專利名稱：4-氯丁基三甲基鹵化銨及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于離子交換樹(shù)脂、功能高分子單體的合成、精細(xì)化學(xué)品、化學(xué) 試劑等領(lǐng)域的中間體——4-氯丁基三甲基鹵化銨，以及它的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)離子交換樹(shù)脂和功能高分子的深入研究，大孔樹(shù)脂吸附層析分離技術(shù)已廣 泛應(yīng)用于中草藥有效成分、生化產(chǎn)品、醫(yī)藥產(chǎn)品的大規(guī)模分離，離子交換樹(shù)脂在工業(yè)催化、 高純水處理、污水治理等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)也日益明顯。目前離子交換樹(shù)脂以及功能高分子單體的合成中通常使用4-溴丁基三甲基溴化 銨。然而，4-溴丁基三甲基溴化銨合成方法雖明晰，但后處理過(guò)程極為復(fù)雜。通常采用大過(guò) 量的1，4_ 二溴丁烷為原料，在有機(jī)相或水相中與三甲胺進(jìn)行單取代反應(yīng)，但其反應(yīng)條件難 以控制，雙取代的副反應(yīng)嚴(yán)重；后處理涉及剩余原料的分離、副產(chǎn)物的分離、除水、除溶劑等 諸多步驟，極為繁瑣，因而限制了其大規(guī)模工業(yè)化合成。因此開(kāi)發(fā)一種可代替4-溴丁基三 甲基溴化銨用于離子交換樹(shù)脂和功能高分子單體合成的4-氯丁基三甲基鹵化銨，及其簡(jiǎn) 便、高效、節(jié)能、環(huán)保的制備方法有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種4-氯丁基三甲基鹵化銨 及其制備方法，該鹵化銨可用于離子交換樹(shù)脂以及功能高分子單體的合成，且制備方法簡(jiǎn) 單，反應(yīng)條件易于控制，產(chǎn)率高。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種4-氯丁基三甲基鹵化銨，其結(jié)構(gòu)通式為
其中 X 為 Cl 或 Br。
Cl9本發(fā)明還提供了上述4-氯丁基三甲基鹵化銨的制備方法，包括以下步驟(1)將4-鹵丁醇置于反應(yīng)容器中，在室溫下向其中通入三甲胺，4-鹵丁醇與三甲 胺的重量比為1.0 0.5 1.5，通氣完畢后，于密封狀態(tài)下升溫至40°C 120°C，攪拌使 其充分反應(yīng)后，緩慢放出未反應(yīng)的三甲胺，得到4-羥丁基三甲基鹵化銨；所述4-鹵丁醇為 4-氯丁醇或4-溴丁醇；(2)于40°C 80°C攪拌下，向步驟(1)得到的4_羥丁基三甲基鹵化銨中緩慢加入 氯化亞砜，氯化亞砜與上述4-鹵丁醇的重量比為1.0 2. 5 1.0，然后保持40°C 80°C 繼續(xù)攪拌使其充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后抽真空除去低沸物，得到4-氯丁基三甲基鹵化銨。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明是以三甲胺氣體對(duì)4-氯丁醇或4-溴丁醇進(jìn)行取代， 生成4-羥丁基三甲基氯化銨或4-羥丁基三甲基溴化銨，再由氯化亞砜的氯原子取代4-羥 丁基上的羥基，得到4-氯丁基三甲基氯化銨或4-氯丁基三甲基溴化銨。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程無(wú) 需有機(jī)相或水相作為介質(zhì)，且每一步的取代反應(yīng)均具有專一性，與采用大過(guò)量的1，4- 二溴 丁烷為原料的傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明方法的反應(yīng)條件更容易控制，避免了副反應(yīng)的發(fā)生以及剩余原料的分離、副產(chǎn)物的分離、除水、除溶劑等諸多極為繁瑣的后處理步驟，產(chǎn)率更高，且降低了生產(chǎn)成本，更有利于大規(guī)模工業(yè)化合成。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如 下本發(fā)明的4-氯丁基三甲基鹵化銨(即4-氯丁基三甲基氯化銨或4-氯丁基三甲 基溴化銨)可用于離子交換樹(shù)脂和功能高分子單體的合成，制備過(guò)程中無(wú)需消耗溶劑，反 應(yīng)條件易于控制，工藝簡(jiǎn)單，所需設(shè)備少，產(chǎn)率高，成本低，該方法簡(jiǎn)便、高效、節(jié)能、環(huán)保，具 有更好的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和廣闊的市場(chǎng)前景。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1(1)將4-氯丁醇20g置于熱壓釜中(反應(yīng)裝置不限于熱壓釜，通常能實(shí)現(xiàn)密封狀 態(tài)、適合本發(fā)明溫度條件的加熱裝置即可)，在室溫下向熱壓釜中通入三甲胺12g，通氣完 畢后，于密封狀態(tài)下升溫至120°C，并攪拌使其充分反應(yīng)(一般攪拌反應(yīng)3 IOh即可)；反 應(yīng)結(jié)束后，停止攪拌并冷卻至室溫，緩慢放出未反應(yīng)的三甲胺氣體，即得到中間體4-羥丁
