[发明专利]一种含有双长链及苄基的叔胺和有机硅季铵盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，特别是涉及含双长链及苄基的叔胺和有机硅季铵盐及其制备方法。

技术背景

季铵盐是目前广泛应用的杀菌剂之一。而季铵盐的杀菌性能与其分子结构密切相关。大量研究结果表明，双长链的季铵盐的杀菌性能大于单长链；当碳链中碳原子数少于10或大于16时，季铵盐对细菌的杀伤力不大, 而碳原子数为14季铵盐的杀菌力最大；当季铵盐分子结构中含有苄基或其衍生物时其杀菌力大大增强，而其毒性却减小。(Garacia-Rsao A., et. al. A study of structure-activity relationships of quaternary ammonium salts. Anales de Quimica, Serie C: Quimica Organica y Bioquimica, 1981, 77(1): 12-18）

另外，有机硅季铵盐除了具有良好的表面活性和杀菌性能外，还具有独特的接枝性能而在农药、污水处理、纺织、日用化学品等领域得到了广泛的应用。有机硅季铵盐的杀菌性能与其中间体叔胺的分子结构密切相关。所以，合成含双长链和苄基的叔胺是制备高杀菌性能有机硅季铵盐的关键。

目前用于合成季铵盐表面活性剂中间体的叔胺的制备方法主要有以下几种：

方法一：以油脂或脂肪酸为原料制备烷基二甲基叔胺。该方法是通过油脂或脂肪酸依次经过酰胺化、催化腈基化和催化加氢等步骤首先合成出伯胺，再以伯胺为主要原料可通过采用刘卡特法、还原甲基法或脂肪腈加氢脱氨法等方法最终合成烷基二甲基叔胺。（美国专利US 3401203; US 4248801和US 4234509）

方法二：以脂肪醇为原料合成烷基二甲基叔胺。该方法是以脂肪醇为主要原料，可通过采用直接胺化一步法醇氯化法或硫酸酯化法等方法最终合成烷基二甲基叔胺。（E.J.Schwoegler,et al.Preparaction of certain amines [J]. Journal of the American Oil Chemists Society,1939,61:3499~3502）

方法三：由烷基伯胺催化加热脱氨或烷基腈经催化加成先制得双烷基仲胺，再还原甲基化制得双烷基甲基叔胺。（美国专利US 3444205）

在目前公开的文献和专利中，还未见合成同时含有两条长链烷基和苄基的叔胺的报道。而这种结构的叔胺引入有机硅基团所制得的有机硅季铵盐同时具有杀菌力强、接枝性广、低毒、环保等优良的性能。

发明内容

基于制备同时含有两条长链烷基和苄基的有机硅季铵盐还未见报道，本发明制备了同时含有双长链烷基和苄基的叔胺，再通过引入有机硅基团，制备出含有双长链烷基和苄基的新型有机硅季铵盐。

本发明涉及一类含有双长链和苄基（或其衍生物）有机硅季铵盐表面活性剂，其名称可统称为N,N-双烷基-N-苄基（或其衍生物）-N-硅烷卤化铵，其结构通式如下：

其中：R₁～R₅是H、卤素或碳原子数为1～2的直链烷基，R为烷基或芳香基，X为卤素，Y₁、Y₂、Y₃为烷基、烷氧基或氢，Y₁、Y₂、Y₃可相同亦可不同，但三者之中至少有1个是烷氧基，m、n为11～17。

本发明所述有机硅季铵盐的制备方法，是以含双长链及苄基的叔胺和卤代硅烷在相应溶剂及一定温度和搅拌条件下经季铵化反应和后处理得到目标产物，其反应式如下：

其中：R₁～R是H、卤素或碳原子数为1～2的直链烷基，R为烷基或芳香基，X为卤素，Y₁、Y₂、Y₃为烷基、烷氧基或氢，Y₁、Y₂、Y₃可相同亦可不同，但三者之中至少有1个是烷氧基，m、n为11～17。

本发明在上述有机硅季铵盐的制备方法中，由于该季铵化反应是SN2亲核取代反应，溶剂应选择极性较强、沸点较高又不与反应物作用的溶剂，溶剂可以是乙腈、甲醇、乙醇、二甲亚砜、乙二醇、二甲基甲酰胺、正丙醇、异丙醇、二氧六环和四氢呋喃中的一种或其中几种的混合物，溶剂的加入量为所加叔胺体积的2～4倍；反应温度为60～120℃；反应物卤代硅烷与叔胺的摩尔比是为1.0～1.3；反应时间为20～48小时。