專利名稱：一種金剛烷基羥乙基季銨鹽及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金剛烷基羥乙基季銨鹽及其制備方法。
背景技術(shù)：
季銨鹽化合物是一類非常重要的精細(xì)化學(xué)品，其性質(zhì)不受pH變化的影B向，可作 為洗滌劑、殺菌劑、抗靜電劑、柔軟劑、模板劑的主要成分，在日用化學(xué)品、汽車、紡織、電 子、石油開采、生物醫(yī)學(xué)、制藥、新材料制備等領(lǐng)域有廣泛而重要的用途。帶有羥乙基的季 銨鹽親水性增強(qiáng)，表面活性高，具有獨(dú)特性能，引起普遍興趣，CN101381318A提供了一種 在始終保持微波連續(xù)作用的回流反應(yīng)過(guò)程中，合成十二烷基甲基二羥乙基溴化銨的方法， CN101165045提出了一種雙烷基甲基羥乙基季銨鹽及其合成方法，這種雙烷基甲基羥乙基 季銨鹽具有優(yōu)良的生物降解性、生態(tài)毒性低、環(huán)境相容性好。US7， 282， 471提出含有羥乙基 基團(tuán)的季銨鹽或雙子季銨鹽，作為個(gè)人護(hù)理用品中的重要組成成分，有著極其優(yōu)異的特殊 性能。本發(fā)明提出了一種疏水鏈含高剛性金剛烷基團(tuán)的羥乙基季銨鹽及其合成方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金剛烷基羥乙基季銨鹽及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 本發(fā)明所涉及的金剛烷基羥乙基季銨鹽，其結(jié)構(gòu)式如下
<formula>formula see original document page 3</formula> 本發(fā)明所涉及的金剛烷基羥乙基季銨鹽的制備方法步驟如下 將金剛烷基二甲基叔胺溶于有機(jī)溶劑中，在攪拌的條件下控制反應(yīng)溫度在3(TC 60°C ，于0. 5 3小時(shí)內(nèi)緩慢滴加季銨化試劑，然后升溫至65°C ll(TC ，反應(yīng)20 120小 時(shí)后，減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，再用丙酮_無(wú)水乙醇混合溶劑重結(jié)晶，即得到金剛烷基羥乙 基季銨鹽的白色晶狀產(chǎn)物。 如上所述的有機(jī)溶劑為含1 5個(gè)碳原子的低碳醇。
所述的季銨化試劑為氯乙醇。
所述的金剛烷基二甲基叔胺與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為i : i i : io。
所述的金剛烷基二甲基叔胺與季銨化試劑的摩爾比為i : i i : 5。
所述的丙酮-無(wú)水乙醇混合溶劑中丙酮與無(wú)水乙醇體積比為i : i。 本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明以金剛烷基二甲基叔胺和季銨化試劑為原料合成金剛烷基羥乙基季銨鹽。本發(fā)明合成工藝路線簡(jiǎn)單，操作方便，條件溫和易于現(xiàn)實(shí)，所得產(chǎn)物純度高。將具有獨(dú)特剛 性對(duì)稱籠狀分子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異理化性能的金剛烷基團(tuán)引入含羥乙基季銨鹽中，在表面活性 劑、抗病毒劑、新型功能材料、催化劑等技術(shù)領(lǐng)域具有潛在的廣闊應(yīng)用前景。


圖1是目標(biāo)產(chǎn)物金剛烷基羥乙基季銨鹽的紅外光譜圖。
圖2是目標(biāo)產(chǎn)物金剛烷基羥乙基季銨鹽的力NMR譜圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步的具體說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些 實(shí)施例。 實(shí)施例1 向裝有回流冷凝管的500mL三口燒瓶中加入17. 9g金剛烷基二甲基叔胺，150mL無(wú) 水乙醇，攪拌狀態(tài)下加熱到60°C ， 2小時(shí)內(nèi)加入16g氯乙醇，然后升溫至78°C ，反應(yīng)84小時(shí)， 減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，再用體積比為l : i的丙酮-無(wú)水乙醇混合溶劑重結(jié)晶，即得到金 剛烷基羥乙基季銨鹽的白色晶狀產(chǎn)物，收率53 % 。
IR(KBr，cm—0 :3236， 3029， 2913， 2855， 1453， 1105 力NMR(CDCl3，400MHz， S卯m) : 1. 627—1. 701 (m， 6H， 3CH2) ， 2. 058—2. 065 (d， 6H， 3CH2) ，2. 330(s，3H，3CH) ，3. 166 (s， 6H， 2CH3) ， 3. 499—3. 523(t，2H， CH2) ，4. 152(s，2H， CH2)， 4. 713(s，1H， OH).
