專利名稱：陽離子雙結(jié)構(gòu)和相關(guān)的多親水/憎水官能化合物及其作為表面活性劑的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及可用于洗滌劑和個人護理、采礦、工業(yè)、和催化劑產(chǎn)品，以較高濃度用于殺生物劑組合物，和用作乳化劑的改進的多親水/憎水官能季銨化合物“多官能”表面活性劑。
本發(fā)明的背景常規(guī)的表面活性劑具有一個親水基團和一個憎水基團。常稱作“雙結(jié)構(gòu)”的二聚體表面活性劑包含兩個親水基團和兩個憎水基團。雙結(jié)構(gòu)表面活性劑由于限制兩個親水基團靠近而具有獨特的物理性能和因此的膠束性能，導(dǎo)致深入研究雙結(jié)構(gòu)表面活性劑作為洗滌劑、柔軟劑、乳化劑、相轉(zhuǎn)移催化劑、殺生物劑、和用作皮膚護理洗液、頭發(fā)調(diào)理組合物和化妝品組合物的組分。還研究將其用于礦石浮選、油井鉆探和其它工業(yè)應(yīng)用場合。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一類可用于處理紡織品纖維以提供柔軟劑和靜電控制的新的陽離子多官能表面活性劑。
本發(fā)明的另一目的是提供一類在極低濃度下具有改進的去污性、同時高度可生物降解的多官能表面活性劑。
本發(fā)明的又一目的是提供一類可用作乳化劑、相轉(zhuǎn)移催化劑、殺生物劑，用于礦石浮選、油井鉆探和其它相關(guān)場合的多官能表面活性劑。
最后，本發(fā)明的再一個目的是提供一類可以低濃度用于皮膚護理洗液、頭發(fā)調(diào)理組合物和化妝品組合物的多官能表面活性劑。
這些和其它的目的可通過本發(fā)明的組合物和方法而實現(xiàn)。
本發(fā)明的概述本發(fā)明一般涉及幾類新的陽離子多官能表面活性劑和包含它們的組合物。本發(fā)明還涉及制備本發(fā)明多官能表面活性劑的各種方法。
本發(fā)明的詳細描述本發(fā)明一般涉及具有以下結(jié)構(gòu)式I-IV的多官能表面活性劑、包含它們的組合物及其制備方法。本發(fā)明多官能表面活性劑的優(yōu)異特征源于其多官能特性，即，本發(fā)明的化學(xué)物質(zhì)在每個分子中包含兩個或多個憎水基團和兩個或多個親水基團。
I.通式(I)的包含酯或酰胺間隔基團的多官能季銨化合物 其中R1和R2相同或不同且選自直鏈或支鏈、取代或未取代C1-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵、或其混合形式；R3、R4、R5和R6相同或不同且選自直鏈或支鏈、取代或未取代C1-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵、或其混合形式；且A是選自以下的間隔基 或間隔基中的其它酯-或酰胺-官能烷基，其中x、y和z可獨立地為整數(shù)1-20；以及n為整數(shù)1-20；II.通式(II)的包含酯或酰胺間隔基團的多官能季銨化合物 其中R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14相同或不同且選自直鏈或支鏈、取代或未取代C1-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵、或其混合形式；以及A是定義如上的間隔基團；且其中x、y和z各自獨立地為整數(shù)1-20；且n為整數(shù)1-20；或III.非對稱多官能季銨化合物 其中R15和R20不同且選自直鏈或支鏈、取代或未取代C8-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵、或其混合形式；R16、R17、R18和R19相同或不同且選自直鏈或支鏈、取代或未取代C1-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵、或其混合形式；且n為整數(shù)1-20。
IV.在烷基多胺化合物與長鏈醛或醇的反應(yīng)中制備具有通式IV的對稱“雙結(jié)構(gòu)”季銨化合物
其中R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27和R28相同或不同且選自直鏈或支鏈、取代或未取代C1-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵、或其混合形式；且其中x和y各自獨立地為整數(shù)1-20且n為整數(shù)0-20；其中在I、II、III和IV各式中，Z-為陰離子。
