专利名称：一种高纯度季铵碱的合成方法
技术领域：
本发明涉及高纯度季铵碱的生产方法，特别是涉及一种通过季铵盐与无机碱在相对稳定的有机溶剂中制备季铵碱的方法。
背景技术：
季铵碱以其在水和醇类有机溶解性和非常强的碱性，在有机硅合成、电子材料制备、以及有机合成反应获得广泛应用。已知的季铵碱的生产方法均以相应的季铵盐为原料，采用化学反应过程来制备。具体包括(1)碘化季铵盐在升温的条件下与氧化银反应，制备季铵碱。如，三甲胺与碘甲烷反应生产四甲基碘化铵，后者在氧化银和水的作用下发生碘-氢氧根互换生成相应的季铵碱和碘化银沉淀。该法采用了较贵的含银、碘的原料，给降低产品成本带来难度。
(2)采用类似电解氯化钠水溶液制备氢氧化钠的方法，电解季铵盐水溶液来制备季铵碱。卤阴离子在阳极失电子被氧化成为卤素单质水溶剂在阴极被还原，产生氢气和氢氧根负离子。后者与四烷基铵根配对成为季铵碱。该法有副产物形成而影响产品的纯度。
(3)采用烷醇碱金属试剂与季铵盐在低炭醇溶剂中反应，再进一步水解生成季铵碱的醇溶液。由于碱金属较贵，且运输不方便，该法的实施有一定的局限性。
(4)采用经过强碱处理过的离子交换树酯与季铵盐交换阴离子来制备季铵碱。
上述合成季铵碱的方法原材料成本较高、生产过程较繁琐。目前还没有与本发明相同方法在生产实际中应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种以低成本原材料生产高纯度季铵碱的有效方法。采用本发明的方法生产季铵碱，原料的转化率高，产品收率高、纯度高几乎无废弃物、无环境污染；同时获得高纯度的无机盐副产品。
本发明是通过如下技术方案得以实现的将通式为R1R2R3R4N+X-的季铵盐溶解在烷基醇(甲醇或乙醇)溶剂中，加入略微大于一个当量的无机碱进行化学反应，获得大量固体沉淀物，反应释放大量热能。将获得的混合物进行固、液分离，获得洁白的固体副产物和无色液体产品，后者即为季铵碱在烷基醇中的溶液。
副产物的处理与纯化将上述获得的固体副产物悬浮在烷基醇溶剂中，用酸(酸根与参与合成反应的季铵盐中的阴离子相同)中和至中性。然后，进行固、液分离，获得白色无机盐固体；同时产生出来的酸性烷基醇悬浮液由无机碱(与合成反应用的相同)中和至中性，再进行固、液分离。
季铵盐通式中的X为“未知物”，X阴离子可以是卤素离子、硫酸氢根、硫酸根、磷酸氢根、磷酸根、碳酸氢根、碳酸根、硝酸根、醋酸根、硼酸根、氟硼酸根、氢氰酸根、氯酸根、高氯酸根、碘酸根、高碘酸根、高猛酸根、猛酸根、钼酸根、次硫酸根、亚硫酸根、过硫酸根、连二硫酸根、氢硫酸根、焦硫酸根、氟硅酸根、硅酸根等。
上述获得的季铵碱的烷基醇溶液经过相应的工艺处理分别获得季铵碱醇溶液、固体季铵碱水合物、季铵碱水溶液。
季铵碱醇溶液的制备将季铵碱在烷基醇中的溶液进行稀释或浓缩后即可达到需要的产品浓度，即为季铵碱醇溶液产品。
固体季铵碱水合物的制备向季铵碱在烷基醇中的溶液中加入与相应季铵碱水合分子数相当量的水，然后在减压下进行溶剂蒸发至无烷基醇为止，即可获得季铵碱水合物产品。
季铵碱水溶液的制备向季铵碱在烷基醇中的溶液加入一定量的水，然后在减压下进行溶剂蒸发至无烷基醇为止，再加入适当量的水稀释至需要的浓度。
本发明提供的季铵碱生产工艺具有生产成本低、产品纯度高、产品收率高、有利于环保等特点，是工业化生产季铵碱产品的优越方法。
本发明无附图
具体实施方式
实施例1四甲基氢氧化铵甲醇溶液的制备技术配方成 分数量四甲基氯化铵 1015克氢氧化钠(96％)371克甲醇 3.2升合成方法向一个5升三口圆底烧瓶内加入1015克四甲基氯化铵固体和3.2升甲醇，搅拌混合均匀，获得无色均相透明溶液。缓慢加入371克、96％纯度的氢氧化钠固体，常温搅拌1～2小时。然后在氮气保护下进行过滤分离。分离出固体副产物和季铵碱母液。母液进一步用甲醇溶剂稀释即可获得四甲基氢氧化铵甲醇溶液产品。固体副产物在1升甲醇溶剂中搅拌，用浓盐酸中和，过滤分离。
