烷基二甲基胺混合物的製備方法
2023-05-19 06:09:36 1
專利名稱：烷基二甲基胺混合物的製備方法
技術領域：
本發明屬於有機化學領域，具體地說，涉及獲得純化的烷基二甲基胺的方法，該烷基二甲基胺是生產季銨化合物的原料，並可用於具有洗滌作用的消毒劑的製備。
背景技術：
已知的生產方法[1]是由C6～C20脂肪醇製備烷基二甲胺的兩段法，其中使C6～C20脂肪醇與氯化氫反應，然後在過量的二甲胺中進行胺化，其反應式為(1)(2)第一段氯化反應採用氯化鋅作催化劑，第二段的胺化反應則在過量的二甲胺中進行。反應時氯代烷與二甲胺的比例為1∶5～20。
在製備叔胺時，與主要化學反應同時進行的還有在上述兩階段產生的化學副反應，因此，如文獻[1]中指出的那樣，胺化階段需要用經純化過的組成為50％C12H25Cl和50％C14H29Cl的伯氯代烷混合物。
第二種已知的製備烷基二甲基胺的方法是在加熱條件下用氣相氯化氫對伯脂肪醇進行氯化反應，然後將氯化產物在加溫、加壓條件下進行胺化，對應於反應(1)和(2)，上述烷基為C12～C20烷基。作為原料可以使用一種或多種伯脂肪醇，在140～190℃下，在有叔胺的條件下進行氯化反應。叔胺可由一種或多種含C12～C20烷基的胺組成。若脂肪醇的烷基為C15～C20烷基，叔胺的用量為醇的投料量的6～22％，若脂肪醇的烷基為C12～C14烷基，則叔胺的用量為醇的投料量的8～30％。
胺化反應在150～155℃、壓力16大氣壓條件下進行。這種製備方式可以省去為除去氯化鋅而需對叔胺產物進行多次洗滌的步驟。
為了獲得質量較好的烷基二甲基胺，每個反應階段都需要進行附加的純化步驟，如文獻[2]所述，其中在過量的二甲胺水溶液中進行純化後的氯代烷的胺化反應，而且在胺化反應後需要除去二甲基胺鹽、二甲基胺本身和水，還要脫除產物帶有的其它不屬於目的產物但又會汙染最終產物烷基二甲基胺的烷胺，以便使目的產物的顏色變清。
已知的叔胺純化方法是以蒸餾和減壓蒸餾為主。在文獻[3]中描述了從叔胺中脫除伯胺及季銨的方法。文獻[4]則敘述了使叔胺及2-乙基己醛的共沸物與其它有機物相分離。文獻[3]則採用一元醛處理叔胺水溶液再加上蒸餾或減壓蒸餾進行純化。所有上述方法的共同缺點是目的產物純度都不夠高。文獻[4，5]則指出，為獲得純的叔胺，還需要進行共沸物的分離或再加入一元醛以分離出叔胺。這些措施均會導致工藝的複雜化。
最接近本發明的文獻[6]提出的方法是將含有叔胺的原料混合物在液相於升高的溫度下通過減壓蒸餾分離。此法的缺點是需要第二個脫除三甲基胺的純化階段和不能完全從目的產物中脫除低分子量的伯胺及叔胺。
所有上述方法的共同缺點是不能獲得經過提純的由兩種給定組分組成的窄餾分的叔胺混合物。
在純化烷基為C6～C25烷基的廣泛範圍的叔胺混合物以獲得僅含有一定比例的例如十二烷基和十四烷基兩種烷基的窄餾分的叔胺時，需採用包括大量中間過程的工藝。首先要分別獲得純度足夠的十二烷基叔胺及十四烷基叔胺，然後將它們製成混合物，後者本身就是很複雜的過程，需要分別進行許多工藝操作，能耗也較大。下面列出為獲得每種叔胺所需的作業和物理-化學過程1.脂肪醇的精餾 2.製備氯代烷 3.純化氯代烷 4.氯代烷的胺化以獲得烷基胺 5.二甲基胺的回收 6.叔胺的製備 7.按一定比例將十二叔胺及十四叔胺混合發明內容本發明要解決的問題是製備經過純化的主要組分為十二烷基二甲基胺及十四烷基二甲基胺的烷基二甲基胺混合物，減少純化過程中的作業項目，從而降低能耗和目的產物價格，並保證混合物中的十二烷基二甲基胺和十四烷基二甲基胺為給定的比例。