在以上I-III各式中，R1、R2、R7、R14、R15和R20優(yōu)選選自任選含有酯鍵的C8-C18烷基。還優(yōu)選的是，x、y和z為0-5且n為1-10。
在以上結(jié)構(gòu)式IV中，R21和R25優(yōu)選自2-乙基己基、壬基烷基、或C13-C15混合烷基，以及R22、R23、R24、R25、R26、R27和R28獨立地選自甲基、乙基或丙基，且n＝0、1或2。
關(guān)于式I的多官能季銨化合物，優(yōu)選的是，R1和R2選自2-乙基己基、壬基烷基、C13-C15混合烷基，或選自十二基烷基、十六基烷基、十八基烷基、油基烷基、椰油烷基、大豆油烷基、牛油烷基、或氫化牛油烷基；R3、R4、R5和R6獨立地選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基烷基、或C13-C15混合烷基且n為整數(shù)1-5。
在式II的多官能季銨化合物中，優(yōu)選的是，R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14各獨立地選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基烷基、C13-C15混合烷基，或選自十二基烷基、十六基烷基、十八基烷基、油基烷基、椰油烷基、大豆油烷基、牛油烷基、或氫化牛油烷基；且n為整數(shù)1-5。
最后，優(yōu)選在式III的非對稱多官能季銨化合物中，R15、R16、R17、R18、R19、和R20選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基烷基、C13-C15混合烷基，或選自十二基烷基、十六基烷基、十八基烷基、油基烷基、椰油烷基、大豆油烷基、牛油烷基、或氫化牛油烷基或其它長鏈鏈段，前提是一個N+上的取代基基團與圍繞另一個N+中心的取代基不同，且n為整數(shù)1-20。
本發(fā)明含酯或酰胺的多官能化合物具有增強的可生物降解性，這顯然由于環(huán)境原因而特別理想。例如，增強的可生物降解性在織物柔軟組合物中和在其中需要控制廢水流出物的內(nèi)容物和體積的其它用途中是一種理想特性。
如果用于織物柔軟組合物，本發(fā)明組合物優(yōu)選以有效量傳送至待柔軟化的織物上，以賦予所述織物以所需的柔軟度和/或抗靜電性能。所述有效量通常為每平均洗衣載荷，約0.5-3克柔軟化合物。
本發(fā)明化合物可通過各種方式傳送至待處理的織物。例如，本發(fā)明化合物可配制成液體柔軟組合物、固體劑型和/或固體制品。在液體劑型中，本發(fā)明化合物溶解和/或懸浮在水中，其中所述配方任選還包含需要量的其它常規(guī)柔軟劑以及其它成分和稀釋劑如洗滌劑、熒光增白劑、粘度助劑、去污劑、芳香劑等，這樣將有效量的本發(fā)明化合物提供給待處理的織物。
對于固體劑型，將本發(fā)明的多官能表面活性劑附載在任選與助洗劑、增白劑、芳香劑等配混的水溶性載體，如固體洗滌劑上成型為可流動小顆?；蛑榱?。
最后，本發(fā)明多官能表面活性劑可與分配劑結(jié)合并施用或涂覆到固體載體如機織或無紡織物或粘結(jié)聚酯片材上。另外，該組合物可放入一個設(shè)計用于插入織物干燥器中的容器。
本發(fā)明還涉及制備多官能表面活性劑的各種方法。例如，包含酯間隔基團的結(jié)構(gòu)式I多官能表面活性劑可這樣制備，將具有以下結(jié)構(gòu)式的二烷基烷醇胺 其中Q1、Q2和Q3各自獨立地選自C1-C22烷基，與具有以下結(jié)構(gòu)式的二羧酸HOOC-(CH2)n-COOH其中n為整數(shù)1-12，進行反應(yīng)，形成一種反應(yīng)混合物或其二酯，然后將該反應(yīng)混合物季銨化。
二烷基烷醇胺優(yōu)選通過將具有以下結(jié)構(gòu)式的脂肪胺化合物乙氧基化而制備 其中Z是C12-C22取代或未取代、飽和或不飽和、直鏈或支鏈烷基，且Y是C1-C22取代或未取代、飽和或不飽和、直鏈或支鏈烷基。
