專利名稱：一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，屬于有機合成化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
咪唑啉類表面活性劑是一種性能優(yōu)異、低毒、易生物降解的表面活性劑，咪唑啉中 間體可以作為油溶性緩蝕劑，用于潤滑油、防銹油、防銹漆的添加劑，具有良好的緩蝕效果 和水膜置換性。陽離子咪唑啉可以作為水溶性緩蝕劑，用于酸洗緩蝕劑、防腐劑、殺菌劑。市場上現(xiàn)有的大量應(yīng)用的咪唑啉類表面活性劑主要是以不對稱的有機多胺和脂 肪酸合成的，由于用對稱的有機多胺與脂肪酸合成的咪唑啉極易產(chǎn)生大量副產(chǎn)物“雙酰胺” 因而限制了其應(yīng)用。目前，合成咪唑啉中間體的主要步驟是脫除反應(yīng)生成的水，工業(yè)上主 要是采用“溶劑脫水法”、“真空脫水法”、和“階梯升溫自由出水法”。“溶劑脫水法”出水平 穩(wěn)，有機胺不易帶出，但產(chǎn)物中會夾雜溶劑，且回收溶劑需增加蒸餾設(shè)備；“真空脫水法”雖 然生產(chǎn)簡單，但容易損失有機胺，導(dǎo)致產(chǎn)物中雙酰胺含量高；“階梯升溫自由出水法”合成咪 唑啉雖然不容易損失有機胺，雙酰胺含量少，但是出水不徹底使反應(yīng)不完全，且容易使多胺 殘留。陽離子咪唑啉是由咪唑啉中間體與烷基化試劑反應(yīng)合成的，烷基化試劑一般使用 氯代烷或硫酸酯，氯代烷的反應(yīng)速度較慢，生成的氯離子會影響緩蝕性能。硫酸酯反應(yīng)速度 較快，其生成的季銨鹽殺菌效果較好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，該合 成方法工藝簡單，副反應(yīng)少，可降低雙酰胺的含量，所合成的咪唑啉中間體的純度高，具有 很好的緩蝕效果和水膜置換性，可作為油溶性緩蝕劑、防銹油、防銹漆、潤滑油添加劑使用。 所合成的陽離子咪唑啉既有正電荷中心以物理吸附方式吸附于金屬表面，又有氨基以化學(xué) 吸附方式吸附于金屬表面，從而可增加對金屬表面的吸附力，同時疏水基具有很好的隔離 腐蝕介質(zhì)的作用，可以作為水溶性緩蝕劑，用于酸洗、水處理、油田注水系統(tǒng)、機加工及防銹 包裝等領(lǐng)域，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明主要是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)的—種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，其合成工藝步驟如下將脂肪酸、多胺、水按1 1. 1 2 1 5的摩爾比置入到反應(yīng)釜中，攪拌均勻 并逐步進行加溫，100°C 180°c的升溫反應(yīng)時間為5 11小時，采用“階梯升溫自由出水 法”蒸出前期加入的水和反應(yīng)生成的水，然后打開真空泵，在-0. 04MPa -0. IMPa下移出多 余的多胺和生成的水，并逐步升溫，在180°C 240°C下，繼續(xù)反應(yīng)3 8小時，這樣即合成 咪唑啉中間體。將咪唑啉中間體降溫至80°C以下，加入溶劑，其加入質(zhì)量是咪唑啉中間體的30% 100%，然后再加入1 2mol的硫酸酯，在50°C 80°C的溫度下，保溫反應(yīng)2 4小 時，這樣即合成陽離子咪唑啉。本發(fā)明咪唑啉中間體結(jié)構(gòu)式如下 胃中 R = C17H33、C17H31、C17H35、C15H31、C11H23、C9H19、C7H15m = -H、-CH2CH2NH2、_CH2CH2NHCH2CH2NH2、-CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2本發(fā)明的陽離子咪唑啉結(jié)構(gòu)式為 其中 R = C17H33、C17H31、C17H35、C15H31、C11H23、C9H19、C7H15m = -CH3> -CH2CH3 > -CH2CH2NH2, _CH2CH2NHCH2CH2NH2、-CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2η = -CH3、-CH2CH3所述的脂肪酸為油酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸、椰油酸、癸酸、辛酸。所述的多胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺。所述的溶劑為異丙醇、無水乙醇或95%乙醇。所述的硫酸酯為硫酸二乙酯、硫酸二甲酯。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1、合成方法工藝簡單，副反應(yīng)少，可降低雙酰胺的含量，所合成的咪唑啉中間體的 純度高，具有很好的緩蝕效果和水膜置換性，可作為油溶性緩蝕劑、防銹油、防銹漆、潤滑油 添加劑使用。2、所合成的陽離子咪唑啉既有正電荷中心以物理吸附方式吸附于金屬表面，又有 氨基以化學(xué)吸附方式吸附于金屬表面，從而可增加對金屬表面的吸附力，同時疏水基具有 很好的隔離腐蝕介質(zhì)的作用，可以作為水溶性緩蝕劑，用于酸洗、水處理、油田注水系統(tǒng)、機 加工及防銹包裝等領(lǐng)域，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明的實施過程做進一步的詳細(xì)描述
實施例一
