專利名稱：十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)90年代興起的綠色化學(xué)力圖克服在生產(chǎn)和使用化學(xué)物質(zhì)的過程中對(duì)環(huán)境造成的污染。在有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的合成過程中(尤其是固體物質(zhì)參與的反應(yīng))使用有機(jī)溶劑是較為普遍的，這些有機(jī)溶劑會(huì)散失到環(huán)境中造成污染。綠色化學(xué)是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要研究領(lǐng)域。綠色化學(xué)是利用一系列原理來降低或消除在化工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)用中有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生。許多常用的溶劑中有一些是易揮發(fā)的有機(jī)化合物，當(dāng)其被排放到大氣中時(shí)，將會(huì)造成有害煙霧。無溶劑體系消除了有害煙霧排放，具有對(duì)人類健康和環(huán)境最顯著的優(yōu)點(diǎn)，是綠色化學(xué)研究方向之一。無溶劑有機(jī)反應(yīng)是指不采用溶劑的有機(jī)反應(yīng)，它可以是固體原料之間的固相反應(yīng)、液體原料之間的液相反應(yīng)，也可以是原料在熔融狀態(tài)下的反應(yīng)，或不同相態(tài)原料之間的非均相反應(yīng)。各國(guó)化學(xué)家創(chuàng)造并研究了許多取代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的綠色化學(xué)方法，如以水為介質(zhì)以超臨界流體(如CO2)為溶劑，以室溫離子液體為溶劑等方法而最徹底的方法是完全不用溶劑的無溶劑有機(jī)合成。目前，無溶劑有機(jī)合成研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的基礎(chǔ)研究上，對(duì)推進(jìn)到規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究卻很少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、轉(zhuǎn)化率高的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法。本發(fā)明提供的一種十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，將N-甲基二乙醇胺和溴代十八烷在加熱條件下攪拌反應(yīng)合成目標(biāo)產(chǎn)物。優(yōu)選地，加熱條件的溫度變化范圍為80°C 100°C，反應(yīng)時(shí)間變化范圍為 120 min 180min，作為原料的N—甲基二乙醇胺與溴代十八烷的摩爾比變化范圍為 9:10 11:10，攪拌速度為 200r/min。本發(fā)明的最佳方案為反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時(shí)間為180min，N —甲基二乙醇胺與溴代十八烷的摩爾比為1:1。對(duì)在無溶劑條件下合成的產(chǎn)品進(jìn)行重結(jié)晶處理。本發(fā)明還在最佳方案條件下采用逐級(jí)放大的方法進(jìn)行了放大實(shí)驗(yàn)，為了解決放大實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，做出了以下改進(jìn)當(dāng)反應(yīng)物總質(zhì)量大于IOOOg時(shí)，采取以下措施 反應(yīng)過程中維持?jǐn)嚢?，使反?yīng)物濃度和溫度在反應(yīng)體系中分布均勻；將N-甲基二乙醇胺的加入方式由一次性加入改為分批加入，即反應(yīng)開始時(shí)先加入1/2的N-甲基二乙醇胺，反應(yīng) 30min后加入1/4的N-甲基二乙醇胺，再反應(yīng)30min加入剩下的1/4的N-甲基二乙醇胺。
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與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1)轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)87%以上；2)產(chǎn)品純度高，可達(dá)98%以上；3)無溶劑合成使合成更加簡(jiǎn)單，節(jié)省能量，并防止了廢棄物的產(chǎn)生， 避免了危害及毒性；4)通過放大實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了改進(jìn)，使該方法能應(yīng)用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明還采用了以下手段對(duì)該合成方法進(jìn)行了評(píng)估
轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物純度的測(cè)定方法參照公開號(hào)為101898971A的專利申請(qǐng)中對(duì)合成產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品純度的測(cè)定方法。


圖1 溫度對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響；
圖2 反應(yīng)物的摩爾比對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響； 圖3 時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響； 圖4 合成產(chǎn)物的紅外吸收光譜； 圖5 合成產(chǎn)物的 NMR譜圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例中所用到的材料與試劑為Ν-甲基二乙醇胺，CR，廣東茂名眾和石化有限公司；溴代十八烷，CR，廣州市科聯(lián)設(shè)備有限公司；無水乙醇，AR，天津市大茂化學(xué)試劑廠；丙酮，AR，天津市大茂化學(xué)試劑廠；溴酚藍(lán)，AR，天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心；濃鹽酸， AR,大豐市俐克發(fā)特種化學(xué)試劑廠。以下實(shí)施例中所用到的儀器與設(shè)備為集熱式恒溫加熱磁力攪拌，DF-101S，鞏義市英峪予華儀器廠；傅立葉紅外光譜儀，TENS0R27，法國(guó)BRUKER公司；真空干燥箱， DZG-6050SA，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；核磁共振儀，DRX400，德國(guó)Bruker公司；電子分析天平，AL204，上海人和科學(xué)儀器有限公司；反應(yīng)釜(2L)，GY-2，鞏義市英峪予華儀器廠。實(shí)施例1
