一种甲基丙烯酰氧乙基- n, n- 二甲基丙磺酸盐的合成方法
【专利摘要】本发明公开一种甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐（DMAPS）的合成方法，包括如下内容：首先称取质量比为2:1～9:1的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）和1，3-丙磺酸内酯（PS），并向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中加入1，3-丙磺酸内酯；然后在10℃～60℃的温度下反应0.5-4h；最后经过滤、抽提、干燥制得甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基丙磺酸盐。该方法具有无需使用溶剂、反应时间短、产品收率高、适于工业应用等优点。
【专利说明】—种甲基丙烯酰氧乙基-N, N- 二甲基丙磺酸盐的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐的合成方法。
【背景技术】
[0002]甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐(DMAPS)是一种甲基丙烯酸类衍生物单体，其分子式为=C11H21NO5S，分子量为:279.3531。
[0003]DMAPS是一种白色粉末状固体，易溶于水，微溶于大部分有机溶剂。DMAPS作为一种新型水溶性两性单体，因其化学和热稳定性好、水化能力强且含有不易受溶液PH值影响、对盐不敏感的等数目的季铵阳离子和磺酸盐阴离子而倍受关注。与仅含有一种电荷的水溶性阴离子型或阳离子型聚合物相比，DMAPS的性能较为独特。在分子间和分子链内作用力性质方面，只含有一种电荷的聚电解质，静电作用力仅为静电斥力；而对于两性聚合物，静电作用既可为斥力，也可为引力，取决于分子链中正负电荷的相对数目。在溶液性质方面，大分子净电荷为零或分子链上正负电荷基团数目相等的两性聚合物，其盐水溶液的粘度不但不降低，反而增高，呈现出十分明显的“反聚电解质效应”(antipolyelectrolyteeffect) 0这种独特的性质赋予两性聚合物独特的功能。目前，鉴于油田钻井中地层温度高以及矿化度高的特点，要使钻井过程中达到井壁稳定，安全钻进的效果，聚合物必须具有很好的增粘能力和很强的耐温、抗盐及抗剪切能力。显然，DMAPS两性聚合物可以满足这样的要求。
[0004]目前，我国的DMAPS主要依靠进口。在国外DMAPS也仅作为生化试剂进行合成销售，产量小，成本高。CN1772778公开了一种甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐的合成方法，使用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1，3_丙磺酸内酯为原料，丙酮为溶剂，反应后使用减压过滤，丙酮冲洗，最后·得到产物。
[0005]丁伟等在《化工科技》2010年第18卷第五期15~19页中公开了一种甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐的制备方法，将17.27 g (0.1lmoDDM和34.54 g丙酮以及少量阻聚剂加入250 mL的三口烧瓶中，逐滴滴加12.2 g (0.1 mol)l，3-丙基磺内酯和12.2 g丙酮的混合液，2 h内滴加完毕，55 °C下反应20h，体系中有大量白色晶体析出，过滤，滤饼用大量丙酮和乙醚的混合液反复洗涤，得到单体DMAPS。
[0006]上述合成甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐的方法中均需要采用有毒的丙酮为溶剂，而采用化学计量比的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1，3_丙磺酸内酯直接合成DMAPS，由于反应热不能及时散去，导致温度瞬间急剧上升，原料DM和产物DMAPS均已发生聚合，不能得到单体DMAPS，不具备应用条件。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供一种甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐的合成方法。该方法具有无需使用溶剂、反应时间短、产品收率高、适于工业应用等优点。[0008]一种甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐(DMAPS)的合成方法，包括如下内容:首先分别称取质量比为2:1~9:1的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)和1，3_丙磺酸内酯(PS)，并向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中加入1，3_丙磺酸内酯；然后在10°C~60°C的温度下反应0.5-4h;最后经过滤、抽提、干燥制得甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐。
[0009]本发明方法中所述的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)和1，3_丙磺酸内酯(PS)的质量比为2.5:1~8:1。1，3_丙磺酸内酯可以滴加到甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中，也可以直接一次性加入到甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中，优选直接加入方式。采用直接加入时甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)和1，3_丙磺酸内酯(PS)质量比优选为5.2:1~7.8:1。采用滴加方式时甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)和1，3_丙磺酸内酯(PS)质量比优选为2.5:1~ 5:1，滴加前可以将I，3-丙磺酸内酯加热熔化。
[0010]本发明方法中优选在在20~55°C的温度下反应l_3h。
[0011]本发明方法中抽提溶剂选用甲醇或乙醇，优选乙醇，抽提时间为1~3h。干燥温度为30~50°C，干燥时间为10~20h。
[0012]与现有技术相比，本发明一种甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐(DMAPS)的合成方法具有如下优点:
(1)本发明方法将1，3_丙磺酸内酯加入到过量的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中，过量的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯不仅可以作为原料参与反应，而且也能够起到溶剂的作用，避免了常规方法中使用有毒的丙酮为溶剂，是一种绿色的合成方法；