本發明提供的可調整十二烷基二甲基胺和十四烷基二甲基胺比例並經過純化的烷基二甲基胺混合物的製備方法中，推薦通過原料混合物的精餾過程，把從原始叔胺混合物中脫除二烷基胺、烷烴、氯代烷及不屬於目的產物餾分的烷基二烷基胺及其它雜質的純化過程與製備十二烷基二甲基胺與十四烷基二甲基胺比例一定的叔胺混合物的過程結合起來。
這個方法是通過組織精餾過程的溫度條件和向精餾塔提供所需的回流量來達到的。在保持本純化方法工藝參數一定的情況下，出人意料地發現由二甲基胺、烷基氯化物及烷基胺的輕餾分構成的雜質可完全分離並被攜帶走，而不在水冷的分餾器中冷凝。與此同時，重餾分的雜質則聚積在釜底的蒸餾殘餘物中。這樣，在精餾塔的塔板上就剩下了兩個餾分十二烷基二甲基胺和十四烷基二甲基胺，它們在最終產物中的比例可通過選擇塔的回流量來調節，並在需要的時候，用重複的精餾過程來達到所需的十二烷基二甲基胺與十四烷基二甲基胺的比例。
在加溫條件下，通過蒸餾原始的液體叔胺混合物的方法製備純化的烷基二甲基胺混合物是在以下情況下達到的以直餾叔胺混合物或工業叔胺混合物為原料，控制精餾塔頂部塔板溫度約為80～130℃，塔釜溫度約為130～310℃，精餾過程可在常壓或低於常壓(0.1～1kPa)下進行，精餾塔噴淋的回流量為0～100％，採取剩餘回流部分作為成品。
直餾叔胺混合物或工業叔胺是價廉易得的原料，採用它們可以提高過程的經濟性，降低目的產物的成本。
頂部塔板的溫度範圍約為80～130℃，它是從成品中脫除低沸點餾分的必須條件，後者在低於80℃時不會蒸發，從而增加了目的產物中的雜質含量。溫度高於約130℃時，目的產物十二烷基二甲基胺及十四烷基二甲基胺開始蒸發，結果使產品收率降低。
釜內溫度範圍約為130～310℃是蒸發所需叔胺混合物量的最佳條件。低於130℃時，原始混合物的必要蒸發量不夠，需要採用深度減壓蒸餾，導致所用設備構造複雜化。溫度高於310℃時，目的產物收率變化不大，但用於蒸發混合物的能耗增加，還會引起原始混合物組分的膠質化、熱解和熱降解。
如上所述，本發明的方法可在常壓或減壓(0.1～1.0kPa)條件下進行。對於製備純化的烷基二甲基胺混合物來說，此壓力範圍是最優的。壓力低於0.1kPa時，達到所述高真空度需要一些輔助手段，從而使該方法的工藝流程複雜化。
為調節產品混合物中的十二烷基二甲基胺和十四烷基二甲基胺的比例，需要在0到100％的範圍內改變供給噴淋的回流量，餘下的回流量可作為成品導出。當對精餾塔噴淋供給的回流比為100％時，目的產物中的十二烷基二甲基胺量最大，十四烷基二甲基胺含量很小，這時其它雜質含量不大於1％。若將塔頂回流百分之百的作為目的產物取出，則其中十四烷基二甲基胺的含量最大，因為此時不發生產物被十二烷基二甲基胺富集的問題。這種情況下精餾塔實際是在蒸餾的條件下運行。具有實際意義的操作條件是部分回流返回精餾塔噴淋，剩餘部分則作為目的產物取出。具體的返回精餾塔噴淋的回流量和目的產物取出量則需根據原始叔胺混合物的組成、溫度條件、塔板數多少等憑經驗來確定。為進行此方法所用精餾塔的塔板數不大於7塊，塔板數多則塔高增加，對方法並不有利，因為它對目的產物的收率及純度並無多大影響。
具體實施例方式
為實現本發明的方法採用了帶有真空保溫套的精餾塔，設備安裝之後啟動真空泵，在真空度達到0.1～1.0kPa或相當於0.75～7.5mmHg柱時，檢查設備的氣密性。在整個系統氣密性無問題後，向蒸餾釜內加入工業叔胺混合物(黃色渾濁的液體)至釜容量的2/3。在向分餾塔及接收器的冷卻系統供水後，啟動真空泵至系統達到所需的真空度，然後開始加熱蒸餾釜。
