烷基肌硫酸鹽系列捕收劑的合成

1、烷基肌硫酸鹽系列捕收劑的合成脈幫咼于和底物形成氫鍵、靜電等相互作用，另外，飆基團中含有三個N；符令捕收劑應(yīng)具有多個吸附活性點的要求。因此，本節(jié)以U甲基異麻磺酸鹽和脂肪胺為原料合成四種烷基弧類捕收劑，己基肌硫酸ik(SAG6).辛基肌硫酸鹽(SAGi).葵基弧硫酸鹽(SAGm)和十二烷基弧硫酸鹽(SAG2).通過單因索真驗考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、溶劑配比等因素對烷基肌硫酸鹽收率的影響得出了合成烷棊弧硫醸鹽反應(yīng)的最佳工藝條件鄧3.21合成原理實驗以甲基異腮硫酸鹽和脂肪胺為反應(yīng)物，以乙醇和水作溶劑，合成了一系列的烷基肌硫酸鹽.反應(yīng)方程式見式(3-10).h2so4+rnh2式（310）式中：R為C

2、H3(CH2)5>CH3(CH2)7.ch3(ch2)9>CH3(CH2)ho反應(yīng)中，由于烷基的供電子效應(yīng)，使脂肪胺分子中N原子上電子云密度升髙而作為親核試劑參與反應(yīng)，O甲基異腺硫酸鹽則因0CH3的吸電子作用而使C原子上帶正電荷易被親核試劑進攻。3.2.2合成方法在250mL三頸燒瓶中加入脂肪胺，固定在礎(chǔ)力加熱攪拌器上，裝上回流冷凝管和溫度計。再加入適量的無水乙醇，待脂肪胺完全溶解后加入一定量的O-甲基異腺硫酸鹽固體。最后加入適量的蒸惚水使O甲基異豚硫酸鹽完全溶解，整個反應(yīng)體系成無色透明溶液?？刂品磻?yīng)溫度，回流攪拌下反應(yīng)若干小時。待反應(yīng)完畢，倒出反應(yīng)液并放置于冰箱中冷卻結(jié)晶。當(dāng)不再

3、有晶體析出時對其進行過濾，濾餅用乙醇洗滌兩次后放入干燥箱干燥，得到粗產(chǎn)品。最后將該粗產(chǎn)品連續(xù)重結(jié)品23次后過濾、干燥、稱重，得到烷基加硫酸鹽，為白色晶體。反應(yīng)條件的確定實驗探索了6甲基異豚硫酸鹽與脂肪胺反應(yīng)合成烷基肌類化合物的最佳條件?？疾炝朔磻?yīng)時間、反應(yīng)溫度、溶劑配比等因素對反應(yīng)產(chǎn)物收率的影響，并通過比較得岀合成烷基肌類化合物的最佳工藝條件。(1)反應(yīng)時間實驗中，控制反應(yīng)溫度為50r,溶劑體積比為匕“)=i：i,反應(yīng)物摩爾比為處.)“0理”"的=2.1:1。在此條件下考察了反應(yīng)時間對烷基肌硫酸鹽收率的影響。結(jié)果見圖31。山實驗結(jié)果可知，隨著反應(yīng)時間的延長，烷基脈硫酸鹽的收率有所增加

4、。反應(yīng)時間為14h時產(chǎn)品收率增加的較多，但4h后反應(yīng)時間對收率的影響不大，故取反應(yīng)時間為4h比較適宜，時間過短反應(yīng)不能充分進行,時間過長對產(chǎn)品收率并沒有明顯的改變。O050505050988776655h時2圖3-1反應(yīng)時間對烷基H酸益收豐的彭響(2)反應(yīng)溫度以上實驗已經(jīng)確定最佳反應(yīng)時間為4h。因此，在反應(yīng)時間為4h,溶劑體積比為V(ZJH):1：1»反應(yīng)物摩爾比為w(ne：w(o<pinuia)2.1:1的條件卜，考察了反應(yīng)溫度對烷基脈硫酸鹽收率的影響。實驗結(jié)果見圖3-2,可以看出，反應(yīng)溫度對產(chǎn)品的收率有一定的形響，在其它條件不變的情況下，控制反應(yīng)溫度在40C50*C之間烷基

5、肌硫酸鹽的收率最高.溫度過高或者過低均不利于反應(yīng)的進行。圖3-2反應(yīng)溫度對烷基H酸鹽收準(zhǔn)的梅響(3)溶劑比本反應(yīng)是SN2雙分子親核取代反應(yīng)，溶劑的極性對反應(yīng)有很大的形響。因此,實驗考察了在反應(yīng)溫度為45反應(yīng)時間為4h,反應(yīng)物摩爾比為(詢掰農(nóng)“妙=2.1:1的條件下，溶劑中乙醇與水的體積比對產(chǎn)物收率的彫響。實驗結(jié)果見表3-1.收率/%5:12:11:11:21:5sag661.861.362.764.463.6SAGg65.770.872.370.362.6SAGio75.278.376.772.967.2SAG1281.279.877.973.165.4結(jié)果表明：在合成烷基肌硫酸柚時，反應(yīng)中所

