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一鍋法合成脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(AESO?11)的方法與流程

文檔序號:11399249閱讀:708來源:國知局

本發(fā)明屬于有機單體的合成技術(shù)領(lǐng)域,涉及脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(aeso-11)的制備,尤其涉及脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(aeso-11)的制備新方法,即用混合溶劑法進行合成?;旌先軇┓ǖ膬?yōu)點在于:一方面反應(yīng)溫度較低,混合溶劑對目標產(chǎn)物的選擇性好;另一方面可實現(xiàn)邊脫水邊反應(yīng),最大程度的提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。



背景技術(shù):

脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(簡稱aeso-11)為白色或淡黃色晶體。脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表面活性劑將烷氧基與磺酸基設(shè)計在同一個表面活性劑的分子中,使其兼具陰離子抗高溫和非離子耐鹽的雙重優(yōu)點,另外,還使其具有優(yōu)良的泡沫性能、化學穩(wěn)定性和寬廣的ph適用范圍。將其應(yīng)用于三次采油技術(shù)中,在高溫、高礦化度、高鈣鎂離子油藏中前景廣闊。近年來,隨著石油開采的不斷進行,常規(guī)油藏逐漸減少,開采難度加大,對脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽抗鹽表面活性劑的開發(fā)具有重要的戰(zhàn)略意義。

據(jù)國內(nèi)外文獻報道,脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽的合成方法有以下四種:

(1)stecker法:脂肪醇聚氧乙烯醚與亞硫酰氯(socl2),在弱酸環(huán)境中,經(jīng)氯化反應(yīng)生成中間體氯代脂肪醇聚氧乙烯醚,氯代中間體在高溫條件下經(jīng)亞硫酸鹽磺化合成脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽,反應(yīng)方程式如下:

r(och2ch2)noh+socl2r(och2ch2)ncl+so2+hcl(1-1)

r(och2ch2)ncl+na2so3r(och2ch2)nso3na+nacl(1-2)

stecker法中的反應(yīng)式(1-1)在胺類化合物的催化下進行氯化反應(yīng),具有反應(yīng)條件溫和,操作步驟簡單,收率高等優(yōu)點,但反應(yīng)過程中會產(chǎn)生so2和hcl等酸性氣體,腐蝕設(shè)備,污染環(huán)境;反應(yīng)式(1-2)需要在較高的壓力下進行,對設(shè)備要求高,從而較難實現(xiàn)工業(yè)化。

(2)aes磺化法:實驗室脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(aes)為原料,以水為溶劑,用na2so3和nahso3磺化制得脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉(aeso),產(chǎn)率達到84%,產(chǎn)物純度達98%。鑒于該方法aes成本較高,尤其在實驗室需要進一步合成,所以該方法被擱置。

(3)丙磺酸內(nèi)酯法:丙磺酸內(nèi)酯是一種高效精細化工中間體,可向受體提供活性磺丙基中間體,通過磺丙基化反應(yīng)可以制備醇醚磺酸鹽,同時還可使分子具有陰離子的特性,其反應(yīng)式如(1-3)和(1-4)所示:

2r(och2ch2)noh+2na→2r(och2ch2)nona+h2(1-3)

r(och2ch2)nona+so2ch2ch2ch2o→r(och2ch2)n+1ch2so3na(1-4)

由反應(yīng)式(1-3)和(1-4)可以看出,該反應(yīng)首先是在溶劑中將脂肪醇聚氧乙烯醚鈉化,再在一定條件下與丙磺酸內(nèi)酯磺化合成脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉。用丙磺酸內(nèi)酯磺化具有一定的優(yōu)點:合成反應(yīng)速率快,產(chǎn)率高,反應(yīng)條件溫和,副反應(yīng)少,是化合物中引入磺酸基團的重要方法,一般以實驗室研究為主。但1,3-丙烷磺內(nèi)酯工業(yè)來源不廣,原料成本高,且丙磺酸內(nèi)酯有致癌性,使其工業(yè)化應(yīng)用和推廣受到了極大的限制。