將原料以1:1的摩爾比(11.92gN—甲基二乙醇胺與33.33g溴代十八烷)加入到圓底燒瓶中，磁力攪拌速度設(shè)定為200r/min，分別在60°C、70°C、80°C、90°C、100°C、110°C、 120°C溫度下反應(yīng)120min，測(cè)定N—甲基二乙醇胺的轉(zhuǎn)化率。結(jié)果如圖1。從圖1可得出， 反應(yīng)溫度保證在90°C以上都有可觀的收率，雖然后來提高反應(yīng)溫度，轉(zhuǎn)化率也會(huì)相應(yīng)提高， 但增長(zhǎng)幅度漸小，同時(shí)基于生產(chǎn)能耗的考慮，將優(yōu)化的溫度變化范圍設(shè)定為80 100°C。實(shí)施例2
將不同摩爾比的原料N —甲基二乙醇胺(MDEA)和溴代十八烷(C18H37Br)分別加入到圓底燒瓶中，磁力攪拌速度設(shè)定為200r/min，在90°C的溫度下攪拌反應(yīng)120min，測(cè)定N —甲基二乙醇胺的轉(zhuǎn)化率。結(jié)果如圖2。其中摩爾比的數(shù)值與比例的對(duì)應(yīng)關(guān)系為0.9對(duì)應(yīng)9:10， 1. 1對(duì)應(yīng)11:10，以此類推。由圖2可知，隨著反應(yīng)物摩爾比的增加，轉(zhuǎn)化率逐漸提高，當(dāng)反應(yīng)物摩爾比為1. 2時(shí)，轉(zhuǎn)化率為93. 10% ；繼續(xù)增加則轉(zhuǎn)化率提高的幅度減小。N-甲基二乙醇胺和溴代十八烷的理論摩爾比為1:1，為提高收率，使其中一種過量，但無論哪種過量， 都會(huì)帶來不必要的副產(chǎn)物，使產(chǎn)品有效成分降低。因此將優(yōu)化的摩爾比變化范圍設(shè)定為9:l(Tll:10。實(shí)施例3
將原料以1:1的摩爾比(11.92gN—甲基二乙醇胺與33.33g溴代十八烷)加入到圓底燒瓶中，在恒溫90°C，磁力攪拌速度200r/min下分別反應(yīng)30、60、90、120、150、180、210min，
權(quán)利要求
1.一種十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于將N-甲基二乙醇胺和溴代十八烷在加熱條件下攪拌進(jìn)行合成反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于所述加熱條件的溫度變化范圍為80°C 100°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于所述加熱條件的溫度為100°c。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于反應(yīng)時(shí)間變化范圍為120 min 180min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于反應(yīng)時(shí)間為180min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于作為原料的溴代十八烷與N—甲基二乙醇胺的摩爾比變化范圍為9: l(Tll: 10。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于作為原料的溴代十八烷與N —甲基二乙醇胺的摩爾比為1:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于攪拌速度為200r/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于當(dāng)反應(yīng)物總質(zhì)量大于IOOOg時(shí)，采取以下措施反應(yīng)過程中維持?jǐn)嚢?，使反?yīng)物濃度和溫度在反應(yīng)體系中分布均勻；將N-甲基二乙醇胺的加入方式由一次性加入改為分批加入， 即反應(yīng)開始時(shí)先加入1/2的N-甲基二乙醇胺，反應(yīng)30min后加入1/4的N-甲基二乙醇胺， 再反應(yīng)30min加入剩下的1/4的N-甲基二乙醇胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求廣9任一項(xiàng)所述的十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法，其特征在于合成反應(yīng)后的產(chǎn)物還進(jìn)行重結(jié)晶處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種十八烷基甲基二羥乙基溴化銨的無溶劑合成方法。將N-甲基二乙醇胺和溴代十八烷在加熱條件下攪拌反應(yīng)合成目標(biāo)產(chǎn)物。加熱條件的溫度變化范圍為80℃～100℃，反應(yīng)時(shí)間變化范圍為120min～180min，作為原料的N－甲基二乙醇胺與溴代十八烷的摩爾比變化范圍為9:10~11:10，攪拌速度為200r/min。本發(fā)明還在最佳方案條件下采用逐級(jí)放大的方法進(jìn)行了放大實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明的無溶劑合成方法使合成更加簡(jiǎn)單，節(jié)省能量，并防止了廢棄物的產(chǎn)生，避免了危害及毒性；通過放大實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了改進(jìn)，使該方法能應(yīng)用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07C213/08GK102381987SQ20111025666
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者程文靜, 鄭凌玲, 鄭成 申請(qǐng)人:廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院