專利名稱：無溶劑季銨化制備高含量α-烷基甜菜堿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種無溶劑季銨化制備高含量α “烷基甜菜堿的方法，屬于有機合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甜菜堿是由Kruger最早從甜菜中分離出來的兩性化合物，又名N，N, N-三甲基甘 氨酸內(nèi)鹽或三甲胺乙內(nèi)酯，當(dāng)N原子上一個甲基被其它烷基取代時，該兩性化合物被稱為 N-烷基甜菜堿；當(dāng)亞甲基被其它烷基取代時，該兩性化合物被稱為烷基甜菜堿。當(dāng)取代 烷基長達(dá)8個碳或以上時，該兩個系列的成員均具有表面活性，分別稱為N-烷基甜菜堿兩 性表面活性劑及烷基甜菜堿甜菜堿兩性表面活性劑，通稱為羧基甜菜堿兩性表面活性 劑。傳統(tǒng)羧基甜菜堿合成過程中采用水作反應(yīng)介質(zhì)，反應(yīng)完成后經(jīng)蒸餾脫除水分得到 一定濃度的水溶液或固體產(chǎn)品，具有生成較多副產(chǎn)物和產(chǎn)品含量低等弊端。CN 101531604 A公開了一種連續(xù)生產(chǎn)甜菜堿的方法，雖然宣稱濃縮甜菜堿后的水可以進(jìn)行循環(huán)使用，但仍 然無法避免在水相中反應(yīng)的弊端。專利CN 101219966A公開了一種向中間產(chǎn)物N，N-二甲 基-N’烷基酰基丙胺中加入氯乙酸鈉和無水乙醇，進(jìn)行季銨化反應(yīng)合成N-烷基酰胺丙基甜 菜堿的方法。該反應(yīng)結(jié)束后，加入有機溶劑丙酮、石油醚或乙酸乙酯進(jìn)行洗滌過濾處理以得 到固體甜菜堿兩性表面活性劑產(chǎn)品。使用有機溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，雖然可以避免水解副反 應(yīng)的發(fā)生，但同時會造成產(chǎn)品污染，必須增加提純流程，提高產(chǎn)品提純成本，有機溶劑的排 放還會導(dǎo)致環(huán)境污染。羧基甜菜堿是目前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的兩性表面活性劑之一。市場上銷售的 兩性表面活性劑主要產(chǎn)品通過長鏈烷基二甲基叔胺或長鏈?；谆灏放c氯乙酸反應(yīng) 制得，成本較高，原料和副產(chǎn)物的刺激性較高，限制了兩性表面活性劑的廣泛應(yīng)用。專利CN 1803269A，利用α -鹵代脂肪酸與短鏈?zhǔn)灏愤M(jìn)行季銨化反應(yīng)，通過水相壓熱催化反應(yīng)工藝， 制備不同鏈長的α -烷基甜菜堿，該方法直接利用天然可再生油脂資源代替價格昂貴的長 鏈?zhǔn)灏罚揖哂懈碑a(chǎn)物少，工藝簡單，生產(chǎn)成本低的特點，反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種無溶劑季銨化制備高含量α-烷基甜菜堿的方法，其特征是以三甲胺及α-鹵 代羧酸為原料，不使用反應(yīng)物以外的化學(xué)物質(zhì)作溶劑，通過施加壓熱條件使三甲胺液化并 實現(xiàn)反應(yīng)物料流態(tài)化，在無溶劑條件下進(jìn)行季銨化反應(yīng)，最終得到高含量α -烷基甜菜堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無溶劑季銨化制備高含量α-烷基甜菜堿的方法，其特征是 具體步驟為在帶有攪拌和溫控系統(tǒng)的壓熱反應(yīng)釜中，按α-鹵代羧酸三甲胺=1:^20 的摩爾比投料，在反應(yīng)溫度為6(T120 °C范圍內(nèi)恒溫攪拌壓熱反應(yīng)6 14 h后，蒸發(fā)回收三 甲胺并循環(huán)利用，得到高含量α-烷基甜菜堿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無溶劑季銨化制備高含量α-烷基甜菜堿的方法，其特征為 所述α -鹵代羧酸的碳原子總數(shù)為CfC3tl，結(jié)構(gòu)通式為
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無溶劑季銨化制備高含量α-烷基甜菜堿的方法，其特征為 所述的α -鹵代羧酸與三甲胺的摩爾比為1 :8 12。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無溶劑季銨化制備高含量α-烷基甜菜堿的方法，其特征為 所述的反應(yīng)溫度為8(T100 °C，反應(yīng)時間為纊12 h。
全文摘要
一種無溶劑季銨化制備高含量α-烷基甜菜堿的方法，屬于有機合成技術(shù)領(lǐng)域。具體而言是通過對三甲胺及α-鹵代羧酸的季銨化反應(yīng)實施壓熱條件，使反應(yīng)物料之一的三甲胺在壓熱條件下液化后同時充作反應(yīng)介質(zhì)，巧妙地解決了難以提高反應(yīng)物料濃度和傳質(zhì)傳熱等難題；避免使用外加溶劑，從而在無溶劑條件下進(jìn)行季銨化反應(yīng)合成α-烷基甜菜堿、特別是α-長鏈烷基甜菜堿兩性表面活性劑。該技術(shù)在無溶劑條件下實施，避免了水溶液中α-鹵代羧酸水解副反應(yīng)的發(fā)生，有效提高了α-烷基甜菜堿的產(chǎn)率，或避免了使用有機溶劑帶來的產(chǎn)品污染和環(huán)境污染，并使得產(chǎn)品純度顯著提高；本發(fā)明工藝簡單，過量原料三甲胺經(jīng)蒸發(fā)回收后循環(huán)利用，終產(chǎn)品α-烷基甜菜堿為高含量固態(tài)產(chǎn)品，且制備過程達(dá)到零排放。
文檔編號C07C209/12GK102126964SQ20101058276
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者方云, 梁剛, 蔣旻昀, 齊麗云 申請人:江南大學(xué)