基三甲基氯化銨；(2)將步驟(1)得到的4-羥丁基三甲基氯化銨置于裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)容器 中，加熱至40°C，于攪拌下緩慢加入氯化亞砜50g，加畢，保持溫度繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h使反應(yīng) 充分，冷卻后水泵抽真空除去低沸物，得到無(wú)色結(jié)晶態(tài)產(chǎn)品35g。采用核磁、紅外對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征，證實(shí)該無(wú)色結(jié)晶態(tài)產(chǎn)品為4-氯丁基三甲基氯化 銨。其熔點(diǎn)為83 87°C，產(chǎn)率97%，純度95%。1HNMr(CDCI3) 1. 91 (m,4H, -CH2CH2-) ；3· 44 (s，9H，3_CH3) ；3.53(t，2H，-CH2-N)； 3. 93 (m, 2H, Br-CH2--) ·IR(KBr)，ν , cnf1 :2997，2942，1488，1480，1237，1422 (ClCH2-)，977，965， 951 (C-Cl) ·實(shí)施例2(1)將4-溴丁醇140g置于熱壓釜中，在室溫下向熱壓釜中通入三甲胺84g，通氣 完畢后，于密封狀態(tài)下升溫至40°C，并攪拌反應(yīng)7h;停止攪拌并冷卻至室溫，緩慢放出未反 應(yīng)的三甲胺氣體，即得到中間體4-羥丁基三甲基溴化銨；(2)將步驟(1)得到的4-羥丁基三甲基溴化銨置于裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)容器 中，加熱至60°C，于攪拌下緩慢加入氯化亞砜250g，加畢，保持溫度繼續(xù)攪拌反應(yīng)7h，冷卻 后抽真空除去低沸物，得到無(wú)色結(jié)晶態(tài)產(chǎn)品198g。采用與實(shí)施例1相同的方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征，證實(shí)該產(chǎn)品為4-氯丁基三甲基溴化 銨。其熔點(diǎn)為95 97°C，產(chǎn)率98%，純度96%。實(shí)施例3(1)將4-氯丁醇300g置于反應(yīng)容器中，在室溫下向反應(yīng)容器中通入三甲胺450g， 通氣完畢后，于密封狀態(tài)下升溫至80°C，并攪拌反應(yīng)IOh ；停止攪拌，緩慢放出未反應(yīng)的三 甲胺氣體，即得到中間體4-羥丁基三甲基氯化銨；
(2)于80°C攪拌下，向上述4-羥丁基三甲基氯化銨中緩慢加入氯化亞砜300g，力口 畢，保持溫度繼續(xù)攪拌反應(yīng)5h，然后抽真空除去低沸物，得到無(wú)色結(jié)晶態(tài)產(chǎn)品533g。采用與實(shí)施例1相同的方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征，證實(shí)該產(chǎn)品為4-氯丁基三甲基氯化 銨。其熔點(diǎn)為83 87V，產(chǎn)率98. 5 %，純度95 %。本發(fā)明的4-氯丁基三甲基鹵化銨(即4-氯丁基三甲基氯化銨或4-氯丁基三甲 基溴化銨)，可用于與聚丙烯酰乙二胺樹(shù)脂反應(yīng)制備季銨型聚丙烯酰乙二胺強(qiáng)堿性陰離子
交換樹(shù)脂<formula>formula see original document page 5</formula>
權(quán)利要求
一種4-氯丁基三甲基鹵化銨，其特征在于該鹵化銨的結(jié)構(gòu)通式為其中X為Cl或Br。FSA00000094103300011.tif
2.—種權(quán)利要求1所述的4-氯丁基三甲基鹵化銨的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將4-鹵丁醇置于反應(yīng)容器中，在室溫下向其中通入三甲胺，4-鹵丁醇與三甲胺的 重量比為1.0 0.5 1.5，通氣完畢后，于密封狀態(tài)下升溫至40°C 120°C，攪拌使其充分 反應(yīng)后，緩慢放出未反應(yīng)的三甲胺，得到4-羥丁基三甲基鹵化銨；所述4-鹵丁醇為4-氯丁 醇或4-溴丁醇；(2)于40°C 80°C攪拌下，向步驟⑴得到的4-羥丁基三甲基鹵化銨中緩慢加入氯化 亞砜，氯化亞砜與上述4-鹵丁醇的重量比為1.0 2. 51.0，然后保持40°C 80°C繼續(xù) 攪拌使其充分反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后抽真空除去低沸物，得到4-氯丁基三甲基鹵化銨。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種4-氯丁基三甲基鹵化銨及其制備方法，該鹵化銨的結(jié)構(gòu)通式為X為Cl或Br。將4-氯丁醇或4-溴丁醇與三甲胺按一定重量比，于密封狀態(tài)下加熱攪拌充分反應(yīng)，冷卻至室溫，釋放出未反應(yīng)的三甲胺，得到相應(yīng)的4-羥丁基三甲基鹵化銨，再與氯化亞砜在40℃～80℃攪拌充分反應(yīng)，冷卻，抽真空除去低沸物，得到4-氯丁基三甲基氯化銨或4-氯丁基三甲基溴化銨。本發(fā)明方法無(wú)需消耗溶劑，反應(yīng)條件易于控制，工藝簡(jiǎn)單，所需設(shè)備少，成本低，產(chǎn)率96％以上，具有更好的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和廣闊的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)C07C209/74GK101817755SQ201010152958
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者李海軍, 杜文越, 鐘玉芳 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)