[发明专利]一种三正丁基膦类季鏻盐的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成领域，特别是涉及一种三正丁基膦类季鏻盐的合成方法。

背景技术

三丁基膦类季鏻盐，如三丁基十二烷基氯化鏻、三丁基十二烷基溴化鏻、三丁基十四烷基氯化鏻、三丁基十四烷基溴化鏻、三丁基十六烷基氯化鏻、三丁基十六烷基溴化鏻等作为新一代阳离子季鏻盐类杀菌剂具有高效、快速、广谱、宽pH值范围、低发泡、对环境及鱼类低毒、易降解及使用方便等优点，目前广泛应用于工业循环冷却水系统、油田注水系统、冷凝水系统、工业清洗用水系统中的微生物杀灭、抑制微生物繁殖和生物污垢处理。

目前合成三丁基膦类季鏻盐的方法主要是三丁基膦与卤代烷烃直接加热反应制备（Journal of Moleculer Catalysis A: Chemical, 256(1-2),295-300;2006）。而三丁基膦则主要通过格式试剂法、磷化氢加成法（CN1069029）等方法制备。专利CN200310100174公开了由卤代烃和镁制备格氏试剂，然后进一步与卤代烷烃反应制备季鏻盐的方法。该方法的不足主要是操作繁琐，需要进过降温、水解、分液等方法，费时费力；更值得注意的是三丁基膦对空气敏感氧化、具有让人反感的臭味等自身特点，分步操作不利于控制副反应，也不符合日益严格的环保安全生产要求，从而造成此条路径大大受限。专利CN102268039A 是在上述专利的缺点上提出改进，采用“一锅法”制备三丁基膦类季鏻盐，进一步提高了生产效率，但缺点是生产过程中使用乙醚和苯类的混合溶剂。乙醚沸点低、毒性大，从安全角度考虑根本无法适合工业生产，且混合溶剂需要进行分离回收，不利于溶剂的回收套用，生产成本过高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种三正丁基膦类季鏻盐的合成方法，采用单一高沸点溶剂“一锅法”工艺能提高生产效率，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种三正丁基膦类季鏻盐的合成方法，包括步骤为：（1）在正丁醚作为溶剂的条件下，1-卤代丁烷与镁屑反应制备得到格氏试剂；（2）将所述格氏试剂与三氯化磷发生取代反应得到三正丁基膦，再加入卤代烷烃反应合成季鏻盐，后处理得到三正丁基膦类季磷盐。

所述三正丁基膦类季鏻盐的合成方法的合成路线为： 。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中所述1-卤代丁烷为1-氯代丁烷、1-溴代丁烷、1-碘代丁烷。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中所述卤代烷烃的结构式为CH₃(CH₂)_nX，其中n=10-17，X为Cl、Br、I。

在本发明一个较佳实施例中，反应结束后，正丁醚经过分液、片碱干燥和精馏后能继续用于三正丁基膦类季鏻盐的合成反应。

在本发明一个较佳实施例中，所述合成方法的具体步骤为：（1）在正丁醚作为溶剂的条件下，1-卤代丁烷与镁屑在无水无氧条件下反应制备得到格氏试剂；（2）将三氯化磷与正丁醚混合，滴加到所述格氏试剂中，得到三正丁基膦，所述得到的三正丁基膦混合液不经过水解和分离，直接加入卤代烷烃加热反应，合成季鏻盐，利用季鏻盐在有机溶剂和水中的分配原理来分离和提纯，得到三正丁基膦类季磷盐。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中所述格氏试剂的温度降至-40-0℃，所述滴加时间为1-2小时。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中滴加完毕后升温至60-100℃，反应1-3小时得到三正丁基膦。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中所述加入卤代烷烃后加热回流反应12-24小时，加热温度为140-160℃。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中加热反应后经过酸解、分液、除臭、蒸馏得到三正丁基膦类季磷盐。

在本发明一个较佳实施例中，所述酸解采用的酸性溶液为盐酸、硫酸、氯化铵溶液中的一种或多种；所述除臭采用的试剂为双氧水，所述双氧水的加入能除去反应中未反应的三丁基膦，避免膦臭的问题，进一步提高产品的品质。

本发明的有益效果是：与现有合成季鏻盐的路线相比，本发明简化了合成工艺、提高了反应收率、且单一高沸点溶剂回收简单、损失小，从而比现有收率80%左右有进一步提高，达到90%左右。总的来说，该合成工艺操作简单，成本低廉，收率高，纯度高，污染小，非常适合工业化生产。

具体实施方式