優(yōu)選地，所述脂肪胺化合物選自十二烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺、油胺、椰油烷基胺、大豆油烷基胺、牛油烷基胺、氫化牛油烷基胺、二椰油烷基胺、二牛油烷基胺、二氫化牛油烷基胺、二(十八烷基)胺，及其混合物。所用的二羧酸優(yōu)選自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸及其混合物。最優(yōu)選的二羧酸是己二酸、或例如可購自DuPont的混合短鏈二酸。
包含胺官能間隔基團的結(jié)構(gòu)式I多官能表面活性劑可在N-烷基氨基脂肪胺化合物R-N(H)(CH2)nNH2與二羧酸或二羧酸(或其二酯)混合物的反應(yīng)中制備。
具有結(jié)構(gòu)式IV的多官能季銨化合物可通過雙伯胺烷烴(如，六亞甲基二胺)與2當(dāng)量的醛，如2-乙基己醛、或其它長鏈醛如壬醛或混合C13-C15醛(可商購獲得)的反應(yīng)而制備。
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)式IV的其它多官能季銨表面活性劑可通過具有以下結(jié)構(gòu)式的脂族三胺； 其中R是飽和或不飽和烴基，與醛，如2-乙基己醛、或長鏈醛如壬醛或混合C13-C15醛(可商購獲得)、或醇的反應(yīng)而制備。例如，三季銨表面活性劑可通過雙(六亞甲基)三胺與烷基醛如2-乙基己醛反應(yīng)，隨后甲基化并季銨化而制備。
本發(fā)明的陽離子雙結(jié)構(gòu)和相關(guān)的多官能親水/憎水官能化合物可單獨或與常規(guī)表面活性劑(包括單季銨化合物)結(jié)合使用。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果與單季銨化合物結(jié)合使用，低至5-10％的本發(fā)明化合物可降低臨界膠束濃度(CMC)10-100倍。CMC是用于確定表面活性劑組合物效力的一個測量值。CMC值越低，表面活性劑越好。即，通過將少量的本發(fā)明表面活性劑與常規(guī)表面活性劑結(jié)合使用，可極大地降低常規(guī)表面活性劑的加入量。
本發(fā)明現(xiàn)通過以下的非限定性實施例來說明。
實施例1-具有酯官能間隔基團的多官能季銨化合物的制備 由己二酸和二甲基乙醇胺在甲苯中制備(CH2)4(CO2CH2CH2NMe2)2步驟-在1升圓底燒瓶中裝入14.6克己二酸(1.00摩爾)、196.0克二甲基乙醇胺(2.20摩爾-10％過量)、300毫升甲苯和1.5克對-甲苯磺酸。將反應(yīng)混合物在攪拌下加熱回流。將迪安-斯塔克分水器連結(jié)到4頸燒瓶的一個頸和水冷凝器上。將反應(yīng)體系在回流下加熱總共22小時蒸餾出54.5毫升H2O。將產(chǎn)物在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器上在80℃和15毫米Hg下汽提掉溶劑。產(chǎn)物重270.6克。產(chǎn)物的紅外光譜表明僅為酯。
(CH2)4(CO2CH2CH2NMe2)2與十六烷基溴的反應(yīng)步驟-在1升Morton燒瓶中裝入57.6克(CH2)4(CO2CH2CH2NMe2)2(0.2摩爾)和300毫升單甘醇二甲醚。攪拌下加入122.0克C16H33Br(0.4摩爾)。將反應(yīng)混合物在N2氣氛下攪拌加熱至85℃并保持73小時。在加熱結(jié)束時沒有看見任何固體物質(zhì)，但卻在放置幾天之后形成。將所有產(chǎn)物吸濾并將米色固體吸干。隨后用乙醚將其洗滌2次并再次吸干，然后在結(jié)晶盤中放置過夜。固體產(chǎn)物重135.5克(理論產(chǎn)量179.6克)。另外30.8克固體產(chǎn)物從濾液中回收，總產(chǎn)率為92.6％。產(chǎn)物的NMR分析表明80％摩爾純度的二季銨化合物、14％摩爾的單季銨和6％摩爾的單季銨單酸產(chǎn)物。
制備出包含90％Arquad12(購自Akzo Nobel ChemicalsInc.，Chicago，IL)和10％實施例1化合物的組合物。比起包含100％Arquad12的組合物，該組合物CMC值降低了50倍。
實施例2-在醛與烷基二胺的反應(yīng)中制備多官能季銨化合物1，6-己二胺與混合C13/C15醛反應(yīng)，隨后還原甲基化和季銨化概述 1.1，6-己二胺與混合C13/C15醛的反應(yīng)。使用得自Celanese Ltd.Chemicals Division(Dalls，TX)的混合醛；平均分子量估計為211。將該醛混合物(400克，1.89摩爾)分批加入熔化的1，6-己二胺(107克，0.92摩爾)中。反應(yīng)放熱，因此要不時冷卻。將產(chǎn)物用水洗滌，在蒸發(fā)去除溶劑之后，得到一種油狀黃色液體(428克)。
