[发明专利]一类四聚季铵盐的合成

说明书

技术领域

本发明涉及一类四聚季铵盐的合成，属于新型有机盐的开发应用领域。

背景技术

季铵盐是一类在工业生产和日常生活中具有重要作用的有机物。季铵盐可以做相转移催化剂，如苄基三乙基氯化铵(TEBA)、四丁基溴化铵等。短碳链的季铵盐有强烈的杀菌作用，如十二烷基三甲基氯化铵，十二/十四烷基苄基二甲基氯化铵等；长碳链的季铵盐是一类重要的表面活性剂，还可作为抗静电剂，柔软剂等。

季铵盐的应用性能与其结构特征密切相关。例为，当季铵盐作为杀菌剂时，主要是带正离子的季铵头基通过静电力结合在带负电的细菌体表面，聚集在细胞壁上，使细胞壁失去原来的生理活性，导致细菌生长受抑而死亡。在表面活性剂体系中，短链的季铵盐可以改变聚集体表面的电荷分布，起到调控聚集体形态与性能的作用。常见的季铵盐分子内通常只含一个季铵头基或两个季铵头基，同一分子内含更多季铵头基化合物则较少见到。我们合成系列新型结构的四聚季铵盐，分子内电荷更加集中，有望在杀菌剂配方、三次采油等领域有较强的实际应用价值，可拓展季铵盐的应用范围。

发明内容

本发明涉及一类四聚季铵盐的合成。用二溴代烷、三甲胺、四甲基胺为起始原料，主要包括不对称的季铵化反应和对称的季铵化反应。

新型结构低聚有机盐，结构式如下：

一种制备所述的一类四聚季铵盐的方法，以二溴代烷与三甲胺反应得到单边取代的季铵盐，得到的季铵盐再与四甲基叔胺反应得到目标产物，具体反应式如下：

N-m-N-m-N-m-N的合成路线：

溴代烷基三甲基溴化铵的合成步骤中，是以二溴代烷和三甲胺反应，二溴代烷和三甲胺的摩尔比为1～20∶1。

在合成目标产物的反应中，溴烷基三甲基溴化铵与四甲基叔胺的摩尔比为2～20∶1。

溴烷基三甲基溴化铵的合成步骤中，反应条件为常温下反应28小时，所用溶剂为乙腈、丙酮、乙醇等任一种溶剂或它们以任意比例混合的混合溶剂。

在合成目标产物的季铵化反应中，反应条件为80℃下反应40～60小时，所用溶剂为乙腈、丙酮、乙醇等任一种溶剂或它们以任意比例混合的混合溶剂。

本发明取得以下效果：

1.通过合理选择温度、溶剂、反应时间等条件，可获得极高纯度的四聚季铵盐。

2.在四聚盐/月桂酸钠复配体系中，少量四聚季铵盐可显著提高月桂酸钠溶液的表面活性，改善了体系的性能。

附图说明

图1为实施例产物N-3-N-3-N-3-N的核磁共振¹HNMR谱图。

图2为实施例产物N-4-N-4-N-4-N的核磁共振¹HNMR谱图。

图3为实施例产物N-6-N-6-N-6-N的核磁共振¹HNMR谱图。

图4为实施例产物N-m-N-m-N-m-N(m＝3，4，6)/月桂酸钠复合体系的表面张力曲线。

具体实施方式

实施例1

N-3-N-3-N-3-N的制备，其结构式如下：

(1)3-溴丙基三甲基溴化铵的合成

将1，3-二溴丙烷(89.0g，0.44mol)溶于300mL丙酮中，在冰箱中冷冻至0℃，加入三甲胺(20g，0.339mol)，在室温下封口搅拌24h，体系中有大量固体析出.反应结束后，抽滤得到白色固体。将此固体用丙酮洗涤3次，真空干燥后得终产品为白色粉末，即为3-溴丙基三甲基溴化铵。

(2)N-3-N-3-N-3-N的合成

将N，N，N’，N’-四甲基丙二胺(8.0g，0.06mol)，3-溴丙基三甲基溴化铵(33g，0.13mol)和100mL无水乙醇加入到250mL的茄形瓶中，在79℃反应20h。停止反应后，将混合物冷却到室温，此时有固体析出。经过抽滤得到淡黄色的粗产品。将得到的粗产品用无水甲醇和无水乙醇(混合比例为2∶1)混合溶剂重结晶两次，经过真空干燥后得到终产品，即为N-3-N-3-N-3-N。

图1为N-3-N-3-N-3-N的核磁谱图

¹H NMR(400MHz，D₂O)δ3.60-3.43(m，12H)，3.23(m，30H)，2.42(m，6H)。

实施例2

N-4-N-4-N-4-N的制备，结构式如下：

(1)4-溴丁基三甲基溴化铵的合成