2-环氧丙基十二烷基二甲基季铵盐的合成

摘 要 ： 氧 丙基 烷 基 季 铵 盐 是 一 种 重 要 的表 面 活性 剂 中间 体 ， 有 阳 离子 表 面 活 性 剂 和 非 离子 表 面 活 性 剂 的 多效 环 具
性 结 构 。研 究 了 Ｎ ， 二 甲基＿ 十 二 烷 基 叔 胺 与 环 氧 氯 丙烷 反 应 合 成 ２环 氧 丙基 十二 烷 基 季 铵 盐 的 影 响 因素 ， 化 的 Ｎ一 一 优
２ ２ 物 料摩 尔 比对叔 胺转 化 率的 影响 （ ２ ． 表 ）
表２ 物 料摩 尔 比 对 叔 胺 转 化 率 的 影 响
成砖 红 色沉 淀 ， 指示 终点 。
一
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Ｔａ ２ ｂ． Ｅｆｅ ｔＯ ｈ Ｏａ ａ ｉ ｆ ｒ ａ ｔ ｎ ｎ ０ ｖ ｒ ｉｎ ｆ ｃ ｆ ｔ ｅ ｍ Ｉｒ ｒ ｔｏ ０ ｅ ｃ ａ ｔ０ ｃ ｎ ｅ ｓＯ ｏ ． ｅｈｙ＿ ０ ｃ ｌａ ｉ ｆｄｉｍ ｔ ｌｄ ｄｅ ｙ ｍ ｎｅ
１ ４ 分 析 与 检 测 ．
１ ４ １ 氯离 子检测 ．．
氯 在环 氧氯丙 烷 中 以非游 离 态 的形 式存 在 ， 生 在 成 的季 铵盐 中 以离 子 形 态存 在 ， 此 可 通 过检 测 Ｃ 一 因 １
在 三个 反应 过程 中 ， 应 液 均 由无 色逐 渐转 为黄 反 色， 且粘 稠度 增大 。其 中 以环 氧 氯 丙 烷 作 溶剂 的反 应 颜 色最深 。 由表 １ 知 ， 氧 氯 丙 烷 作溶 剂 时转 化 率 可 环 最 高 ， 考 虑到后 续处 理 ， 择 环氧 氯丙 烷作 反应 溶剂 并 选
式中． ｒ为 转 化 率 ； 为 Ａｇ 。 准 溶 液 浓 度 ， ＮＯ 标
ｍｏ ． 一 ； 为 Ａｇ 。 ＩＬ Ｖ Ｎ０ 标准溶 液 消耗量 ， ； 为 产 品 ＬＭ
总质量 ， ； 为 取样 质量 ， ； 为投料 中叔胺 的物 质 的 ｇ ｍ。 ｇ
量， １ ｍｏ 。
１ ４ ２ 环 氧值检 测 ．．
最佳 。
的含量来 计算 叔胺 对 于季 铵盐 的转化 率 。参 照 ＧＢ Ｔ ／
１ Ｏ ５ ５ １ 量法 对 Ｃ 一 ３ ２ ． —９ 银 ｌ 进行 滴定 分析 。
取适 量 反 应 产 品 用 Ａｇ ＮＯ。 准 溶 液 滴 定 ， 标 以
Ｋ Ｃ Ｏ 为指 示剂 ， Ａ ＮＯ。 过量 时 ， ｒ 在 ｇ 微 即与 Ｃ Ｏ 生 ｒ
２ 结 果 与 讨 论
２ １ 溶剂 对叔 胺转 化 率的 影响 （ １ ． 表 ）
表 ｌ
Ｔａ ．１ ｂ
溶剂 对 叔 胺 转 化 率 的 影 响
Ｅｆｂ ｔ０ Ｏｖ ｎｔＯ Ｏ ｅ ｓ０ ｆ ｃ ｆ ｓ Ｉｅ ｎ ｃ ｎｖ ｒ ｉ ｎ ０ｆ
ｄ．ｍ ｅ ｈ 。 ｏｄ ｃ ｍ ｉ ． ｔ ｙｌｄ ｅ ｙＩａ ｎｅ
的摩 尔浓 度 ， ｌ Ｌ 。 ｍｏ ・ ～ 环氧 基含 量按 下式 计算 ：
ｘ 一
样 检测 氯离 子 以确 定 叔 胺 转 化 率 。转 化 率 达 到 ９ ％ ５
以上 即可停止 反应 。 １ ３ １ ３ 温 度 的优 化 ． ．．