2.將硼氫化鈉(32克)粉末加入該雙亞胺化合物(404克，以上1中的產(chǎn)物)的溶液中。還原反應(yīng)之后，觀察到該亞胺碳的13C NMR消失。將反應(yīng)混合物用水充分洗滌，然后蒸發(fā)去除溶劑。產(chǎn)物是一種淺黃色液體(400克)。
3.通過Eschweiler-Clarke方法(另外參見Leukhart反應(yīng)，有機反應(yīng)，第5卷，323頁)進行雙仲胺的甲基化。向該雙仲胺(360克，0.71摩爾)中慢慢加入90％甲酸，隨著反應(yīng)溫度升至75℃而形成一種淺棕色溶液，然后冷卻至50-60℃。將37％甲醛(66克，0.814摩爾)慢慢加入，同時釋放CO2氣體。將反應(yīng)混合物加熱直至停止釋放氣體。加入大約80克濃HCl，然后在65℃下在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器上去除甲酸和任何過量的甲醛。將殘余物溶解在水中并用25％NaOH水溶液(約65克)進行中和。產(chǎn)物用水洗滌并干燥。得到一種淺黃色液體(440克)并確認為雙叔胺。
4.在以上3中制成的雙叔胺的季銨化。在1升鈦高壓釜中，用氮氣凈化雙叔胺在甲醇(150克)中的溶液和碳酸氫鈉，然后在約80℃下與甲基氯一起加熱，直到消耗所有的胺(約10小時)。過濾并蒸發(fā)，得到一種棕黃色粘稠膏狀物(215克)，確認為雙季銨化合物。
實施例3-非對稱多官能季銨表面活性劑化合物的制備非對稱二聚體-或高級低聚體表面活性劑化合物使用胺-醛縮合反應(yīng)，由Duomeen、Triameen和Tetrameen化合物(可購自Akzo NobelChemicals Inc.，Chicago，IL)制備。 實施例4-通過雙(六亞甲基)三胺與混合C13/C15醛反應(yīng)，隨后還原，甲基化，和季銨化來制備多官能季銨化合物1.將混合醛分批加入熔化的雙(六亞甲基)三胺中；然后冷卻該放熱反應(yīng)體系。將反應(yīng)混合物用水洗滌，然后蒸發(fā)去除溶劑，得到雙亞胺單仲銨化合物，一種淺黃色液體。
2.雙亞胺單仲胺化合物與硼氫化鈉的還原。將以上在1中制備的雙亞胺化合物(283克)溶解在150克甲醇中。向其中小批量地加入硼氫化鈉直到完成還原。還原反應(yīng)之后，觀察到該亞胺碳的13CMR消失。將反應(yīng)混合物用水充分洗滌，然后蒸發(fā)去除溶劑。產(chǎn)物是一種淺黃色液體(247克)。
3.以上2中制備的三仲胺化合物的甲基化。三仲胺化合物(245.6克，1.17摩爾)。向該溶液中慢慢加入甲酸，隨著反應(yīng)溫度升至75℃而形成一種淺棕色溶液，然后冷卻至50-60℃。將37％甲醛(66克，0.814摩爾)慢慢加入，同時釋放CO2氣體。將混合物加熱直至停止釋放氣體。加入約80克濃HCl，然后在65℃下在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中去除甲酸和任何過量的甲醛。將殘余物溶解在水中并用25％NaOH水溶液(約65克)進行中和。產(chǎn)物用水洗滌并干燥。得到一種淺黃色液體(247克)并確認為三叔胺。
4.三叔胺化合物的季銨化。將在以上3中制成的三叔胺以類似于在本申請中其它處所述的方法進行季銨化。在1升鈦高壓釜中，用氮氣凈化三叔胺在甲醇中的溶液(150克化合物，在150克甲醇中)和碳酸氫鈉，然后在約80℃下與甲基氯一起加熱，直到消耗所有的胺(約10小時)。過濾并蒸發(fā)，得到一種棕黃色粘稠膏狀物(210克)。
實施例5-酰氨基橋接的多官能季銨表面活性劑化合物的制備在間隔基團中具有酰胺基團的二聚體-或更高聚體多官能表面活性化合物通過以下方式，由Duomeen、Triameen和Tetrameen化合物(購自Akzo Nobel Chemicals Inc.)制備。 實施例6-由乙氧基化脂肪胺化合物制備在間隔基團中具有酯基的多官能季銨表面活性劑化合物各種單-和二-烷基脂肪胺化合物可購自Akzo Nobel Chemicals Inc.并可用作起始原料?？捎欣厥褂靡韵侣肪€得到二酯鍵接的多官能季銨化合物。 實施例7乙氧基化Armeen 2HT與琥珀酸的反應(yīng)，隨后季銨化二烷基胺的乙氧基化，隨后與二羧酸反應(yīng)并甲基化，得到二酯間隔的雙(甲基二烷基銨)化合物。
