Научная статья на тему 'Получение четвертичных аммониевых солей из отходов хлорорганического производства'

Получение четвертичных аммониевых солей из отходов хлорорганического производства Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
1203
211
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЧЕТВЕРТИЧНАЯ АММОНИЕВАЯ СОЛЬ / СИНТЕЗ / АМИНЫ / ХЛОРОРГАНИЧЕСКИЕ ОТХОДЫ / КВАТЕРНИЗАЦИЯ / QUATERNARY AMMONIUM SALTS / SYNTHESIS / AMINE / CHLORORGANIC WASTE / QUATERNIZATION

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Исламутдинова А. А., Садыков Н. Б.

Предложено синтезировать четвертичные аммониевые соли (ЧАС) взаимодействием вторичных аминов с хлоролефиновой частью отходов производства аллилхлорида и галоиддодеканом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Исламутдинова А. А., Садыков Н. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OBTAINING OF QUATERNARY AMMONIUM SALTS FROM THE CHLORORGANIC PRODUCTION WASTES

Synthesis of quaternary ammonium salts (QAS) by reaction of secondary amines with chlor-olefic part of allylchloride and galoyddodecane production wastes is offered.

Текст научной работы на тему «Получение четвертичных аммониевых солей из отходов хлорорганического производства»

УДК 547 : 66.097.3

А. А. Исламутдинова, Н. Б. Садыков

Получение четвертичных аммониевых солей из отходов хлорорганического производства

Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамаке 453118, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел.: (3473) 24-25-18, факс: 24-24-08

Предложено синтезировать четвертичные аммониевые соли (ЧАС) взаимодействием вторичных аминов с хлоролефиновой частью отходов производства аллилхлорида и галоиддодеканом.

Ключевые слова: четвертичная аммониевая соль, синтез, амины, хлорорганические отходы, кватернизация.

Четвертичные аммониевые соли (ЧАС), такие как алкилдиметилбензиламмонийхло-риды с 10—18 атомами в углеродном скелете алкила, являются эффективными поверхностно-активным веществами и находят широкое применение в производстве гербицидов, дезинфицирующих средств, дезодорантов, антистатиков, диспергаторов, деэмульгаторов, гидро-фобизаторов, мягчителей, а в основном как эффективный катализатор дегидрогалоге-нирования в несмешивающихся средах 1.

Промышленное производство ЧАС типа алкилдиметилбензиламмонийхлорида (АДМБАХ) с одним длинноцепочечным радикалом основано на использовании высших жирных кислот (ВЖК), получаемых из сырья растительного или синтетического происхождения. Их перерабатывают в амины, причем наиболее распространенным и отработанным является метод, состоящий из двух стадий. На первой стадии при температуре 250—300 оС и давлении 0.3—0.7 мПа осуществляют аммоно-лиз ВЖК до нитрилов, которые на второй стадии гидрируют при температуре 100—200 оС и давлении 2—10 мПа до соответствующих аминов. Метод позволяет отдельно синтезировать первичные, вторичные и третичные амины.

Вторичные амины затем алкилируют метил- или этилхлоридом в присутствии щелочи. Процесс реализуют при температуре

50—100 оС в спиртовой или водно-спиртовой 1 2

среде '' 2.

Дорогое сырье и сложное оформление процесса по этому промышленному методу явились причиной для разработки нового метода производства АДМБАХ из доступного сырья по малозатратной технологии.

В этой связи нами разработан новый метод синтеза ЧАС с использованием в качестве одного из основных его компонентов хлороле-финовой части хлорорганических отходов С3 действующего на ЗАО «Каустик» производства аллилхлорида, состоящего на 60—65 % мас. из цис-, транс- 1.3-дихлорпропенов, 20—23 % мас. из 1.2-дихлорпропана, из 3% мас. 1.2.3-трихлорпропана 3 4.

В основе технологии синтеза ЧАС использована реакция кватернизации диметил-и (или) диэтиламинов хлоролефиновыми углеводородами С3 и моногалоидалкилом с углеродной цепью С12—С^.

