化为主的各种化学反应，多用在纤维、塑料、废水处理、橡胶、光固化涂料、污泥脱水、采油和造纸、表面活性剂和医药等领域，在国民经济、工业、科技和医药等行业得到广泛应用。(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的生产方法分为两步第一步(甲基)丙烯酸甲酯与N，N-二甲氨基乙醇酯交换反应，合成(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯；第二步(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯经一氯甲烷季铵化合成(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。目前，采用(甲基)丙烯酸甲酯和N，N-二甲氨基乙醇进行酯交换合成(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯，是实现工业化较为理想的重要方法。文献报导酯交换法合成(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯的催化剂为异丙醇铝，烷氧金属化合物，有机锡类化合物，钛酸酯类化合物，有机镁类化合物，锂、锌、钙等有机物或无机物，碱金属的磷酸盐、碳酸盐，有机镍的络合物等(Houben J，et al. W02001098254, 2001)。其中，以异丙醇铝为催化剂，(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯的收率仅为40 50% ； 以有机锡类化合物为催化剂，(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯的收率为75 80% ；以碱金属的磷酸盐或碳酸盐为催化剂，(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯的收率大于90%，且产物纯度大于 99%。为了防止聚合反应，通常加入吩噻嗪、氢醌甲基醚等作阻聚剂(Kimura M，et al. JP02160809，1990)。酯交换反应中通常使用苯、甲苯、正己烷，或者过量的(甲基)丙烯酸甲酯作共沸剂蒸出生成的甲醇(王绍民，辽宁化工，1997，26 (1)，5-7)。(甲基)丙烯酸甲酯与N，N-二甲氨基乙醇的反应，除进行正常的酯交换反应外， 在反应物与产物蒸馏过程中，原料和产物中的乙烯基双键容易和甲醇、N, N-二甲氨基乙醇发生加成反应生成副产物，降低了(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯的产率和选择性，给工业化生产带来困难。(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的合成主要有以下三种方法(1)(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯与一氯甲烷在常压或加压条件下直接反应，产品经后处理工序，得到 (甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵干粉。(2)(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯在常压或加压条件下与一氯甲烷在有机溶剂中反应，经过滤分离、洗涤等后处理工艺，制得(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵干粉。(3)75%的(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯水溶液与一氯甲烷在常压或加压条件下反应，制得80%的(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水溶液(孙中新等，齐鲁石油化工，1998，26 (1)，67-68)。采用上述(1)、(2)法，在反应初期，(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵即以固体形式存在，(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯与(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵固液混杂， (甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯与一氯甲烷不能充分接触，(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯转化率较低；在反应后期，因为反应放热，该法难以有效传热，就会导致局部过热而自聚，导致产品后处理困难。采用上述(3)法，由于(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯和(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵均溶于水，有效地解决了反应过程的传质与传热，而且产品后处理也较为简单，产品质量明显优于上述两种方法。但随着合成反应的进行，反应体系粘度上升；在反应后期， 因为反应放热，难以有效传质与传热，极易导致局部过热而发生自聚或共聚。采用间断加入水来控制粘度，充分保证反应过程的传质和传热，避兔聚合反应发生，但易引起水解和酯交换等副反应的发生。采用间断加入与水有相溶性的丙酮、乙腈、(甲基)丙烯酸甲酯等低沸点有机溶剂和水的混合液，使反应产物溶于水相来控制粘度上升，但都存在着后续分离的问题。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种能满足工业化生产要求，产品的收率高，环境污染小、成本低的生产(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的方法。本专利技术目的是这样实现的，其特征在于包括如下反应步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种酯交换法生产（甲基）丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的方法，其特征在于：包括如下反应步骤：其中，Ｒ１为甲基或Ｈ；Ｒ２为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或异丁基；所述步骤（１）的反应条件为：在装有机械搅拌器、温度计、冷凝器及理论塔板数为３０的填料蒸馏塔的反应釜中，投入所述反应物、阻聚剂和催化剂，搅拌加热回流，维持反应釜内反应温度９０～１６０℃，分馏塔顶温度在６０～１２０℃，回流比为２～６，同时将酯交换后生成的小分子醇蒸出体系，反应５－７小时后，停止反应，将物料转入中间罐，沉降，上层液体转入精馏釜，减压蒸馏，先收集未反应的式（Ｉ）化合物，再收集６４－７０℃／２０ｍｍＨｇ馏分，即得式（ＩＩ）化合物成品；所述步骤（２）的反应条件为：在所述的反应釜中，投入式（ＩＩ）化合物、树脂催化剂和阻聚剂，控制体系温度恒定至４０℃后，滴加３３％三甲胺水溶液常压反应，反应温度为４０－６５℃，加完后继续搅拌反应９０分钟，过滤分离催化剂，减压蒸除反应釜中的水，然后８０℃真空干燥，得到式（ＩＩＩ）化合物成品。

【技术特征摘要】
1.一种酯交换法生产(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的方法，其特征在于包括如下反应步骤2.根据权利要求1所述的生产(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的方法，其特征在于所述步骤(1)中的催化剂选自氧化钙、氧化铝、氯化锌、甲醇钠、钛酸异丙酯、异丙醇铝、氧化二正辛基锡和对甲苯磺酸中的一种。3.根据权利要求1所述的生产(甲基)丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的方法，其特征在于所述的式(I)化合物选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐保明，罗岩，程乾，阮华屹，周云，熊伟，陈坤，唐强，胡传群，杜娜，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：83