1.Armeen 2HT的乙氧基化在1升高壓釜中，將Armeen 2HT(234.7g，0.5mole)加熱溶解在異丙醇(80克)中。在氮氣凈化之后，加入氧化乙烯(22克，0.5摩爾)。將該混合物在80℃下加熱2小時。13C NMR表明反應(yīng)良好，只是一些起始胺保持未反應(yīng)(HN-CH2-，50.24ppm)。另外加入11克氧化乙烯，然后在80℃下繼續(xù)加熱2個小時。蒸發(fā)之后，得到一種白色固體膏狀物(250克)。該產(chǎn)物(乙氧基化Armeen 2HT)組成如下單乙氧基化胺，71.3％摩爾；多乙氧基化胺，26.0％摩爾，n＝2.7；和未反應(yīng)胺，2.7％摩爾。
2.乙氧基化Armeen 2HT與琥珀酸的反應(yīng)在氮氣氣氛下，將乙氧基化Armeen 2HT(172克，0.3摩爾)、琥珀酸(17.84克，0.15摩爾)和50％次磷酸水溶液(0.74克)的混合物在攪拌下于180-5℃加熱5小時。得到一種灰白色粘稠膏狀物。該產(chǎn)物由90％的所需二胺和占10％重量的單胺組成。
3.雙-(乙氧基化Armeen 2HT)琥珀酸二酯的季銨化在75-80℃下，向雙-(乙氧基化Armeen 2HT)琥珀酸酯(89克，0.14當(dāng)量)在異丙醇(20克)中的溶液中，慢慢加入硫酸二甲酯(約17克，0.135摩爾)。游離胺應(yīng)該為約2％，表示季銨化基本上完成。蒸發(fā)得到純凈的酯二季銨化合物。
實施例8-利用雙(席夫堿)中間體制備雙(2-乙基己基二甲基銨)-1，6-己烷二(氯化物)概述 1.2-乙基己醛與1，6-己二胺的反應(yīng)向約50℃的熔融1，6-己二胺(58.1克，0.5摩爾)中，在攪拌下于3小時內(nèi)慢慢加入2-乙基己醛(128.2克，1摩爾)。需要不時在冰水浴中冷卻，因為反應(yīng)放熱。反應(yīng)完成時表現(xiàn)為醛碳在13C NMR光譜中的消失。用去離子水將反應(yīng)產(chǎn)物洗滌幾次。蒸發(fā)得到一種黃色液體(約160克)，幾乎為定量產(chǎn)率。
2.用硼氫化鈉還原二亞胺向該二亞胺(1)(141.6克，0.38摩爾)在甲醇(150克)中的溶液以小批量加入硼氫化鈉(約20克)。在加料過程中，將反應(yīng)燒瓶不時在冰水浴中冷卻。反應(yīng)完成時表現(xiàn)為168ppm處的亞胺碳線在13C NMR光譜中的消失。用去離子水將反應(yīng)混合物洗滌幾次。蒸發(fā)得到一種淺黃色液體(約138克)。
3.N，N’-二(2-乙基己基)-1，6-己二胺的甲基化在攪拌下向該二胺(II)(126.3克，0.37摩爾)中加入90％甲酸，隨著溫度升至75℃，得到一種淺棕色溶液。冷卻至室溫之后，通過在攪拌下以小批量加入37.1％甲醛溶液(65.8克，0.814摩爾)來處理該混合物。將所得混合物在約65℃下在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中蒸發(fā)2小時。然后加入約72克濃HCl。將該混合物在70℃下加熱3小時并隨后用25％NaOH水溶液中和。產(chǎn)物用水洗滌幾次并蒸發(fā)，得到一種淺黃色液體(約150克)。
4.用甲基氯將二叔胺(III)季銨化在80℃下，將二叔胺(147.5克，0.4摩爾)的溶液在碳酸氫鈉(1.5克)的存在下用甲基氯季銨化約10小時。反應(yīng)完成時表現(xiàn)為42.7ppm處的氮上的甲基碳峰在13C NMR光譜中的消失。過濾該反應(yīng)混合物并將濾液蒸發(fā)得到所需的二季銨鹽，一種淺黃色膏狀物(189克)。
實施例9-二(2-乙基己基二甲基銨)(二甲基銨)二己烷三氯化物的制備概述
1.二(六亞甲基)三胺與2-乙基己醛的反應(yīng)注意，“三胺”實際上是三胺與1，6-己二胺的混合物。伯胺的NE(中和當(dāng)量)＝96.46，NE(仲胺)＝341.7686％三胺，14％二胺。
將“三胺”(101.4克，1.05當(dāng)量伯胺)與2-乙基己醛(134.7克，1.05摩爾)的混合物在70℃下加熱4小時。用水洗滌粗品并蒸發(fā)得到二亞胺(V)(220克)。
2.用硼氫化鈉還原二亞胺(V)向220克二亞胺(V)在甲醇(220克)中的溶液內(nèi)以小批量加入硼氫化鈉粉末(20克)，直到反應(yīng)完成，表現(xiàn)為亞胺碳(168ppm)在13C NMR光譜中的消失。產(chǎn)物用水洗滌并蒸發(fā)。