Лабораторный синтез ЧАС проводят в реакторе, снабженном мешалкой, термометром, обратным холодильником, делительной воронкой и термостатирующим устройством.

Технология синтеза состоит из следующих операций: в реактор помещают расчетное количество диметил- и (или) диэтиламина в виде 30—60 % водного раствора. При перемешивании и температуре в зоне реакции 5—10 оС (для диметиламина) или 50—55 оС (для диэтиламина) прибавляют расчетное по суммарным цис-, транс- 1.3-дихлорпропе-нам по отношению к вторичным аминам количество осветленных отходов производства аллилхлорида. Реакцию ведут в течение 0.5—1.0 ч, после чего к реакционной массе прибавляют расчетное по отношению к цис-, транс-1.3-дихлорпропенам количество ЫаОН в виде 25% водного раствора. Затем температуру смеси доводят до 20—25 оС (для диметиламина) или 65—70 оС (для ди-этиламина) и продолжают перемешивание в течение 1.0—1.5 ч. Далее в реакционную массу прибавляют расчетное количество (эквимо-лярное суммарным цис-, транс- 1,3-дихлорпро-пенам) галоиддодекана (галоген — хлор или бром). Смесь выдерживают при перемешивании в течение 3.0—4.0 ч при температуре 20—25 оС и 65—70 оС соответственно. По завершении реакции кватернизации органическую фазу отделяют от водной фазы декантацией.

Дата поступления 30.03.06 54

Конверсия 1,3-дихлорпропенов близка к количественной и составляет 98.0—99.5 % мас.

За ходом реакции следят по количеству непрореагировавшего вторичного амина, которое определяют титрованием 0.1 Н раствором соляной кислоты. Содержание ЧАС в продукте устанавливают потенциометрическим титрованием 0.5 Н раствором азотнокислого серебра 5.

Органический слой, полученный на стадии разделения фаз декантацией водного слоя и состоящий в основном из смеси 1.2-ди- и 1.2.3-трихлорпропанов, осушают от влаги, подвергают разделению ректификацией и получают товарного качества 1.2-ди- и 1.2.3-трихлорпропа-ны, являяющиеся дефицитным сырьем для нефтехимических синтезов 3 4 6.

Наработанная ЧАС представляет собой желто-коричневую маслянистую жидкость, которая при понижении температуры загустевает, хорошо растворяется в воде, спиртах.

Влияние мольного соотношения реагирующих веществ, температуры и времени реакции на выход четвертичной аммониевой соли представлены на рис. 1—4.

Максимальный выход продуктов реакции наблюдается при мольном соотношении диме-тиламин : 1.3-дихлорпропен : галоиддодекан и диэтиламин : 1.3-дихлорпропен : галоиддодекан равном 1.0 : 1.5 : 1.2 (рис. 1).

С повышением температуры от 5 до 25 оС для алкилдиметилхлорпропениламмоний хлорида и от 50 до 70 оС для алкилдиэтилхлор-пропениламмоний хлорида выход продуктов реакции увеличивается (рис. 2 и 3). Дальнейшее повышение температуры не влияет на выход ЧАС.

С увеличением времени реакции происходит увеличение выхода солей (рис. 3). При максимальной температуре синтеза 25 оС для алкилдиметилхлорпропениламмоний хло-

100 -| 99 -98 -97 -96 -95 -9493 -92 -91 90

Мольное соотношение амин : 1,3-дихлорпропен : хлордодекан

Рис. 1. Влияние мольного соотношения реагирующих веществ на выход ЧАС: ◊ — диметиламин : 1,3-дихлорпропен : галоиддодекан = 1.0 : 1.0 : 1.0; □ — диэтиламин : 1,3-дихлорпропен : галоиддодекан = 1.0 : 1.0 : 1.0; Д — диметиламин : 1,3-дихлорпропен : галоиддодекан = 1.0 : 1.5 : 1.2; х — диэтиламин : 1,3-дихлорпропен : галоиддодекан = 1.0 : 1.5 : 1.2

