[發明專利]一種含有雙長鏈及芐基的叔胺和有機硅季銨鹽及其制備方法

無效

• 申請號: 201110312802.2
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102503837A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 薛永強;郭文濤;趙紅;劉愛花;俞蕙
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C07C211/27
• 分類號: C07C211/27;C07C211/29;C07C209/08;C07F7/18;A01P1/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明屬于有機合成技術領域，特別是涉及含雙長鏈及芐基的叔胺和有機硅季銨鹽及其制備方法。

技術背景

季銨鹽是目前廣泛應用的殺菌劑之一。而季銨鹽的殺菌性能與其分子結構密切相關。大量研究結果表明，雙長鏈的季銨鹽的殺菌性能大于單長鏈；當碳鏈中碳原子數少于10或大于16時，季銨鹽對細菌的殺傷力不大,?而碳原子數為14季銨鹽的殺菌力最大；當季銨鹽分子結構中含有芐基或其衍生物時其殺菌力大大增強，而其毒性卻減小。(Garacia-Rsao?A.,?et.?al.?A?study?of?structure-activity?relationships?of?quaternary?ammonium?salts.?Anales?de?Quimica,?Serie?C:?Quimica?Organica?y?Bioquimica,?1981,?77(1):?12-18）

另外，有機硅季銨鹽除了具有良好的表面活性和殺菌性能外，還具有獨特的接枝性能而在農藥、污水處理、紡織、日用化學品等領域得到了廣泛的應用。有機硅季銨鹽的殺菌性能與其中間體叔胺的分子結構密切相關。所以，合成含雙長鏈和芐基的叔胺是制備高殺菌性能有機硅季銨鹽的關鍵。

目前用于合成季銨鹽表面活性劑中間體的叔胺的制備方法主要有以下幾種：

方法一：以油脂或脂肪酸為原料制備烷基二甲基叔胺。該方法是通過油脂或脂肪酸依次經過酰胺化、催化腈基化和催化加氫等步驟首先合成出伯胺，再以伯胺為主要原料可通過采用劉卡特法、還原甲基法或脂肪腈加氫脫氨法等方法最終合成烷基二甲基叔胺。（美國專利US?3401203;?US?4248801和US?4234509）

方法二：以脂肪醇為原料合成烷基二甲基叔胺。該方法是以脂肪醇為主要原料，可通過采用直接胺化一步法醇氯化法或硫酸酯化法等方法最終合成烷基二甲基叔胺。（E.J.Schwoegler,et?al.Preparaction?of?certain?amines?[J].?Journal?of?the?American?Oil?Chemists?Society,1939,61:3499~3502）

方法三：由烷基伯胺催化加熱脫氨或烷基腈經催化加成先制得雙烷基仲胺，再還原甲基化制得雙烷基甲基叔胺。（美國專利US?3444205）

在目前公開的文獻和專利中，還未見合成同時含有兩條長鏈烷基和芐基的叔胺的報道。而這種結構的叔胺引入有機硅基團所制得的有機硅季銨鹽同時具有殺菌力強、接枝性廣、低毒、環保等優良的性能。

發明內容

基于制備同時含有兩條長鏈烷基和芐基的有機硅季銨鹽還未見報道，本發明制備了同時含有雙長鏈烷基和芐基的叔胺，再通過引入有機硅基團，制備出含有雙長鏈烷基和芐基的新型有機硅季銨鹽。

本發明涉及一類含有雙長鏈和芐基（或其衍生物）有機硅季銨鹽表面活性劑，其名稱可統稱為N,N-雙烷基-N-芐基（或其衍生物）-N-硅烷鹵化銨，其結構通式如下：

其中：R₁～R₅是H、鹵素或碳原子數為1～2的直鏈烷基，R為烷基或芳香基，X為鹵素，Y₁、Y₂、Y₃為烷基、烷氧基或氫，Y₁、Y₂、Y₃可相同亦可不同，但三者之中至少有1個是烷氧基，m、n為11～17。

本發明所述有機硅季銨鹽的制備方法，是以含雙長鏈及芐基的叔胺和鹵代硅烷在相應溶劑及一定溫度和攪拌條件下經季銨化反應和后處理得到目標產物，其反應式如下：

其中：R₁～R是H、鹵素或碳原子數為1～2的直鏈烷基，R為烷基或芳香基，X為鹵素，Y₁、Y₂、Y₃為烷基、烷氧基或氫，Y₁、Y₂、Y₃可相同亦可不同，但三者之中至少有1個是烷氧基，m、n為11～17。

本發明在上述有機硅季銨鹽的制備方法中，由于該季銨化反應是SN2親核取代反應，溶劑應選擇極性較強、沸點較高又不與反應物作用的溶劑，溶劑可以是乙腈、甲醇、乙醇、二甲亞砜、乙二醇、二甲基甲酰胺、正丙醇、異丙醇、二氧六環和四氫呋喃中的一種或其中幾種的混合物，溶劑的加入量為所加叔胺體積的2～4倍；反應溫度為60～120℃；反應物鹵代硅烷與叔胺的摩爾比是為1.0～1.3；反應時間為20～48小時。