3.三(仲胺)化合物(VI)的甲基化在攪拌下向化合物VI中加入90％甲酸(149克，2.9摩爾)。在冷卻下，將溫度保持在50-60℃。以小批量加入37.1％甲醛溶液(104克，1.286摩爾)甲醛溶液。將所得混合物隨后在旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器中蒸發(fā)以去除過量甲酸和甲醛。在加入濃HCl(1.4摩爾)之后，將該混合物在70℃下加熱3小時并隨后用25％NaOH水溶液中和。將產(chǎn)物分離，水洗并蒸發(fā)。得到一種淺黃色液體(208克)。
4.三(叔胺)化合物(VII)的季銨化在80℃下，將溶解在甲醇(140克)中并加入碳酸氫鈉的化合物VII(140克，0.3摩爾)用甲基氯季銨化10小時。反應(yīng)完成時表現(xiàn)為甲基碳(CH3-N)峰在13C NMR光譜中的消失。過濾并蒸發(fā)溶劑，得到一種淺黃色固體(VIII)(約185克)。
實施例10-多官能酰氨基胺季銨化合物的制備Duomeen CD與琥珀酸二甲酯反應(yīng)形成雙-Duomeen CD琥珀酸酯[雙(仲酰氨基-仲胺)化合物] 將DuomeenCD(490.8克，2當(dāng)量伯胺)與琥珀酸二甲酯(136.08克，0.93摩爾)的混合物在125-130℃下在氮氣中加熱5小時。另外加入琥珀酸二甲酯(6.8克，0.046摩爾)并再繼續(xù)加熱5小時。得到雙-Duomeen琥珀酸酯(XXI)，一種灰白色固體。該產(chǎn)物由雙-仲胺(95％重量)和未反應(yīng)Duomeen(4％)組成。
雙-仲胺產(chǎn)物的甲基化和季銨化可以類似于在本申請中其它處所述的方法進行，得到雙(酰氨基-胺)季銨化合物。
實施例11-得到多官能“內(nèi)酯”季銨化合物的其它途徑步驟1伯脂肪胺化合物與甲醛反應(yīng)形成六氫三嗪中間體；
步驟2六氫三嗪被還原形成仲胺；
步驟3仲胺被乙氧基化形成醇胺化合物；
步驟42當(dāng)量乙氧基化胺與二羧酸反應(yīng)形成雙結(jié)構(gòu)叔胺；
步驟5雙結(jié)構(gòu)叔胺在與甲基化試劑(甲基氯或硫酸甲酯)的反應(yīng)中被季銨化。
實施例12-酯官能季銨化合物的制備步驟1二酯胺的制備 步驟2長鏈氨基化合物的乙氧基化(參見實施例7，步驟1) 步驟3乙氧基化胺化合物II與二羧酸I的反應(yīng)(參見實施例7，步驟2) 步驟4III的季銨化(參見實施例7，步驟3)
權(quán)利要求
1.通式I、II或III的化合物 其中R1-R20各自獨立地選自直鏈或支鏈、取代或未取代C1-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵、或其混合形式；A為下式的間隔基團 或其它的酯-或酰胺-官能烷基，其中x、y和z各自獨立地選自整數(shù)1-20；且其中在I、II和III各式中，Z-為陰離子，條件是R15和R20不相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R1、R2、R7、R10、R15和R20各自獨立地選自C12-C18烷基、含有酯鍵的C12-C18烷基和含有酰胺鍵接基團的C12-C18烷基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R1、R2、R3、R4、R5和R6各自獨立地選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基-烷基、C13-C15混合烷基、十二基烷基、十八基烷基、油基烷基、椰油烷基、大豆油烷基、牛油烷基、氫化牛油烷基及其混合形式；以及n為整數(shù)1-5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14獨立地選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基-烷基、C13-C15混合烷基、十二基烷基、十八基烷基、油基烷基、椰油烷基、大豆油烷基、牛油烷基、氫化牛油烷基及其混合形式；以及n為整數(shù)1-5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R15、R16、R17、R18、R19和20各自獨立地選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基-烷基、C13-C15混合烷基、十二基烷基、十八基烷基、油基烷基、椰油烷基、大豆油烷基、牛油烷基、氫化牛油烷基及其混合形式，條件是R15與R20不同；以及n為整數(shù)1-20。
