[發明專利]3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨的合成方法及其制備過程中所得到的水溶液產物

無效

• 申請號: 201010299638.1
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102001953A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 林棋;李心忠
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: C07C215/40
• 分類號: C07C215/40;C07C213/04;B01J21/04;B01J27/12;B01J27/232
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【技術領域】

本發明涉及一種3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨的合成方法，特別涉及一種3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨的合成方法其制備過程中所得到的水溶液產物。

【背景技術】

3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨(CTA)作為重要的陽離子醚化劑，可應用于油田化學品、乳化劑、硬水軟化劑、織物抗靜電劑、電鍍液的分散劑、印染助劑等。當前其最主要的應用是與淀粉反應制備應用于造紙工業所需的陽離子淀粉。

CTA的合成方法根據反應原料的不同可分為一步法和二步法兩大類：其中一步法以三甲胺鹽酸鹽(TMAC)和環氧氯丙烷(ECH)為原料，一步反應合成CTA，反應式如下：

二步法則以三甲胺為起始原料，先與等摩爾量的HCl反應得到TMAC，TMAC再與ECH反應得到CTA，其反應式如下：

由于三甲胺為揮發性氣體，在水中的溶解度只有41g/100g且具有毒性，因而對設備、操作要求較高。二者相比一步法具有反應相對溫和、容易控制和操作的優點，是當前普遍采用的合成方法。由于TMAC與ECH二者極性、水溶性差別很大，為使反應順利進行，反應常在不同介質中進行。根據介質的不同，CTA的合成方法又可分為：水相法和有機溶劑法。有機溶劑法以甲苯、三氯甲烷等為反應介質，由于TMAC與ECH均可溶于溶劑中，反應可在均相條件下進行，而產物CTA不溶于溶劑中，隨著反應的進行不斷從體系中析出。因此有機溶劑法具有副反應少、產物純度高、可直接得到固體產物等優點，但是反應時間長，工藝上需增加溶劑回收設備，尤其是合成使用的是有機揮性溶劑，將對環境、操作人員產生污染和損害，這違背了當前發展綠色化工的潮流。水相法以環境友好的水作為反應介質，由于TMAC和產物CTA溶于水、ECH不溶于水，反應開始為兩相反應，但隨著反應的進行，產物CAT作為良好的季銨鹽型表面活性劑則起到了相轉移催化劑的作用，使反應體系最終成為均相。此方法具有反應條件溫和、操作方便、易于工業化等優點。

一步法CTA的合成反應機制為TMAC作為親核試劑對ECH的親核開環，由于TMAC為弱親核試劑，實際的反應經歷在弱堿性條件下三甲胺作為親核試劑完成反應。反應過程如下：

同時反應還有伴隨有如下副反應發生：

1)產物在堿性條件下的環化反應

2)雙季銨化反應：產物環化后具有較高的反應活性，其與游離的三甲胺發生開環反應得到雙季銨化產物。

3)ECH的開環反應：ECH與游離的HCl開環加成生成1，3-二氯-2-丙醇(DCP)

反應過程中，控制反應體系的pH值在適當的范圍，對于減少副反應發生、提高產物純度至關重要，另外，本反應為放熱反應，反應溫度的選擇與控制對減少副反應至關重要。固體堿是指能夠提供電子對或接受質子的固體，其作為一種新型功能材料近年來得到了迅猛發展，其主要有以下三種類型：

1)有機固體堿，它主要是指端基為叔胺或叔膦基團的堿性樹脂。優點是堿強度均一，但是它熱穩定性不好，只能適用于低溫反應，且制備復雜，成本較高；

2)無機固體堿，它主要包括金屬氧化物、水合滑石類陰離子粘土和負載型固體堿等，它具有制備簡單、堿強度分布范圍寬、熱穩定性好的特點；

3)負載型固體堿，它是將無機或有機堿負載于氧化鋁或分子篩上而得到的一類固體堿。其具堿強度可調、制備方便的優點。

針對此反應體系的特點，發展基于堿性氧化固體堿作為催化體系，不僅可有效促進反應的平穩順利進行，減少副反應的發生，而且催化劑本身還具有具有價廉、易得，便于回收和循環使用的優點。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題之一，在于提供一種3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨的合成方法，以克服現有技術中pH值不易調控、效率低，且催化劑不能循環使用等的缺點。