100 1 90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10

0

15 20 25 30 Температура, С

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Температура, С

65 70 75 80 85

Рис. 3. Влияние температуры на выход диэтилхлорп-ропениламмоний хлорида: Д — диэтиламин : цис-, транс-1.3-дихлорпропен : хлордодекан = 1 : 1 : 1; □ - 1.0 : 1.5 : 1.0 соответственно; ◊ — 1.0 : 1.5 : 1.2 соответственно

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

4 5 6 Вре мя, ч

Рис. 2. Влияние температуры на выход алкилдимети-ламмонийхлорида: А — диметиламин : цис-, транс-1.3-дихлорпропен : хлордодекан = 1 : 1 : 1; щ — 1.0 : 1.5 : 1.0 соответственно; ♦ — 1.0 : 1.5 : 1.2 соответственно

Рис. 4. Зависимость выхода ЧАС от продолжительности реакции: х — алкилдиметилхлорпропенилам-моний хлорида (при 25 оС); ◊ — алкилдиэтилхлор-пропениламмоний хлорида (при 70 оС)

3

4

0

Таблица

Оптимальные условия синтеза алкилдиметилхлорпропениламмоний-и алкилдиэтилхлорпропениламмоний хлоридов

№ Четвертичная аммониевая соль Формула Условия проведения синтеза Выход, % мас.

Время, ч Мольное соотношение амин : 1,3-дихлор-пропен : бромдодекан

1 Алкилдиметил-хлорпропени-ламмонийхлорид H3C CH2-CH=CHCl J Ч / ^ N H3C C12H25 + •Cl 7.5 1.0 : 1.5 : 1.2 98.3

2 Алкилдиэтил-хлорпропени-ламмонийхлорид H5C24 ^CH2-CH=CHCl К H5C2 C12H25 + •Cl 7.0 1.0 : 1.5 : 1.2 98.5

рида и 70 оС для алкилдиэтилхлорпропениламмоний хлорида реакция заканчивается за 7.0—7.5 ч с выходом продуктов реакции 96.8-98.3 %.

Оптимальные условия проведения синтеза представлены в табл.

Идентификацию полученных продуктов проводили по их ЯМР-спектрам.

Спектр ЯМР*Н записан на спектрометре «Bruker-AM-300» с рабочей частью 300 МГц, внутренний стандарт ТМС. Спектр снят в ДМСО^б, химические сдвиги измерены в S-шкале и даны в м.д., а КССВ — в Гц.

Спектр ЯМР!Н: 0.81—0.87 (м, 3Н, СН3); 0.85—0.92 (м, 2Н, СН2); 1.15—1.28 (т, 6Н,СН3, J = 7.2); 1.22—1.31 (м, 14Н, СН2); 3.05 (т, 2Н, СН2, J = 7); 3.16—3.25 (м, 4Н, СН2); 4.31 (д, 2Н, СН2, J = 6.8); 6.75 (м, 1Н, СН); 6.85 (д, 1Н, СН1, J = 13.9).

Таким образом, полученные ЯМР-спек-

тры подтверждают предполагаемую структуру

синтезированных ЧАС.

Литература

1. Абрамзон А. А., Бочаров В. В., Гаевой Г. М. и др.Поверхностно-активные вещества. Справоч-ник.—Л.: Химия, 1979.- 376 с.

2. Зеленая С. А. и др. Катионоактивные поверхностно-активные вещества.- М.: ЦНИИТЭ-Нефтехим, 1979.- 354 с.

3. Ошин Л. А. Промышленные хлорорганические продукты.- М.: Химия, 1978.- 656 с.; ил.

4. Технологический регламент производства аллилхлорида.- Стерлитамак: ЗАО «Каустик», 1995.

5. Коростылев П. П. Приготовление раствора для химико-аналитических работ. Изд. 2 пере-раб. и доп.- М.: Наука, 1964.- 399 с.

6. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза.-М.: Химия, 1981.- 608 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.