實(shí)施例2 向裝有回流冷凝管的1000mL三口燒瓶中加入17. 9g金剛烷基二甲基叔胺，220mL 甲醇，邊攪拌邊加熱，先于30°C，0. 5小時(shí)內(nèi)加入40g氯乙醇，然后升溫至65t:，反應(yīng)120小 時(shí)后，減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，再用體積比為1 : 1的丙酮-無(wú)水乙醇混合溶劑重結(jié)晶，即 得到金剛烷基羥乙基季銨鹽的白色晶狀產(chǎn)物，收率52%。
實(shí)施例3 向裝有回流冷凝管的150mL三口燒瓶中加入17. 9g金剛烷基二甲基叔胺，22mL正 戊醇，邊攪拌邊加熱，先于60°C ， 3小時(shí)內(nèi)加入8g氯乙醇，然后升溫至95°C ，反應(yīng)20小時(shí)后， 減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，再用體積比為l : i的丙酮-無(wú)水乙醇混合溶劑重結(jié)晶，即得到金 剛烷基羥乙基季銨鹽的白色晶狀產(chǎn)物，收率48%。
實(shí)施例4 向裝有回流冷凝管的250mL三口燒瓶中加入17.9g金剛烷基二甲基叔胺，110mL異 丙醇，邊攪拌邊加熱，先于50°C ， 2小時(shí)內(nèi)加入24g氯乙醇，然后升溫至80°C ，反應(yīng)50小時(shí) 后，減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，再用體積比為1 : 1的丙酮-無(wú)水乙醇混合溶劑重結(jié)晶，即得 到金剛烷基羥乙基季銨鹽的白色晶狀產(chǎn)物，收率51 % 。
實(shí)施例5 向裝有回流冷凝管的500mL三口燒瓶中加入17. 9g金剛烷基二甲基叔胺，100mL無(wú) 水乙醇，邊攪拌邊加熱，先于50°C，2. 5小時(shí)內(nèi)加入16g氯乙醇，然后升溫至7(TC，反應(yīng)120 小時(shí)后，減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，再用體積比為1 : 1的丙酮-無(wú)水乙醇混合溶劑重結(jié)晶，
4即得到金剛烷基羥乙基季銨鹽的白色晶狀產(chǎn)物，收率52%。
分析測(cè)試 目標(biāo)產(chǎn)物金剛烷基羥乙基季銨鹽采用FTIR和^ NMR進(jìn)行了分析
紅外光譜法(FTIR)分析 樣品制備采用KBr壓片法制備，樣品在NICOLET 380型紅外分光光度計(jì)上進(jìn)行分 析。具體是，樣品在真空烘箱中5(TC下烘干10小時(shí)，取少量樣品用KBr壓片，經(jīng)紅外光譜法 (FTIR)分析，如圖l所示。樣品在3236cm—1出現(xiàn)羥基(_0H)的特征吸收峰，3029cm—1為+N_CH3的C_H伸縮振 動(dòng)峰，金剛烷骨架亞甲基C-H振動(dòng)吸收峰在2855cm—S而在2913cm—1處的吸收峰歸屬為金剛 烷上橋頭碳C-H振動(dòng)吸收峰，連接到K的亞甲基的彎曲振動(dòng)在1453cm—1處。上述分析表明 所合成樣品為金剛烷基羥乙基季銨鹽。力NMR譜圖分析可進(jìn)一步確證。
