专利名称：二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基][3-(三甲氧基硅烷)丙基]氯化铵的合成方法
技术领域：
本发明涉及硅烷的合成方法，更具体涉及一种二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙 基][3-(三甲氧基硅烷)丙基]氯化铵的合成方法，属于精细化工产品的合成。 二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基][3-(三甲氧基硅烷)丙基]氯化铵是一种 用途广泛的阳离子烃基硅烷(盐)，它具有良好的水溶性与稳定性。区别于氨烃基硅烷，在 水体系中不会发生NH2与Si-0H的内络合作用，从而保持最佳的偶联效果，同时具有高效 的表面活性，杀菌性和抗静电性。因为Si-OR的水解縮合反应，使其具有很强的表面活性， 广泛应用于织物表面的处理，如工作服，内衣，床单，鞋袜等[US 5073195 ;JP 57098578; JP 50028592]。与钛酸酯一起或单独作用于玻璃纤维表面时，不仅能提高其韧性和粘结 性，更能加强其静曲强度和冲击强度[US 5525677 ;CS 259292]。在掺有稀土元素的纳 米复合氧化物或粘土中加入该硅烷时，能增加其抗吸水性，有利于发光性质的研究[CN
1431255 ;CN 1200046 ;Zhou，Ningli，et. al. ，Studies on nanostructured polyurethane/ clayinterpenetrating polymer networks[J]. Materials Science Forum (2005)，
475-479]。混入聚脂中压制层板时，不仅能提高聚脂层压塑料的弯曲强度，还能提高其抗吸 水性，耐热性和黏接性[CS 191493]。此外，因为其高效的抗静电性，被大量应用于感光设备 和静电摄影技术中[DE 3330380 ;US 4407920 ;JP 57039416]。 有关该产品合成国内几乎没有报道，在国外有美国的道康宁[US 3884886,1975; DE 2050466,1971]做过这方面的工作。他们加入硫和卤化物作催化剂，在95。C下反应74h 得到产物。这种合成方法反应持续时间长，能耗多，经济效益不明显，不利于工业生产。 本发明的目的在于提供一种二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基][3-(三甲氧基 硅烷)丙基]氯化铵的有效合成方法。该合成方法操作简便，成本低，产率高，且回收液可 循环使用。 针对存在的问题，本发明从优化合成方法入手，简化工艺流程，来降低生产成本， 提高产品收率和质量。本发明中的合成条件易于控制，操作简便，合成反应时间短，无须催 化剂，摩尔收率高，反应副产物少，产品质量高且回收的溶剂和原料可循环使用，整个过程 无废水、废渣的产生，是典型的绿色化学合成。其步骤是 以甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯和Y-氯丙基三甲氧基硅烷为原料，添加一定的溶 剂和阻聚剂，通N2保护，加热搅拌下，在130 14(TC下反应3 6h。其中甲基丙烯酸二甲 胺基乙基酯、Y-氯丙基三甲氧基硅烷、溶剂和阻聚剂的反应摩尔比为l 1. 1 : 0.9 1.1 : 2 2. 5 : 0. 15 0.20。通N2保护下，减压到0 667Pa蒸馏，在温度小于60。C时 先蒸出前馏分，在60 8(TC之间回收溶剂和未反应的原料，控制蒸馏物温度不超过120°C 。
背景技术：
发明内容当蒸馏头的温度降到6(TC及以下，蒸馏瓶中的液体变成粘稠状，即为产品。该产品溶于甲醇 得到棕红色液体；合成方法中采用的原料y-氯丙基三甲氧基硅烷必须为中性，否则不利 于反应的进行及降低产率。 所述溶剂为二丙酮醇，正己醇，二甲基甲酰胺，二甲苯。 所述阻聚剂为2， 5- 二叔丁基对苯二酚，氮氧自由基哌啶醇，4_ 二甲胺吡啶。