(4)磺烷基化法:磺烷基化法主要以烷基醇醚為原料生成醇醚磺酸鹽,該過程要借助一定的磺烷基化劑?;峭榛瘎┩ǔ?~3個碳原子的有機磺酸鹽,其中還包括一個活性官能團,其目的是為了在烷基醇醚分子上引入磺酸基。一般實驗室用于合成的磺烷基化劑有2-羥乙基磺酸鈉,2-氯乙基磺酸鈉,乙烯基磺酸鈉等。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

在實驗室中對脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(aeso-11)的合成方法進行了大量實驗和工業(yè)化可行性研究,發(fā)現(xiàn)磺烷基化法制備aeso-11的合成方法相比較其他三種方法最好。從目前國內(nèi)外的文獻報道可以看出該方法仍存在以下問題:(1)合成過程分鈉化和取代兩步,在鈉化結(jié)束后需分離中間產(chǎn)物,且兩步反應(yīng)所用溶劑不同,兩次溶劑的回收既費時又大量消耗能源;(2)單一溶劑的脫水效率不高;(3)第二步反應(yīng)所用磺烷基化劑含有結(jié)晶水,這部分水在第二步反應(yīng)的反應(yīng)條件下很難脫除,導致反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較低;(4)反應(yīng)溫度較高,能量損耗較大;(5)產(chǎn)物的收率和純度不高。為解決這一矛盾,本發(fā)明將兩步反應(yīng)在同一反應(yīng)器和混合溶劑中連續(xù)進行,不必將中間產(chǎn)物分離出來?;旌先軇┑氖褂貌坏_保合成過程高效脫水,而且降低了反應(yīng)的溫度,降低了副產(chǎn)物的生成速率,節(jié)約了大量的能量,產(chǎn)品的純度和收率分別達到75%和70%以上。

本發(fā)明是脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-11)與2-氯乙基磺酸鈉及naoh在苯和環(huán)己烷的混合溶劑中反應(yīng),在溫度為74~76℃時用一鍋法合成脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(aeso-11)。

其具體制備方法包括以下工藝步驟:

將17.2g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-11)加入裝有攪拌器和溫度計的三口燒瓶中,量取30~45ml苯和環(huán)己烷混合溶劑(4:1~2:1),其中aeo-11與混合溶劑體積比為1:2~1:3,在74~76℃時回流,向三口燒瓶中加入1.03~1.13g固體naoh,控制aeo-11與naoh的摩爾比為1:1~1:1.1,在上述溫度下脫水3~5h。脫水結(jié)束后,按aeo-11與c2h4clso3na的摩爾比為1:0.8~1:1,稱量4~4.74g固體c2h4clso3na分3~4批加入,每批間隔在1~2h,在74~76℃下反應(yīng)4~6h,反應(yīng)結(jié)束后用無水乙醇將粗產(chǎn)物多次洗滌、過濾、濃縮、重結(jié)晶和干燥,最后得到白色或淡黃色晶體,收率為70~80%,純度為75~85%。

反應(yīng)方程式如下所示。

r(och2ch2)11oh+naoh→r(och2ch2)11ona+h2o

r(och2ch2)11ona+clch2ch2so3na→r(och2ch2)11och2ch2so3na+nacl

本發(fā)明的目的是提供一鍋法合成脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(aeso-11)的制備方法。

本發(fā)明的創(chuàng)新點是用混合溶劑法合成脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(aeso-11)。

aeso-11紅外光譜分析(ftir):將干燥的產(chǎn)物制樣,在傅里葉紅外光譜儀上測定紅外光譜,分辨率為4cm-1,波數(shù)范圍400~4000cm-1,掃描30次。aeso-11脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉的ftir圖譜見圖1,從圖1可以看出在1637cm-1處出現(xiàn)了強的c=o振動吸收峰,2917cm-1為-ch2的特征吸收峰,1466cm-1為-ch=ch-的吸收,3303~3574cm-1為o-h伸縮振動吸收峰。