选定 适 当 的 溶 剂 后 ， 胺 加 入 量 为 ２ ． （ ． 叔 １３ ｇ ０ １ ｍｏ） 按 优 化 的 摩 尔 比 加 入 环 氧 氯 丙 烷 ， ６ ℃ 、 １， 在 Ｏ ７ ℃ 、Ｏ Ｏ ８ ℃进行 反应 ， １ｈ后 开 始 每 隔 ０ ５ｈ抽样 检测 ． 氯离 子 以确定 叔胺转 化 率 。观察 不 同温 度下 转化 率 变
化 的趋势 ， 化率达 到 ９ 以上 即可 停止 反应 。 转 ５ １ ３ ２ 蒸 馏 除杂 ．．
式 中 ： 为反 应 产物 的环 氧基含 量 ， １ ｇ 。 ｘ ｍｏ ． ～
Байду номын сангаас
由季铵 化 最佳条 件反 应得 到 的产物 中除含有 目标 产物 季铵盐 外还 有过 量 残 留 的环 氧 氯丙 烷 ， 能 影 响 可 下一 步反应 ， 减压蒸 馏 除去环 氧 氯丙烷 。 需 缓 慢调 解真 空度 至 Ｏ １ＭＰ ， 平 稳 升 温 。若 油 ． ａ 并
冯 晓 晶 等 ：一 氧 丙 基 十 二 烷 基 二 甲基 季 铵 盐 的合 成 ／ ０ ９年 第 ５期 ２环 ２Ｏ
取样 测定 转化率 。 １ ３ １ ２ 物料摩 尔 比的优 化 。 ．． 选定适 当溶 剂后 ， 同反应 条件 下 ， 胺加 入量 为 相 叔
ｍｏ ・ 高氯 酸 一 冰 乙酸 标 准 溶 液滴 定 至稳 定 的绿 ｌ Ｌ
由表 ２可 知 ， 反应 物摩 尔 比为 １： ． ２ ５与 １： ３的转 化 效 果 相差不 大 。考虑 到 后 续 的 除杂 问题 ， 氧氯 丙 烷 环 过 量越少 越 有利 于实验 操作 ， 更符 合经 济要求 ， 选 也 故
冯 晶 ： 氧 基 二 基 甲 季 盐 合 ／０年 ｓ — — — — — — — — — — — — — 岍困 晓 等２ 丙 十 烷 二 基 铵 的 成２９ ＿ 啊 — — — — — — — — — — — — — ． 环 ０
响反应 的进 行 ， 转 化 率 最 低 。相 反 ， 尔 比越 小 ， 故 摩 即 环 氧 氯丙 烷加量 越 大 ， 产 物转 化 越 快 ， 化 率 越 高 。 则 转
合 成 条 件 为 ： 环 氧 氯 丙烷 为 溶 剂 ， ， 二 甲基＿ 十 二 烷 基 叔 胺 与 环 氧 氯 丙烷 的 摩 尔 比 为 １： ． ， 应 温 度 为 ８ ℃ ， 以 Ｎ Ｎ一 ２５ 反 Ｏ 反 应 时 间为 １ｈ 此 时 转 化 率 可 达 ９ ． ， 成 工 艺 简单 。 。 ９６ 合
（ 一 。 × （ 一 １ ） １ 而 ） ×Ｎ
式 中 ： Ｅ 为 反 应 产 物 的环 氧 当量 ， Ｅ ｇ・ｍｏ ； ｒ 为 试样 质量 ， ； 为 空 白实 验 所 消耗 高 氯 酸 一 冰 乙酸 ｇ 。 标 准溶液 体 积 ， 。 ｍＬ； 为测 定 时 所 消 耗 高氯 酸 一冰 乙 酸 标准 溶 液 的体 积 ， ｍＬ； Ｔ为测 定 过 程 中高氯 酸 一冰 乙酸标准 溶 液 的温 度 ， ； ｓ 标 定 高氯 酸 一 冰 乙酸 ℃ Ｔ为 标 准溶 液 的温 度 ， ； 为 高 氯 酸 一 冰 乙酸 标 准 溶 液 ℃ Ｎ
色为终 点 。环 氧当量 按 下式计 算 ：
雎 一— — — 广
２ ． （ ． １ ， １ ３ｇ Ｏ １ｍｏ） 分别 以叔 胺 与环 氧氯 丙 烷摩 尔 比为
１：２ １：２ ５和 １：３进 行 反 应 ， 制 反 应 温 度 在 、 ． 控