实施例2四甲基氢氧化铵水合物制备技术配方成 分 数量四甲基氯化铵 1015克氢氧化钠(96％) 371克甲醇 3.2升水 834克合成方法向一个5升三口圆底烧瓶内加入1015克四甲基氯化铵固体和3.2升甲醇，搅拌混合均匀，获得无色均相透明溶液。缓慢加入371克、96％纯度的氢氧化钠固体，常温搅拌1～2小时。然后在氮气保护下进行过滤分离。分离出固体副产物和季铵碱母液，然后在母液内加入834克水，然后在1～150Hg真空条件下进行溶剂蒸发，即在减压下进行甲醇溶剂的蒸发，获得结晶状或白色固体季铵碱。包装存储。固体副产物在1升甲醇溶剂中搅拌，用浓盐酸中和，过滤分离。
实施例3四甲基氢氧化铵水溶液制备技术配方成 分 数量四甲基氯化铵 1015克氢氧化钠(96％) 371克甲醇 3.2升水 834克合成方法向一个5升三口圆底烧瓶内加入1015克四甲基氯化铵固体和3.2升甲醇，搅拌混合均匀，获得无色均相透明溶液。缓慢加入371克、96％纯度的氢氧化钠固体，常温搅拌1～2小时。然后在氮气保护下进行过滤分离。分离出固体副产物和季铵碱母液，然后在母液内加入834克水，然后在1～150Hg真空条件下进行溶剂蒸发，即在减压下进行甲醇溶剂的蒸发，获得结晶状或白色固体季铵碱。加入水稀释至需要的浓度。例如如果所需产品浓度为10％，而母液浓度为20％时，就在原溶液的基础上加入1倍的水稀释而获得10％浓度的产品。包装存储。固体副产物在1升甲醇溶剂中搅拌，用浓盐酸中和，过滤分离。
权利要求
1.一种高纯度季铵碱的合成方法，以季铵盐为主要原料，其特征在于技术配方成分 数量四甲基氯化铵 1015克氢氧化钠(96％) 371克甲醇 3.2升合成方法向一个三口圆底烧瓶内加入四甲基氯化铵固体和甲醇，搅拌混合均匀，获得无色均相透明溶液，缓慢加入96％纯度的氢氧化钠固体，常温搅拌1～2小时，然后在氮气保护下进行过滤分离，分离出固体副产物和季铵碱母液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所分离出的季铵碱母液用甲醇稀释，制得四甲基氢氧化锭醇溶液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所分离出的季铵碱母液内加入834克水，然后在1～150Hg真空条件下进行溶剂蒸发，即在减压下进行甲醇溶剂蒸发，制得结晶状或白色固体四甲基氢氧化铵水合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于分离出的季铵碱母液内加入834克水，然后在1～150Hg真空条件下进行溶剂蒸发，即在减压下进行甲醇溶剂蒸发，得到结晶状或白色固体季铵碱，然后再加水稀释至需要浓度的四甲基氢氧化铵水溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所涉及的分离出的固体副产物在1升甲醇中搅拌均匀，再用浓盐酸中和，再进行过滤分离。
全文摘要
一种高纯度季铵碱的合成方法，本发明涉及高纯度季铵碱的生产方法，特别是涉及一种通过季铵盐与无机碱在相对稳定的有机溶剂中制备季铵碱的方法。本发明提供的季铵碱的制备包括将季铵盐与无机碱在烷基醇溶剂中按一定比例和程序进行混合、化学反应、分离等工艺过程。采用本方法制备的季铵碱，原材料成本低，生产周期短，且收率高，几乎无废弃物，利于环保，经济效益显著。
文档编号C07C209/00GK1752067SQ20051004704
公开日2006年3月29日 申请日期2005年8月9日 优先权日2005年8月9日
发明者刘启波, 赵连臣, 徐广辉, 张大雷, 胡小宁 申请人:营口嘉合有机硅分子材料有限公司