一種n,n-二甲基烯丙基丙磺酸鹽的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種N，N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽的制備方法。
【背景技術】
[0002] N，N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽（DAPS)是一種新型兩性離子內鹽型單體，其分子式 為=C8H17NO3S，分子量為：207. 29,分子結構式如下：
DAPS是一種白色粉末狀固體，易溶于水，微溶于大部分有機溶劑。DAPS作為一種新型 水溶性兩性單體，因其化學和熱穩定性好、水化能力強且含有不易受溶液PH值影響、對鹽 不敏感的等數目的季銨陽離子和磺酸鹽陰離子而倍受關注。與僅含有一種電荷的水溶性陰 離子型或陽離子型聚合物相比，DAPS的性能較為獨特。在分子間和分子鏈內作用力性質方 面，只含有一種電荷的聚電解質，靜電作用力僅為靜電斥力；而對于兩性聚合物，靜電作用 既可為斥力，也可為引力，取決于分子鏈中正負電荷的相對數目。在溶液性質方面，大分子 凈電荷為零或分子鏈上正負電荷基團數目相等的兩性聚合物，其鹽水溶液的粘度不但不降 低，反而增高，呈現出十分明顯的"反聚電解質效應"（antipolyelectrolyteeffect)。這 種獨特的性質賦予兩性聚合物獨特的功能。目前，鑒于油田鉆井中地層溫度高以及礦化度 高的特點，要使鉆井過程中達到井壁穩定，安全鉆進的效果，聚合物必須具有很好的增粘能 力和很強的耐溫、抗鹽及抗剪切能力。顯然，DAPS兩性聚合物可以滿足這樣的要求。
[0003]目前DAPS幾乎沒有合成研究，由其制備的聚合物也鮮有報道。與其結構相似的 甲基丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基丙磺酸鹽（DMAPS)在國內外已經有大量的文獻報道，其共 聚得到的聚合物在很多領域表現出了優良的抗鹽性能。但由于其結構中含有易水解、不耐 溫的酯基，限制了其在耐高溫領域的發展，尤其是在鉆井液領域耐高溫聚合物的使用。那么 DAPS與DMPS結構相似，并且不含有酯基等易水解、不耐溫基團，它的聚合物使用溫度將會 大大提高，所以有必要對其合成進行深入的研究。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術的不足，本發明提供一種N，N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽（DAPS)制備 方法。該方法具有無需使用溶劑、反應時間短、產品收率高、適于工業應用等優點。
[0005] 本發明所述N，N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽（DAPS)的制備方法，包括如下內容：首先 分別稱取摩爾比為2:1~8:1的N，N-二甲基烯丙基胺（DA)和1，3_丙磺酸內酯（PS)，并向 N，N-二甲基烯丙基胺中加入I，3-丙磺酸內酯；然后在KTC~60°C的溫度下反應0. 5~4h; 最后經過濾、抽提、干燥制得N，N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽。
[0006] 本發明方法中所述的N，N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸內酯的摩爾比為3:1~ 5:1。1，3_丙磺酸內酯可以滴加到N，N-二甲基烯丙基胺中，也可以直接一次性加入到 N，N-二甲基烯丙基胺中，優選直接加入方式。采用直接加入時N，N-二甲基烯丙基胺和1， 3_丙磺酸內酯摩爾比優選為5:1~8:1。采用滴加方式時N，N-二甲基烯丙基胺和1，3_丙 磺酸內酯摩爾比優選為2:1~5:1，滴加前可以將1，3-丙磺酸內酯加熱熔化。
[0007] 本發明方法中N，N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸內酯優選在20~55°C的溫度 下反應1~3h。本發明方法中抽提溶劑選用甲醇或乙醇，優選乙醇，抽提時間為1~3h。干 燥溫度為30~50°C，干燥時間為10~20h。
[0008] 與現有技術相比，本發明一種N，N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽（DAPS)的制備方法具 有如下優點： (1) 本發明方法將1，3_丙磺酸內酯加入到過量的N，N-二甲基烯丙基胺中，過量的N，N-二甲基烯丙基胺不僅可以作為原料參與反應，而且也能夠起到溶劑的作用，避免了常 規方法中使用有毒的丙酮為溶劑，是一種綠色的合成方法； (2) 本發明方法通過控制1，3-丙磺酸內酯和N，N-二甲基烯丙基胺的摩爾比及投料方 式，解決了 1，3-丙磺酸內酯和N，N-二甲基烯丙基胺按照常規方法直接進行反應時(一般為 等摩爾比反應)，不能得到單體DAPS的問題； (3) 本發明方法無需使用有毒的丙酮為溶劑，具有綠色環保、反應時間短、產品收率高、 操作簡單、適于工業應用等優點。
【具體實施方式】
[0009] 下面結合實施例來具體說明本發明方法的作用和效果，但以下實施例不構成對本 發明方案的限制。
[0010] 實施例1 稱取430gDA倒入反應器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS， 直接加入到DA中，反應溫度為45°C，攪拌反應3h后得到DAPS的粗產品。將DAPS粗產品轉 移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶劑抽提3h，抽提完畢后將濾紙 包放在干燥箱中，在50°C下干燥，最終得到純凈的DAPS單體，產率為92. 6%。（產率為實際 得到產物的質量與按化學計量比反應得到的理論產物質量的比值，下同）。