6.一種包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的化合物的表面活性組合物。
7.一種制備通式I的多官能季銨化合物的方法，該方法包括使下式的二烷基烷醇胺 其中Q1、Q2和Q3各自獨立地選自C1-C22烷基，與下式的二羧酸反應(yīng)HOOC-(CH2)n-COOH其中n為整數(shù)1-10，形成一種反應(yīng)混合物，然后將該反應(yīng)混合物季銨化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述二烷基烷醇胺通過將下式的脂肪胺化合物乙氧基化而制備 其中Z是C12-C22取代或未取代、飽和或不飽和、直鏈或支鏈烷基，且Y是C1-C22取代或未取代、飽和或不飽和、直鏈或支鏈烷基。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述脂肪胺化合物選自十二烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺、油胺、椰油烷基胺、大豆油烷基胺、牛油烷基胺、氫化牛油烷基胺、二椰油烷基胺、二牛油烷基胺、二氫化牛油烷基胺、二(十八烷基)胺及其混合物，以及所述季銨化試劑為甲基化試劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述二烷基烷醇胺選自二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、及其混合物；以及所述二羧酸選自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸及其混合物；和所述季銨化試劑是長鏈烷基鹵試劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述二烷基烷醇胺是二甲基乙醇胺以及所述二羧酸是己二酸。
12.一種制備多官能親水/憎水化合物的方法，包括將式Z-NH-(CH2)n-NH2的二胺或式Z-NH-(CH2CH2CH2NH)m-CH2CH2CH2NH2的三胺或四胺，其中Z是C1-C22飽和或不飽和烷基且m為1或2，與式HOOC-(CH2)n-COOH的二羧酸進行反應(yīng)，其中n為整數(shù)1-10。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中Z選自椰油烷基、牛油烷基、或油基烷基，以及所述二羧酸選自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸及其混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述胺選自N-椰油基-1，3-二氨基丙烷、N-牛油基-1，3-二氨基丙烷、N，N，N’-三甲基-N-牛油-1，3-二氨基丙烷、N-油基-1，3-二氨基丙烷、3-牛油烷基-1，3-六氫嘧啶、N-牛油烷基二亞丙基三胺、N-牛油烷基三亞丙基四胺及其混合物，且所述二羧酸選自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸及其混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R15和R20各自獨立地選自C12-C18烷基、甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基烷基、和C13-C15混合烷基、十二基烷基、十八基烷基、油基烷基、椰油烷基、大豆油烷基、牛油烷基、氫化牛油烷基和含有酯或酰胺官能的C12-C18烷基；以及n為整數(shù)2-3。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R16、R17、R18、R19獨立地選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基-烷基、和C12-C18混合烷基；以及n為整數(shù)2-3。
17.一種包含根據(jù)權(quán)利要求15的化合物的粘度改性劑。