本发明提供的合成方法工艺简单，操作简便，无须催化剂，便于工业化生产及提高 经济效益。副产物少，易于分离提纯；回收的溶剂和原料可循环使用，整个过程无废水、废渣 的产生，是典型的绿色化学合成。
具体实施例方式
二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基][3-(三甲氧基硅烷)丙基]氯化铵的合成 把甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯、y-氯丙基三甲氧基硅烷、溶剂和阻聚剂，加热搅拌下按摩
尔比l. 1 : 0. 9 1. 1 : 2 2. 5 : O. 15 O. 20投料作反应物，通^保护，机械搅拌，在 130 140°C内反应3 6h。冷却至80°C时，通N2保护下采用油泵减压到0 667Pa蒸馏， 在蒸馏头温度小于6(TC时先蒸出前馏分，在60 8(TC之间回收溶剂和未反应的原料，控制 蒸馏物温度不超过12(TC。当蒸馏头温度降到6(TC及以下，得粘稠液体即为产品。该产品溶 于甲醇得到棕红色液体，该液体2(TC时平均比重为0. 948， nD2°为1. 3966，质谱分析时M++1 峰321明显；摩尔收率90 93%。回收的溶剂和未反应的原料可循环使用。上述过程的 反应式如下
<formula>formula see original document page 4</formula> 实施例1 :在2000ml带温度计、球形冷凝管、导气管和机械搅拌装置的三颈烧瓶内 加入甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯320g、 y -氯丙基三甲氧基硅烷400g、二丙酮醇500g， 二甲 基甲酰胺l.Og和氮氧自由基派啶醇O. 6g，电热煲加热，通^气，机械搅拌，在130 140°C 内反应4h。降温至8(TC时，通N2保护下采用油泵减压到0 667Pa蒸馏，在蒸馏头温度小 于6(TC时先蒸出前馏分，在60 8(TC之间回收溶剂和未反应的原料，控制蒸馏物温度不超 过12(TC。当蒸馏头温度降到6(TC及以下，得粘稠液体即为产品，质量为660.2g。该产品 溶于甲醇得到棕红色液体，该液体20°C时比重为0. 948， nD2°为1. 3966，质谱分析时M++1峰 321明显；摩尔收率为92.4%。
实施例2 :在2000ml带温度计、球形冷凝管、导气管和机械搅拌装置的三颈烧瓶内 加入甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯256g、 y -氯丙基三甲氧基硅烷320g、二丙酮醇20g，通过 前次制备时回收的溶液650g(含有二丙酮醇约460g，未反应的甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯 70g、 y -氯丙基三甲氧基硅烷约80g) ， 二甲基甲酰胺1. Og和氮氧自由基派啶醇0. 6g，电热 煲加热，通N2气，机械搅拌，在130 14(TC内反应6h。降温至8(TC时，通N2保护下采用油 泵减压到0 667Pa蒸馏，在蒸馏头温度小于6(TC时先蒸出前馏分，在60 8(TC之间回收 溶剂和未反应的原料，控制蒸馏物温度不超过120°C。当蒸馏头温度降到6(TC及以下，得粘 稠液体即为产品，质量为664. 5g。该产品溶于甲醇得到棕红色液体，该液体2(TC时比重为 0. 947， n,为1. 3965，质谱分析时1++1峰321明显；摩尔收率为93.0%。
实施例3 :在2000ml带温度计、球形冷凝管、导气管和机械搅拌装置的三颈烧瓶内 加入甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯320g、 y -氯丙基三甲氧基硅烷400g、正己醇450g， 二甲 基甲酰胺1. Og和2， 5- 二叔丁基对苯二酚0. 8g，电热煲加热，通N2气，机械搅拌，在130 140°C内反应4h。降温至80°C时，通N2保护下采用油泵减压到0 667Pa蒸馏，在蒸馏头温 度小于6(TC时先蒸出前馏分，在60 8(TC之间回收溶剂和未反应的原料，控制蒸馏物温度 不超过12(TC。