[发明专利]制备模板剂的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于制备1-金刚烷基三甲基甲基碳酸铵和N，N-二甲基 -3，5-二甲基甲基碳酸哌啶鎓的方法。

发明背景

1-金刚烷基三甲基氢氧化铵和N，N-二甲基-3，5-二甲基甲基碳酸哌啶鎓可 作为生产沸石的模板剂。制备有机胺的铵盐如1-金刚烷基三甲基氢氧化铵的标 准路线，包括烷基化步骤，其中有机胺与烷基化剂如硫酸二烷基酯或甲基碘反 应。例如，美国专利8,252,943公开了一种用于制备铵化合物的方法，通过使 含有双键氮原子的化合物与两个烷基均参与反应的硫酸二烷基酯反应，并且如 果合适，使所产生的含有硫酸根阴离子的离子化合物进行阴离子交换。同样地， 美国专利8,163,951教导了一种用于制备季铵化合物的方法，其包括使含有sp3 杂化氮原子的化合物与硫酸二烷基酯或磷酸三烷基酯反应，以及使所产生的铵 化合物进行阴离子交换。美国专利申请公布2012/0010431公开了一种用于制备 1-金刚烷基三甲基氢氧化铵的方法，其包括使1-金刚烷二甲基胺与硫酸二甲酯 反应以得到1-金刚烷三甲基硫酸铵，然后使其与载有OH离子的离子交换剂进 行阴离子交换。此外，美国专利4,859,442在实施例1中描述了1-金刚烷基三 甲基氢氧化铵的制备，通过1-金刚烷基胺与甲基碘的烷基化反应，随后再用离 子交换树脂对碘阴离子进行离子交换。同样地，美国专利5,645,812教导了N，N- 二乙基-3，5-二甲基氢氧化哌啶鎓模板剂的制备和使用。

此外，美国专利6,784,307教导了一种通过使具有环状碳酸酯的相应的叔 胺与甲醇反应制备烷基碳酸季铵(如甲基碳酸季铵)、碳酸氢季铵和碳酸季铵的 方法。ZhuoqunZheng等人在Adv.Synth.Catal.2007，349，1095-1101和 中国专利申请CN1948268中描述了一种在作为催化剂的乙基甲基咪唑鎓的存在 下从胺盐和碳酸二甲酯制备季盐的方法。相同作者在中国专利CN101245019中 描述了没有催化剂存在下胺盐的季铵化反应。

与任何化学方法一样，需要在制备1-金刚烷基三甲基甲基碳酸铵和1-金刚 烷基三甲基氢氧化铵的方法上获得更进一步的改进。我们发现了一种以高收率 生产1-金刚烷基三甲基甲基碳酸铵的新方法。

发明内容

本发明是一种用于制备1-金刚烷基三甲基甲基碳酸铵或N，N-二甲基-3，5- 二甲基甲基碳酸哌啶鎓的方法。该方法包括使碳酸二甲酯与1-金刚烷基胺化合 物或3，5-二甲基哌啶在水的存在下，在80至200℃的温度在密封容器中进行反 应。1-金刚烷基胺化合物为1-金刚烷基胺、1-金刚烷基甲基胺或其混合物。

发明详述

本发明的方法包括使碳酸二甲酯与1-金刚烷基胺化合物或3，5-二甲基哌 啶在水的存在下，在80至200℃的温度在密封容器中进行反应。

在合并的甲基化/季铵化步骤中，使1-金刚烷基胺化合物或3，5-二甲基哌 啶与碳酸二甲酯反应，以产生1-金刚烷基三甲基甲基碳酸铵或N，N-二甲基 -3，5-二甲基甲基碳酸哌啶鎓。1-金刚烷基胺化合物为1-金刚烷基胺、1-金刚 烷基甲基胺或其混合物。

优选地，1-金刚烷基胺、1-金刚烷基甲基胺或3，5-二甲基哌啶在水的存在 下与碳酸二甲酯的反应在升高的温度和压力进行，例如在高压釜中。除了碳酸 二甲酯、1-金刚烷基胺化合物或3，5-二甲基哌啶以及水，该反应可在其他溶剂 如甲醇或其他对反应条件为惰性的非质子溶剂的存在下进行，但不需要另外的 溶剂。优选地，反应步骤包括将1-金刚烷基胺化合物或3，5-二甲基哌啶与水混 合，接着添加碳酸二甲酯。

通常情况下，含有3，5-二甲基哌啶或1-金刚烷基胺化合物、水和碳酸二甲 酯的反应混合物在自生压力下的密封容器中在约80℃至约200℃的温度加热超 过约0.25小时(优选少于约48小时)的时间。可选地，容器可以装配有用于通 过排出一些产生的二氧化碳以限制压力上升的装置。更优选地，将反应混合物 在约100℃至约175℃，最优选约120℃至约160℃的温度范围加热。反应温度 也可以在反应过程中增加。该反应优选进行1至24小时。该反应可以使用任何 适当类型的反应容器或设备，例如搅拌容器或CSTR反应器，以间歇、连续或半 连续的方式进行。