步驟一將油酸Imol、乙二胺1. 2mol、水4mol置入反應(yīng)釜中，攪拌均勻并逐步進行 加溫，100°C 180°c的升溫反應(yīng)時間為10小時，蒸出前期加入的水和反應(yīng)生成的水，然后 打開真空泵，在-0. 06MPa下移出多余的多胺和生成的水，并逐步升溫，在180°C 240°C下， 繼續(xù)反應(yīng)4小時，這樣即合成咪唑啉中間體。步驟二 將咪唑啉中間體降溫至80°C，加入異丙醇，異丙醇的質(zhì)量是咪唑啉中間 體的30%，然后再加入2mol的硫酸二乙酯，在80°C的溫度下，保溫反應(yīng)2小時，這樣即合成 陽離子咪唑啉。實施例二步驟一將亞油酸lmol、二乙烯三胺1.4mol、水3mol置入反應(yīng)釜中，攪拌均勻并逐 步進行加溫，100°c 180°c的升溫反應(yīng)時間為8小時，蒸出前期加入的水和反應(yīng)生成的水， 然后打開真空泵，在-0. 07MPa下移出多余的二乙烯三胺和反應(yīng)生成的水，并逐步升溫，在 180°C 230°C下，繼續(xù)反應(yīng)5小時，可得到咪唑啉中間體。步驟二 將咪唑啉中間體降溫至70°C，加入無水乙醇，無水乙醇的質(zhì)量是咪唑啉 中間體的60%，然后再加入1. Imol的硫酸二甲酯，在70°C的溫度下，保溫反應(yīng)3小時，這樣 即合成陽離子咪唑啉。實施例三步驟一將月桂酸Imol加熱融化，加入三乙烯四胺1. 6mol、水2mol，攪拌均勻并逐步進行 加溫，100°C 180°c的升溫反應(yīng)時間為7小時，蒸出前期加入的水和反應(yīng)生成的水，然后 打開真空泵，在-0. OSMPa下移出多余的三乙烯四胺和生成的水，并逐步升溫，在180 °C 220°C下，繼續(xù)反應(yīng)6小時，這樣即合成咪唑啉中間體。步驟二 將咪唑啉中間體降溫至60°C，加入95%乙醇，95%乙醇的加入質(zhì)量是咪 唑啉中間體的80%，然后再加入硫酸二甲酯1. 05mo 1，在60°C的溫度下，保溫反應(yīng)4小時，這 樣即合成陽離子咪唑啉。實施例四步驟一將棕櫚酸Imol加熱融化，加入四乙烯五胺1. 8mol、水1. 5mol，攪拌均勻 并逐步進行加溫，100°C 180°c的升溫反應(yīng)時間為6小時，蒸出前期加入的水和反應(yīng)生成 的水，然后打開真空泵，在-0. 09MPa下移出多余的四乙烯五胺和生成的水，并逐步升溫，在 180°C 210°C下，繼續(xù)反應(yīng)7小時，這樣即合成咪唑啉中間體。步驟二 將咪唑啉中間體降溫至50°C，加入與咪唑啉中間體相同質(zhì)量的異丙醇， 然后再加入硫酸二乙酯lmol，在50°C的溫度下，保溫反應(yīng)4小時，這樣即得到陽離子咪唑 啉。
權(quán)利要求
一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，其特征在于合成工藝步驟是將脂肪酸、多胺、水按1∶1.1～2∶1～5的摩爾比置入到反應(yīng)釜中，攪拌均勻并逐步進行加溫，100℃～180℃的升溫反應(yīng)時間為5～11小時，采用“階梯升溫自由出水法”蒸出前期加入的水和反應(yīng)生成的水，然后打開真空泵，在-0.04MPa～-0.1MPa下移出多余的多胺和生成的水，并逐步升溫，在180℃～240℃下，繼續(xù)反應(yīng)3～8小時，這樣即合成咪唑啉中間體；將咪唑啉中間體降溫至80℃以下，加入溶劑，其加入質(zhì)量是咪唑啉中間體的30％～100％，然后再加入1～2mol的硫酸酯，在50℃～80℃的溫度下，保溫反應(yīng)2～4小時，這樣即合成陽離子咪唑啉；本發(fā)明咪唑啉中間體結(jié)構(gòu)式為其中R＝C17H33、C17H31、C17H35、C15H31、C11H23、C9H19、C7H15m＝-H、-CH2CH2NH2、-CH2CH2NHCH2CH2NH2、-CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2本發(fā)明的陽離子咪唑啉結(jié)構(gòu)式為其中R＝C17H33、C17H31、C17H35、C15H31、C11H23、C9H19、C7H15m＝-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2NH2、-CH2CH2NHCH2CH2NH2、-CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2n＝-CH3、-CH2CH3。F2009101301880C0000011.tif,F2009101301880C0000012.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，其特征在 于所述的脂肪酸為油酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸、椰油酸、癸酸、辛酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，其特征在 于所述的多胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，其特征在 于所述的溶劑為異丙醇、無水乙醇或95%乙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，其特征在 于所述的硫酸酯為硫酸二乙酯、硫酸二甲酯。
全文摘要
一種咪唑啉中間體及其陽離子衍生物的合成方法，工藝步驟如下將脂肪酸、多胺、水按1∶1.1～2∶1～5的摩爾比置入反應(yīng)釜中，加溫100℃～180℃，蒸出前期加入的水和反應(yīng)生成的水，在-0.04MPa～-0.1MPa下移出多余多胺和水，在180℃～240℃下，反應(yīng)3～8小時，即合成咪唑啉中間體。將咪唑啉中間體降溫至80℃下，加入質(zhì)量是咪唑啉中間體30％～100％的溶劑，再加入1～2mol硫酸酯，在50℃～80℃溫度下保溫反應(yīng)2～4小時，即合成陽離子咪唑啉。所述脂肪酸為油酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸、椰油酸、癸酸、辛酸；多胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺；溶劑為異丙醇、無水乙醇或95％乙醇；硫酸酯為硫酸二乙酯、硫酸二甲酯。
文檔編號C07D233/10GK101845019SQ200910130188
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者苗俊良 申請人:苗俊良