18.一種包含根據(jù)權(quán)利要求16的化合物的粘度改性劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R15和R20各自獨立地選自C12-C18烷基、甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基-烷基、和C12-C18混合烷基以及含有酯或酰胺官能的C12-C18烷基；以及n為整數(shù)5-8。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R16、R17、R18、R19獨立地選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基-烷基、和C12-C18混合烷基；以及n為整數(shù)5-8。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中R15和R20各自獨立地選自C12-C18烷基、甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基-烷基、和C12-C18混合烷基以及含有酯或酰胺官能的C12-C18烷基；以及n為整數(shù)2-20。
22.一種包含根據(jù)權(quán)利要求21的化合物的礦石浮選助劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的礦石浮選助劑，其中在所述化合物中，R15和R20各自獨立地選自C12-C18烷基、和C12-C18鏈烯基、以及含有酯或酰胺官能的C12-C18烷基；R16、R17、R18、R19為甲基；以及n為整數(shù)2-12。
24.一種包含根據(jù)權(quán)利要求23的化合物的鈣礦石浮選助劑。
25.一種制備通式IV的化合物的方法 其中R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27和R28相同或不同且選自直鏈或支鏈、取代或未取代C1-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵或其混合形式；且其中x和y各自獨立地為整數(shù)1-20，n為1-20且Z-為陰離子，所述方法包括多氨基烷基化合物與多當(dāng)量的烷基或鏈烯基醛或醇化合物的反應(yīng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述二氨基烷基化合物是下式的化合物H2N-(CH2)n-NH2且所述醛或醇化合物選自甲基、乙基、丙基、2-乙基己基、壬基-烷基、C12-C18混合烷基或其混合形式以及n為整數(shù)1-5。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中所述二氨基烷基化合物是六亞甲基二胺。
28.式IV的化合物 其中R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27和R28相同或不同且選自直鏈或支鏈、取代或未取代C1-C22烷基或鏈烯基，其中所述烷基或鏈烯基任選含有至少一個酯鍵、至少一個酰胺鍵或其混合形式；以及其中x和y各自獨立地為整數(shù)1-20，n大于1且Z-為陰離子。
29.一種表面活性劑組合物，包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的化合物和至少一種常規(guī)表面活性劑。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的組合物，其中所述常規(guī)表面活性劑是單季銨化合物。
31.一種表面活性劑組合物，包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求28的化合物和至少一種常規(guī)表面活性劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的組合物，其中所述常規(guī)表面活性劑是單季銨化合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了通式I、II或III的化合物，其中R
文檔編號B01F17/22GK1346395SQ99815940
公開日2002年4月24日 申請日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月31日
發(fā)明者S·B·默維斯, D·斯泰肯, P·J·斯佩蘭, H·周 申請人:阿克佐諾貝爾公司