[0011] 實施例2 稱取680gDA倒入反應器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS， 直接加入到DA中，反應溫度為55°C，攪拌反應3h后得到DAPS的粗產品。將DAPS粗產品轉 移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶劑抽提2h，抽提完畢后將濾紙 包放在干燥箱中，在50°C下干燥，最終得到純凈的DAPS單體，產率為91. 2%。
[0012] 實施例3 稱取460gDA倒入反應器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS， 直接加入到DA中，反應溫度為40°C，攪拌反應2h后得到DAPS的粗產品。將DAPS粗產品轉 移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶劑抽提2. 5h，抽提完畢后將濾 紙包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最終得到純凈的DAPS單體，產率為92. 4%。
[0013] 實施例4 稱取250gDA倒入反應器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS， 緩慢滴加入到DA中，滴加完畢攪拌反應I. 5h，反應溫度為30°C，得到DAPS的粗產品。將 DAPS粗產品轉移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶劑抽提lh， 抽提完畢后將濾紙包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最終得到純凈的DAPS單體，產率為 91. 5%。
[0014] 比較例1 (直接反應） 按照化學計量比DA:PS為1:1反應。稱取85gDA倒入反應器中，然后放入恒溫水浴鍋 中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS，直接加入到DA中，反應溫度為20°C，攪拌反應0. 5h 后得到大塊聚合產物，已無DAPS單體，產率為0。按照化學計量比反應時，反應中生產大量 的熱無法及時散去，溫度瞬間急劇上升，導致原料DA和產物DAPS都發生聚合。
[0015] 比較例2 (常規方法，以丙酮為溶劑反應） 稱取90gDA倒入反應器中，然后放入恒溫水浴鍋中，加熱并開始攪拌。再稱取122gPS溶于700g丙酮，將混合溶液直接加入到DA中，反應溫度為60°C，攪拌反應4h后得到DAPS 的粗產品。將DAPS粗產品轉移到大片濾紙中包裹住，放置于索式抽提器中，使用乙醇為溶 劑抽提2h，抽提完畢后將濾紙包放在干燥箱中，在35°C下干燥，最終得到純凈的DAPS單體， 產率為81. 4%。
【主權項】
1. 一種N，N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括如下 內容：首先分別稱取摩爾比為2:1~8:1的N，N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸內酯，并 向N，N-二甲基烯丙基胺中加入1，3-丙磺酸內酯；然后在KTC~60°C的溫度下反應0. 5~ 4h;最后經過濾、抽提、干燥制得N，N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：分別稱取的N，N-二甲基烯丙基胺和1， 3_丙磺酸內酯的摩爾比為3:1~5:1。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：1，3-丙磺酸內酯滴加到N，N-二甲基烯丙 基胺中或者直接一次性加入到N，N-二甲基烯丙基胺中。4. 根據權利要求1或3所述的方法，其特征在于：1，3-丙磺酸內酯直接一次性加到 N，N-二甲基烯丙基胺中。5. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于：采用直接一次性加入時稱取的N，N-二甲 基烯丙基胺和1，3-丙磺酸內酯摩爾比為5:1~8:1。6. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于：采用滴加方式時N，N-二甲基烯丙基胺 和1，3-丙磺酸內酯摩爾比為2:1~5:1。7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：N，N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸內酯 在20~55 °C的溫度下反應1~3h。8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：抽提溶劑選用甲醇或乙醇，抽提時間為 1 ~3h〇9. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：干燥溫度為30~50°C，干燥時間為10~ 20h。
【專利摘要】本發明公開一種N,N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽的制備方法，其特征在于：包括如下內容：首先分別稱取摩爾比為2:1～8:1的N,N-二甲基烯丙基胺和1，3-丙磺酸內酯，并向N,N-二甲基烯丙基胺中加入1，3-丙磺酸內酯；然后在10℃～60℃的溫度下反應0.5～4h；最后經過濾、抽提、干燥制得N,N-二甲基烯丙基丙磺酸鹽。該方法具有無需使用溶劑、反應時間短、產品收率高、適于工業應用等優點。
【IPC分類】C07C303/32, C07C309/14
【公開號】CN104926696
【申請號】CN201410100624
【發明人】楊超, 魯嬌, 陳楠, 張志智, 尹澤群, 劉全杰
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2014年3月19日