(2)本发明方法通过控制1，3_丙磺酸内酯和甲基丙烯酸二甲氨基的质量比及投料方式，解决了 1，3_丙磺酸内酯和甲基丙烯酸二甲氨基按照常规方法直接进行反应时(一般为等摩尔比反应)，不能得到单体DMAPS的问题；
(3)本发明方法无需使用有毒的丙酮为溶剂，具有绿色环保、反应时间短、产品收率高、操作简单、适于工业应用等优点。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例来具体说明本发明方法的作用和效果，但以下实施例不构成对本发明方案的限制。
[0014]实施例1
称取630gDM放入反应器中，然后放入恒温水浴锅中，加热并开始搅拌。再称取122gPS，直接加入到DM中，反应温度为35°C，搅拌反应1.5h后得到DMAPS的粗产品。将DMAPS粗产品转移到大片滤纸中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇为溶剂抽提lh，抽提完毕后将滤纸包放在干燥箱中，在40°C下干燥，最终得到纯净的DMAPS单体，产率为92.8%，(产率为实际得到产物的质量与按化学计量比反应得到的理论产物质量的比值，下同)。
[0015]实施例2
称取940gDM倒入反应器中，然后放入恒温水浴锅中，加热并开始搅拌。再称取122gPS，直接加入到DM中，反应温度为25°C，搅拌反应3h后得到DMAPS的粗产品。将DMAPS粗产品转移到大片滤纸中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇为溶剂抽提3h，抽提完毕后将滤纸包放在干燥箱中，在50°C下干燥，最终得到纯净的DMAPS单体，产率为94.1%。[0016]实施例3
称取785gDM倒入反应器中，然后放入恒温水浴锅中，加热并开始搅拌。再称取122gPS，直接加入到DM中，反应温度为55°C，搅拌反应2h后得到DMAPS的粗产品。将DMAPS粗产品转移到大片滤纸中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇为溶剂抽提2.5h，抽提完毕后将滤纸包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最终得到纯净的DMAPS单体，产率为92.5%。
[0017]实施例4
称取314gDM倒入反应器中，然后放入恒温水浴锅中，加热并开始搅拌。再称取122gPS，缓慢滴加入到DM中，滴加完毕搅拌反应1.5h，反应温度为30°C，得到DMAPS的粗产品。将DMAPS粗产品转移到大片滤纸中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇为溶剂抽提lh，抽提完毕后将滤纸包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最终得到纯净的DMAPS单体，产率为91.5%。
[0018]比较例I (直接反应)
按照化学计量比DM:PS为1:1反应。称取157gDM倒入反应器中，然后放入恒温水浴锅中，加热并开始搅拌。再称取122gPS，直接加入到DM中，反应温度为20°C，搅拌反应0.5h后得到大块聚合产物，已无DMAPS单体，产率为O。按照化学计量比反应时，反应中生产大量的热无法及时散去，温度瞬间急剧上升，导致原料DM和产物DMAPS都发生聚合。
[0019]比较例2 (常规方法，以丙酮为溶剂反应)
称取170gDM倒入反应器中，然后放入恒温水浴锅中，加热并开始搅拌。再称取122gPS溶于1170g丙酮，将混合溶液直接加入到DM中，反应温度为60°C，搅拌反应4h后得到DMAPS的粗产品。将DMAPS粗产品转移到大片滤纸中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇为溶剂抽提2h，抽提完毕后将滤纸包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最终得到纯净的DMAPS单体，产率为82.4%。
【权利要求】
1.一种甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐(DMAPS)的合成方法，其特征在于:包括如下内容:首先分别称取质量比为2:1~9:1的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和I，3-丙磺酸内酯，并向甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中加入1，3-丙磺酸内酯；然后在10°C~60°C的温度下反应0.5-4h;最后经过滤、抽提、干燥制得甲基丙烯酰氧乙基-N，N- 二甲基丙磺酸盐。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:分别称取的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1，3_丙磺酸内酯的质量比为2.5:1~8:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:1，3_丙磺酸内酯滴加到甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中或者直接一次性加入到甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于:1，3_丙磺酸内酯直接一次性加到甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:采用直接一次性加入时称取的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1，3-丙磺酸内酯质量比为5.2:1~7.8:1。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:采用滴加方式时甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1，3-丙磺酸内酯质量比为2.5:1~5:1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:在20~55°C的温度下反应l_3h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:抽提溶剂选用甲醇或乙醇，抽提时间为I ~3h0
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:干燥温度为30~50°C，干燥时间为10~20h。`
【文档编号】C07C303/32GK103787925SQ201210427730
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2012年11月1日
【发明者】杨超, 鲁娇, 陈楠 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院