[发明专利]一种甲基三丁基氯化铵制备方法

说明书

本发明涉及一种甲基三丁基氯化铵的制备技术。本发明的制造工艺是在反应釜中加入三丁胺盐酸盐、碳酸二甲酯和酸催化剂，反应温度100～170℃，反应时间6～24小时，冷却结晶，抽滤干燥，便可得到高纯度甲基三丁基氯化铵。本发明避免使用危险高毒原料如氯甲酸甲酯和氯甲烷，无需反复重结晶纯化，是一种安全环保、高收率低成本的甲基三丁基氯化铵的制备技术。

技术领域

本发明涉及一种季铵盐精细化学品的制备方法，具体涉及一种甲基三丁基氯化铵的制备技术。

背景技术

离子液体通常是指在室温附近呈液态的离子化合物，具有液程范围宽，优良的导电性和宽的电化学窗口，热力学稳定性高，蒸气压低，难挥发，低毒，难燃的特点，同时能较好地溶解绝大多数有机化合物、金属盐类和纤维素等生物大分子，被称为绿色溶剂。离子液体具有可设计性，其性质和功能性可以通过调节阴阳离子的结构和种类调节，因此是一种软功能材料。经过多年的发展，离子液体已不仅仅是一类绿色溶剂或催化剂，在电化学、材料化学、有机化学、高分子化学、分析化学、分离纯化技术等诸多学科都有相关研究，在清洁能源、资源环境、生物医药及航空航天等领域展现了良好的应用前景，成为极具吸引力的前沿领域。

一类重要的离子液体以季铵阳离子匹配各种阴离子构成，赋予离子液体不同的功能性。其中甲基三丁基铵阳离子是非常常见的阳离子组成，不同阴离子如OAc^-，BF₄^-,PF₆^-,TFSI^-等均可与它构成不同的离子液体。甲基三丁基氯化铵是制备这类离子液体的前体，通过阴离子交换反应，可以方便的制得相应的离子液体。因此，高纯度、低成本的甲基三丁基氯化铵的制备技术就变得非常重要了。

按现有方法，甲基三丁基氯化铵的合成方法有三种：

首先是三丁胺与碳酸二甲酯反应后用氯化氢中和。在这一技术路线中，由于三丁胺的化学惰性，三丁胺与碳酸二甲酯反应不完全，导致氯化氢中和后与剩余三丁胺生成铵盐而使产物不纯，需要反复重结晶，造成产率低，成本高。

第二种方法是三丁胺与氯甲酸甲酯反应。氯甲酸甲酯在一定温度下分解生成氯甲烷参与反应，但氯甲酸甲酯剧毒，易燃，有刺激性和较强的腐蚀性，属于危险化学品，因此并不是合适的甲基化原料。第三种方法是三丁胺与氯甲烷直接反应。这是目前最常用的方法，可以得到较高收率的产品。但氯甲烷同样属于危险化学品，同时它是气体，储运计量均不方便。而且在一定温度和溶剂下氯甲烷容易分解，使产品中含有一定量的三丁胺盐酸盐，给后续处理带来困难，无法得到高纯度的甲基三丁基氯化铵。

中国专利200510061094.4公开了碳酸二甲酯与铵盐为原料，在离子液体[Emim]Br催化剂作用下合成不同阴离子的季铵盐。催化剂与产品性质接近，难以分离。

中国专利200710008626.7对中国专利200510061094.4的方法做出重要改进，在无催化剂存在下以碳酸二甲酯与铵盐为原料直接合成不同阴离子的季铵盐，但反应不能完全进行到底，产品纯度无法达到要求。

综观上述甲基三丁基氯化铵制备方法，存在的问题包括：(1)需要使用危险、高毒原料如氯甲酸甲酯和氯甲烷，给生产过程带来风险；(2)反应过程中往往生成少量游离胺盐夹杂在产品中，使得产品纯度不高，需要通过重结晶操作提纯，操作繁琐且收率降低。

发明内容

本发明目的是客服现有技术的不足，提供一种安全环保、高收率、高纯度的一种甲基三丁基氯化铵制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

三丁胺盐酸盐在催化量酸的作用下，可以与碳酸二甲酯彻底反应，几乎定量得到甲基三丁基氯化铵，三丁胺盐酸盐残余量很小，因此无需重结晶精制即可得到高纯度甲基三丁基氯化铵产品。