当蒸馏头温度降到6(TC及以下，得粘稠液体即为产品，质量为653.8g。该产 品溶于甲醇得到棕红色液体，该液体2(TC时比重为0. 948， nD2°为1. 3967，质谱分析时M++1 峰321明显；摩尔收率为91. 5%。 实施例4 :在2000ml带温度计、球形冷凝管、导气管和机械搅拌装置的三颈烧瓶内 加入甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯320g、 y -氯丙基三甲氧基硅烷400g、二甲苯460g， 二甲 基甲酰胺1. Og和4- 二甲胺吡啶0. 4g，电热煲加热，通N2气，机械搅拌，在130 140°C内 反应4h。降温至8(TC时，通N2保护下采用油泵减压到0 667Pa蒸馏，在蒸馏头温度小于 6(TC时先蒸出前馏分，在60 8(TC之间回收溶剂和未反应的原料，控制蒸馏物温度不超过 120°C。当蒸馏头温度降到6(TC及以下，得粘稠液体即为产品，质量为660.9g。该产品溶于 甲醇得到棕红色液体，该液体2(TC时比重为0. 949， nD2°为1. 3966，质谱分析时M++1峰321 明显；摩尔收率为92.5%。
权利要求
一种二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基][3-(三甲氧基硅烷)丙基]氯化铵的合成方法，其特征是在有机溶剂中，氮气保护和阻聚剂存在下，甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯和γ-氯丙基三甲氧基硅烷在130～140℃搅拌反应3～6h得混合物，混合物经提纯得到二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基][3-(三甲氧基硅烷)丙基]氯化铵。
2. 根据权利要求1所述的合成方法，其特征是所述有机溶剂为二丙酮醇、正已醇、二 甲基甲酰胺和/或二甲苯。
3. 根据权利要求1所述的合成方法，其特征是所述阻聚剂为2，5-二叔丁基对苯二 酚，氮氧自由基哌啶醇或4- 二甲胺吡啶。
4. 根据权利要求1或2或3所述的合成方法，其特征是甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯、 Y-氯丙基三甲氧基硅烷、有机溶剂和阻聚剂的反应摩尔比为l 1. 1 : 0.9 1. 1 : 2 2. 5 : 0. 15 0. 20。
5. 根据权利要求1或2或3所述的合成方法，其特征是所述混合物经提纯为在氮气 保护下，减压到0 667Pa蒸馏，在温度小于6(TC时先蒸出前馏分，在60 8(TC之间回收 溶剂和未反应的原料，控制蒸馏物温度不超过120°C ;当蒸馏头的温度降到6(TC及以下，得 到粘稠状液体二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基][3-(三甲氧基硅烷)丙基]氯化铵。
全文摘要
本发明公开了一种二甲基[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基][3-(三甲氧基硅烷)丙基]氯化铵的合成，以甲基丙烯酸二甲胺基乙基酯和γ-氯丙基三甲氧基硅烷为原料，添加溶剂和阻聚剂，通N2保护，加热搅拌下，进行合成反应。减压蒸馏(通N2保护)，在温度小于60℃时先蒸出前馏分，在60～80℃之间回收溶剂和未反应的原料，控制蒸馏物温度不超过120℃。当温度降到60℃及以下，蒸馏瓶中的液体变成粘稠状，即为产品。本发明合成时间短，无需催化剂，摩尔收率达90～93％。得到的产品溶于甲醇，可配成不同浓度的棕红色溶液，方便使用。且回收的溶剂和原料可循环使用，整个过程无废水、废渣的产生，是典型的绿色化学合成。
文档编号C07F7/18GK101696222SQ200910272548
公开日2010年4月21日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者刘巧云, 孙义忠, 廖俊, 张彦谦, 张治民 申请人:湖北武大光子科技有限公司;