附圖說明

圖1是脂肪醇聚氧乙烯醚(11)磺酸鈉(aeso-11)的紅外光譜。

具體實施方式

實施例一

將17.2g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-11)加入裝有攪拌器和溫度計的三口燒瓶中,量取30ml苯和環(huán)己烷混合溶劑(體積比4:1),其中aeo-11與混合溶劑體積比為1:2,在76℃時回流,向三口燒瓶中加入1.03g固體naoh,控制aeo-11與naoh的摩爾比為1:1,在上述溫度下脫水4h。脫水結(jié)束后,按aeo-10與c2h4clso3na的摩爾比為1:1,稱量4.74g固體c2h4clso3na分4批加入,每批間隔在1h,在上述溫度下反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后用無水乙醇將粗產(chǎn)物多次洗滌、過濾、濃縮、重結(jié)晶和干燥,即得到淡黃色晶體,收率為75%,純度為78%。

實施例二

將17.2g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-11)加入裝有攪拌器和溫度計的三口燒瓶中,量取30ml苯和環(huán)己烷混合溶劑(體積比2:1),其中aeo-11與混合溶劑體積比為1:2,在水浴溫度為74℃時回流,向三口燒瓶中加入1.03g固體naoh,控制aeo-11與naoh的摩爾比為1:1,在上述溫度脫水4h。脫水結(jié)束后,按aeo-11與c2h4clso3na的摩爾比為1:1,稱量4.74g固體c2h4clso3na分4批加入,每批間隔在1h,在上述溫度下反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后用無水乙醇將粗產(chǎn)物多次洗滌、過濾、濃縮、重結(jié)晶和干燥,即得到淡黃色晶體,收率為72%,純度為80%。

實施例三

將17.2g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-11)加入裝有攪拌器和溫度計的三口燒瓶中,量取30ml苯和環(huán)己烷混合溶劑(體積比3:1),其中aeo-11與混合溶劑體積比為1:2,在水浴溫度為75℃時回流,向三口燒瓶中加入1.03g固體naoh,控制aeo-11與naoh的摩爾比為1:1,在上述溫度下脫水4h。脫水結(jié)束后,按aeo-11與c2h4clso3na的摩爾比為1:1,稱量4.74g固體c2h4clso3na分4批加入,每批間隔在1h,在上述溫度下反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后用無水乙醇將粗產(chǎn)物多次洗滌、過濾、濃縮、重結(jié)晶和干燥,即得到淡黃色晶體,收率為70%,純度為82%。

實施例四

將17.2g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-11)加入裝有攪拌器和溫度計的三口燒瓶中,量取30ml苯和環(huán)己烷混合溶劑(體積比4:1),其中aeo-11與混合溶劑體積比為1:2,在水浴溫度為76℃時回流,向三口燒瓶中加入1.1g固體naoh,控制aeo-11與naoh的摩爾比為1:1,在上述溫度下脫水4h。脫水結(jié)束后,按aeo-10與c2h4clso3na的摩爾比為1:0.8,稱量4.00g固體c2h4clso3na分4批加入,每批間隔在1h,在上述溫度下反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后用無水乙醇將粗產(chǎn)物多次洗滌、過濾、濃縮、重結(jié)晶和干燥,即得到淡黃色晶體,收率為73%,純度為76%。

實施例五

將17.2g脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo-11)加入裝有攪拌器和溫度計的三口燒瓶中,量取30ml苯和環(huán)己烷混合溶劑(體積比4:1),其中aeo-11與混合溶劑體積比為1:2,在水浴溫度為76℃時回流,向三口燒瓶中加入1.03g固體naoh,控制aeo-11與naoh的摩爾比為1:1,在上述溫度下脫水3h。脫水結(jié)束后,按aeo-11與c2h4clso3na的摩爾比為1:1,稱量4.74g固體c2h4clso3na分4批加入,每批間隔在1h,在上述溫度下反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后用無水乙醇將粗產(chǎn)物多次洗滌、過濾、濃縮、重結(jié)晶和干燥,即得到淡黃色晶體,收率為75%,純度為78%。

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