７ ℃ ， 反应 进行 实时 监 控 ， ｈ后 开 始 每 隔 Ｏ ５ｈ抽 Ｏ 对 １ ．
『 Ｃ ｒ
１ 实验
１ １ 试 剂 ．
Ｎ， ＿ 甲基 Ｎ一 二 烷 基 叔 胺 ， 业 品 ， 苏 飞 Ｎ二 十 工 江 翔化 工 ； 环氧 氯丙 烷 ， 析 纯 ， 联化 工 厂 ； 分 五 异丙 醇 ， 分
收 稿 日期 ： Ｏ ８ １ —１ ２Ｏ — ２ ５
作 者 简 介 ： 晓 晶 （９ ２ ） 女 ， 南 洛 阳人 ， 程 师 ， 冯 １８一 ， 河 工 主要 从 事 化 学推 进 剂 原 材 料 的 开发 研 究 。Ｅ ｍａ１ ｉ０ ｎ ．ｅ ｇ ｍａｌ ｏ ＿ ｉ ｘａｊ ｇ ｆｎ ＠ｇ ｉ ｃｍ。 ： ｉ ．
关 键 词 ： 氧 氯 丙烷 ； ， ＿ 甲基＿ 十 二 烷 基 叔 胺 ； 环 Ｎ Ｎ二 Ｎ一 季铵 化
中 图分 类 号 ： ２ ． ２ ＴＱ ４ ３ １ １ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ２ ５ ２ （ Ｏ ９ Ｏ —０ ２ 一Ｏ ｌ７— ４５２０）５ ０３ ３
类 重 要 的中间体 ， 有 阳 离 子表 面活 性 剂 和 非离 子 表 具 面活 性剂 的多效 性结 构 。它可 以是 烷基 糖苷 季铵 盐表 面活 性剂 的 中间体 ， 这类 表 面活 性 剂 将 阳离 子表 面 活 性 剂 与烷基 糖苷 接 在 同一 个 分 子 中 ， 毒 ， 副 作 用 ， 无 无 元 刺 激性 ， 易于 分解 并且 可 以和 阴离 子 表 面 活性 剂 相 容口 。该 类 季铵 盐 还 可 以与 木 质 素 接 枝 ， 到 阳离 ］ 得 子 沥青 乳化 剂 和脱色 絮凝 剂—— 木 质素 季铵 盐＿ 。季 ３ ｊ 铵 盐 型 阳离 子 表 面 活 性 剂 的制 备 通 常是 以 高 级 叔 胺 （ 括 高级脂 肪胺 、 级 胺 和 吡 啶盐 ） 烷 基化 剂 进 行 包 低 与 季 铵化 反应 。该 反应 实 质 上 为 亲 核取 代 反 应 ， 因为 氮 原 子 的未共 享 电子对有 亲 核能 力 。因此 ， 胺类 的碱 性 、 空间效 应 、 基化 剂 和溶 剂 都 是 季 铵 化 反应 的影 响 因 烷 素 。作 者对 ２环氧丙 基 十二烷 基 季铵盐 的合 成条 件 ］ 一 进 行 了探讨 。 根据 季铵 化反 应 特 点 ， 别 选 择 乙醇 、 丙 醇 、 分 异 环氧 氯丙烷 作 为溶 剂 进行 平 行 实 验 ， 相 同反 应 条 件 在
参 照 Ｇ ６ ２ ４方法 进行 环 氧值检 测 。 Ｂ ４ １ —８ 称 取 ０ ６ ． ． ～Ｏ ９ｇ反 应 产 物 ， 于 １ 溶 ０ ｍＬ氯 仿 （ 或 丙 酮 、 、 代 苯 等 ） 剂 中 ， 加 人 １ 苯 氯 溶 再 ＯｍＬ 四 乙基 溴 化 铵 试 剂 及 ４ ５滴 ０ １ 的结 晶 紫 指 示 剂 ， ０ １ ～ ． 用 ． 实验发 现 ， 在相 同条 件 下 ， 叔胺 与 环氧 氯丙烷 摩尔 比为 １： ２的反应 在 １ ５ｈ时 已 出现桔 色凝 胶 状 态 ， ． 影
浴 温度 至 ９ ℃左右 时仍无 馏 分蒸 出 ， 适 量水 使 其 与 ０ 加 环 氧氯 丙烷 形成 共沸 （ 压 ８ ℃） 常 ８ 以带 出环 氧氯 丙 烷 。