核磁分析 樣品采用德國(guó)Bruker 400MHz超導(dǎo)核磁共振儀，溶劑為氖代氯仿。樣品在真空烘 箱中5(TC下烘干10小時(shí)，溶于氖代氯仿中進(jìn)行分析。 化學(xué)位移1. 627-1. 701的峰對(duì)應(yīng)于金剛烷亞甲基的質(zhì)子峰，而靠近N原子的金剛 烷亞甲基的質(zhì)子峰由于產(chǎn)生去屏蔽作用向低場(chǎng)位移，其峰在2. 058-2. 065 ;化學(xué)位移2. 330 的峰對(duì)應(yīng)于金剛烷的橋頭氫；3. 166的峰對(duì)應(yīng)與兩個(gè)連接N原子的甲基的質(zhì)子峰，由于發(fā)生 去屏蔽作用，吸收峰向低場(chǎng)位移；化學(xué)位移4. 152的峰對(duì)應(yīng)于羥乙基中連接N原子的亞甲基 氫，由于發(fā)生去屏蔽作用發(fā)生低場(chǎng)位移；在3. 499-3. 523處的質(zhì)子峰歸屬與羥乙基中遠(yuǎn)離N 原子的亞甲基氫；羥基的質(zhì)子峰化學(xué)位移在4. 713 ;化學(xué)位移為7. 286處的峰為氖代氯仿的 溶劑峰。 綜合紅外和核磁共振分析結(jié)果，可確定采用本發(fā)明提供的方法生成金剛烷基羥乙 基季銨鹽。
權(quán)利要求
一種金剛烷基羥乙基季銨鹽，其特征在于所述金剛烷基羥乙基季銨鹽的結(jié)構(gòu)式如下F2009102141145C00011.tif
2. —種權(quán)利要求1所述的金剛烷基羥乙基季銨鹽的制備方法，其特征在于該制備方法 步驟如下將金剛烷基二甲基叔胺溶于有機(jī)溶劑中，在攪拌的條件下控制反應(yīng)溫度在3(TC 60°C，于0. 5 3小時(shí)內(nèi)緩慢滴加季銨化試劑，然后升溫至65°C 95°C，反應(yīng)20 120小 時(shí)后，減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，再用丙酮_無(wú)水乙醇混合溶劑重結(jié)晶，即得到金剛烷基羥乙 基季銨鹽的白色晶狀產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為含1 5個(gè)碳原 子的低碳醇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的季銨化試劑為氯乙醇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的金剛烷基二甲基叔胺與有機(jī) 溶劑的質(zhì)量比為l : 1 1 : 10。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的金剛烷基二甲基叔胺與季銨化試劑的摩爾比為i : i i : 5。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的丙酮-無(wú)水乙醇混合溶劑中丙酮與無(wú)水乙醇體積比為i : i。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金剛烷基羥乙基季銨鹽及其制備方法，這種金剛烷基羥乙基季銨鹽的結(jié)構(gòu)式如下本發(fā)明以金剛烷基二甲基叔胺為主要起始原料，通過(guò)季銨化反應(yīng)、減壓蒸餾、重結(jié)晶等步驟可制備金剛烷基羥乙基季銨鹽；本發(fā)明合成工藝路線簡(jiǎn)單，操作方便，條件溫和易于實(shí)現(xiàn)，所得產(chǎn)物純度高、親水性強(qiáng)、表面活性高，這種金剛烷基羥乙基季銨鹽在微電子、生物醫(yī)學(xué)、制藥、納米材料等高新技術(shù)領(lǐng)域具有潛在用途。
文檔編號(hào)C07C215/08GK101735078SQ20091021411
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者關(guān)念云, 劉卅, 孫保興, 朱樂(lè)杰, 郭建維 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)