[發(fā)明專利]一類四聚季銨鹽的合成

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310460895.2
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103570561A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋冰蕾;田金年;劉喆;裴曉梅;崔正剛
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C07C211/63
• 分類號: C07C211/63;C07C209/12;B01F17/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一類四聚季銨鹽的合成，屬于新型有機鹽的開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

季銨鹽是一類在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中具有重要作用的有機物。季銨鹽可以做相轉(zhuǎn)移催化劑，如芐基三乙基氯化銨(TEBA)、四丁基溴化銨等。短碳鏈的季銨鹽有強烈的殺菌作用，如十二烷基三甲基氯化銨，十二/十四烷基芐基二甲基氯化銨等；長碳鏈的季銨鹽是一類重要的表面活性劑，還可作為抗靜電劑，柔軟劑等。

季銨鹽的應(yīng)用性能與其結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)。例為，當(dāng)季銨鹽作為殺菌劑時，主要是帶正離子的季銨頭基通過靜電力結(jié)合在帶負電的細菌體表面，聚集在細胞壁上，使細胞壁失去原來的生理活性，導(dǎo)致細菌生長受抑而死亡。在表面活性劑體系中，短鏈的季銨鹽可以改變聚集體表面的電荷分布，起到調(diào)控聚集體形態(tài)與性能的作用。常見的季銨鹽分子內(nèi)通常只含一個季銨頭基或兩個季銨頭基，同一分子內(nèi)含更多季銨頭基化合物則較少見到。我們合成系列新型結(jié)構(gòu)的四聚季銨鹽，分子內(nèi)電荷更加集中，有望在殺菌劑配方、三次采油等領(lǐng)域有較強的實際應(yīng)用價值，可拓展季銨鹽的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一類四聚季銨鹽的合成。用二溴代烷、三甲胺、四甲基胺為起始原料，主要包括不對稱的季銨化反應(yīng)和對稱的季銨化反應(yīng)。

新型結(jié)構(gòu)低聚有機鹽，結(jié)構(gòu)式如下：

一種制備所述的一類四聚季銨鹽的方法，以二溴代烷與三甲胺反應(yīng)得到單邊取代的季銨鹽，得到的季銨鹽再與四甲基叔胺反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，具體反應(yīng)式如下：

N-m-N-m-N-m-N的合成路線：

溴代烷基三甲基溴化銨的合成步驟中，是以二溴代烷和三甲胺反應(yīng)，二溴代烷和三甲胺的摩爾比為1～20∶1。

在合成目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)中，溴烷基三甲基溴化銨與四甲基叔胺的摩爾比為2～20∶1。

溴烷基三甲基溴化銨的合成步驟中，反應(yīng)條件為常溫下反應(yīng)28小時，所用溶劑為乙腈、丙酮、乙醇等任一種溶劑或它們以任意比例混合的混合溶劑。

在合成目標(biāo)產(chǎn)物的季銨化反應(yīng)中，反應(yīng)條件為80℃下反應(yīng)40～60小時，所用溶劑為乙腈、丙酮、乙醇等任一種溶劑或它們以任意比例混合的混合溶劑。

本發(fā)明取得以下效果：

1.通過合理選擇溫度、溶劑、反應(yīng)時間等條件，可獲得極高純度的四聚季銨鹽。

2.在四聚鹽/月桂酸鈉復(fù)配體系中，少量四聚季銨鹽可顯著提高月桂酸鈉溶液的表面活性，改善了體系的性能。

附圖說明

圖1為實施例產(chǎn)物N-3-N-3-N-3-N的核磁共振¹HNMR譜圖。

圖2為實施例產(chǎn)物N-4-N-4-N-4-N的核磁共振¹HNMR譜圖。

圖3為實施例產(chǎn)物N-6-N-6-N-6-N的核磁共振¹HNMR譜圖。

圖4為實施例產(chǎn)物N-m-N-m-N-m-N(m＝3，4，6)/月桂酸鈉復(fù)合體系的表面張力曲線。

具體實施方式

實施例1

N-3-N-3-N-3-N的制備，其結(jié)構(gòu)式如下：

(1)3-溴丙基三甲基溴化銨的合成

將1，3-二溴丙烷(89.0g，0.44mol)溶于300mL丙酮中，在冰箱中冷凍至0℃，加入三甲胺(20g，0.339mol)，在室溫下封口攪拌24h，體系中有大量固體析出.反應(yīng)結(jié)束后，抽濾得到白色固體。將此固體用丙酮洗滌3次，真空干燥后得終產(chǎn)品為白色粉末，即為3-溴丙基三甲基溴化銨。

(2)N-3-N-3-N-3-N的合成

將N，N，N’，N’-四甲基丙二胺(8.0g，0.06mol)，3-溴丙基三甲基溴化銨(33g，0.13mol)和100mL無水乙醇加入到250mL的茄形瓶中，在79℃反應(yīng)20h。停止反應(yīng)后，將混合物冷卻到室溫，此時有固體析出。經(jīng)過抽濾得到淡黃色的粗產(chǎn)品。將得到的粗產(chǎn)品用無水甲醇和無水乙醇(混合比例為2∶1)混合溶劑重結(jié)晶兩次，經(jīng)過真空干燥后得到終產(chǎn)品，即為N-3-N-3-N-3-N。

圖1為N-3-N-3-N-3-N的核磁譜圖

¹H?NMR(400MHz，D₂O)δ3.60-3.43(m，12H)，3.23(m，30H)，2.42(m，6H)。

實施例2

N-4-N-4-N-4-N的制備，結(jié)構(gòu)式如下：

(1)4-溴丁基三甲基溴化銨的合成