在工作過程中，要對蒸餾釜中液體溫度、塔頂塔板溫度進行監控及調節。為避免釜內液體過熱，釜外面加熱器溫度的精確度應達到±0.5℃，測量系統真空度的儀表的精確度應為±0.1kPa。在精餾塔釜內液體溫度達到沸點且塔頂塔板溫度也已穩定後，開始接收精餾的叔胺混合物。
考慮到原始混合物含有碳鏈長度不同的組分，所以接收產物時溫度的變化範圍應不大於20～30℃。當被接收的液體的體積急驟減少時，應停止此過程，然後改換接收容器，且在某些情況下，要接收第二個沸點較高的餾分。
表1提供了在不同精餾條件下實現本發明方法的實例及純化後的叔胺混合物的分析結果。
由表1數據可見，本發明可以獲得由十二烷基二甲基胺及十四烷基二甲基胺組成的經過純化的叔胺混合物，其雜質含量不大於11質量％，且不含聚積在蒸餾殘餘物中的碳原子數為C16和C16以上的烷基二甲基胺重餾分。十二烷基二甲基胺和十四烷基二甲基胺的比例可以通過改變供給塔噴淋的回流量及作為成品的回收量或再進行一次精餾來調節。但是，即使對原始叔胺混合物僅進行一次精餾，就可得到純度可以接受的目的產物，後者可用於製備消毒劑、洗滌劑、抗菌劑、防腐劑和其它以烷基二甲基苄基氯化銨為基礎的製備物。
本發明能夠採用價廉易得的原料通過簡便經濟的方法製備純化的烷基二甲基胺混合物。
表1
參考文獻1.俄國發明證書No.2108321，國際分類C07C211/08，C07C209/08，1998年4月10日2.俄國發明證書No.2051897，國際分類C07C211/08，1996年1月10日3.美國專利5481037，國際分類C07C209/84，209/86，1996年1月2日4.美國專利5177267，國際分類C07C45/82，1993年1月5日5.美國專利6353138，國際分類C07C209/84，2002年3月5日6.美國專利5902903，國際分類C07C209/84，1999年5月11日
權利要求
1.一種製備純化的主要含十四烷基二甲基胺及/或十二烷基二甲基胺的烷基二甲基胺混合物的方法，其特特徵在於，在常壓或減壓下對工業叔胺混合物進行精餾，精餾條件是精餾塔頂塔板溫度為80～130℃，精餾塔釜溫度為130～310℃。
2.如權利要求1所述的方法，其特特徵在於，精餾是在塔壓為0.1～1.0kPa下進行的。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特特徵在於，部分回流用於精餾塔頂噴淋。
4.如權利要求3所述的方法，其特特徵在於，用於精餾塔噴淋的回流量的改變範圍可達100％。
全文摘要
本發明屬於有機化學領域，具體涉及用於消毒劑、洗滌劑、抗菌劑、防腐劑及日用化學品生產所需原料的製備。直餾的叔胺混合物或工業叔胺混合物在常壓或真空下(0.1～1.0kPa)進行精餾。精餾塔頂塔板溫度約為80～130℃，精餾塔釜溫度約為130～310℃。以回流量的0～100％供給精餾塔噴淋，回流的剩餘部分可作為目的產物取出。得到的純化叔胺混合物由十二烷基二甲基胺及十四烷基二甲基胺組成，其雜質含量在沒有含C
文檔編號C07C209/84GK1646474SQ03809056
公開日2005年7月27日 申請日期2003年7月2日 優先權日2002年7月3日
發明者列昂尼德·曼科維奇, 維亞切斯拉夫·伊萬諾維奇·佐託夫 申請人:納德銷售公司