6、需的乙醇含雖與反應(yīng)物脂肪胺有關(guān)。其規(guī)律為所需乙醇含星隨著脂肪胺炭鏈的增長而增加。合成SAG©、SAGg、SAGioxSAG12的最佳溶劑比畑）:畑分別為：1:2、1:1、2:1、5:1«綜上所述，以O(shè)甲基異腺硫酸鹽和脂肪胺為原料合成烷基肌硫酸鹽，合適的反應(yīng)時間為4h,最佳的反應(yīng)溫度為409500反應(yīng)中的溶劑比匕“）:卩陽丙反應(yīng)物脂肪胺的不同而有所變化，合成SAG6、SAG*、SAGio和SAG“的最佳溶劑比）：%）分別為：1:2、】:1、2:1、5:1。在上述最優(yōu)條件下合成SAG6、SAG“SAGio和SAG門的收率分別為：64.4%、72.3%、78.3%和81.2%。3

7、.3烷基011硫酸鹽的表征熔點測定合成產(chǎn)品SAG6、SAGg、SAG。和SAGy的熔點測定結(jié)果見表32。表3-2熄點測定結(jié)杲物質(zhì)SAG6SAG8SAGioSAG12初熔溫度/215.8224.0247.9264.2終熔溫度/X?216.4230.7252.2271.0由表3-2可知，隨著碳鏈的增加，所合成的脈基化合物的熔點逐漸升奇。SAG6的熔程較短，只有0.6*C：SAG8、SAG】。和SAG“的熔程稍長，均在5*C左右，究其原因可能是由于這三種化合物的晶體粒度較大,裝樣時毛細(xì)管內(nèi)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)敦而使毛細(xì)管內(nèi)出現(xiàn)空隙，從而使測彊結(jié)果出現(xiàn)了一定的誤差.元素分析0甲基異腺硫酸鹽分別與正己胺、正辛胺、

8、葵胺、十二胺合成的烷基肌類化合物的元索分析結(jié)果見表3-3oA3-3產(chǎn)品的元素分析C/%H/%N/%兀口切-理論值實測值理論值實測值理論值實測值sag643.7536.829.389.6921.8819.18SAGg49.0943.1910.0010.6119.0917.61SAGio53.2350.4810.4811116.9416.66SAG1256.5254.5310.8711.4015.2215.18由表33可見：合成脈類化合物的元素分析結(jié)果的實測值除氫元素外，炭和氮元素均低于理論值氫元素在水中的含址為11.11%,與合成的四種肌類化合物氫元索的理論含量相近，所以化合物中的水分對元素分析

9、結(jié)果中的氫元素的含雖影響較小但是，化合物中所含的水分對元素分析結(jié)果中的炭和氮元素的含量影響較大，這也是元素分析結(jié)果中炭和氮元素的實測值低于理論值的主要原因。根據(jù)元素分析結(jié)果可算出合成的四種烷基肌硫酸鹽SAG6、SAGa、SAGI0和SAG|2的純度分別為：85.91%、90.11%、96.59%、98.11%。紅外光譜分析合成產(chǎn)品SAO6、SAOio、SAG|2的紅外光鍛圖見S)33田3«6。比較以下四幅紅外光譜圖發(fā)現(xiàn)：四種被測烷基肌硫酸鹽在某些特定的波數(shù)范圍內(nèi)均出現(xiàn)了特征吸收峰，以辛基弧硫酸鹽為例對此予以說明。圖3-3SAG的紅外光譜圖Q3-6SAG門的紅外光譜圖在圖3-4辛基肌硫

10、酸鹽的紅外光譜圖中：3344cm*1和3194cm'1處為NH?伸縮振動吸收峰，1662cm，處為NH2剪式彎曲振動吸收峰，1119cm處為NH2搖擺振動吸收峰，2950cm'1處、2934cm*1處、2862cm*1處為CH3伸縮振動吸收峰，1636cm“處為CN伸縮振動吸收峰，1613cnf"處為C=N伸縮振動吸收峰,1469cm'1處為NCN的不對稱伸縮振動吸收峰,983cm*1處為NCN對稱伸縮振動吸收峰。分析結(jié)果與肌基化合物的標(biāo)準(zhǔn)譜圖相符【7%本章以0甲基異腺硫酸鹽和脂肪胺為原料合成SAG6、SAG8、SAGio和SAG12四種烷基肌硫酸鹽捕收劑，結(jié)論如下：(1)以0甲基異腺硫酸鹽和脂肪胺為原料合成烷基加硫酸鹽，合適的反應(yīng)時間為4h,合適的反應(yīng)溫度為40C50-Co反應(yīng)中的溶劑比匕“):卩因反應(yīng)物脂肪胺的不同而有所變化，合成SAG&、SAG&、SAGio和SAGy的最佳溶劑比分別為：1:2