CN112694412B - 甜菜碱及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN112694412B CN201911004129.9A CN201911004129A CN112694412B CN 112694412 B CN112694412 B CN 112694412B CN 201911004129 A CN201911004129 A CN 201911004129A CN 112694412 B CN112694412 B CN 112694412B
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Abstract

本发明涉及一种甜菜碱及其制备方法和应用，主要解决酸性条件下，pH降低，很多泡沫剂失效，无法生成泡沫的问题。通过采用甜菜碱，具有如下的分子通式，其中，R为C8～C40的脂肪烃基或芳烃基；m+n为0～30中的任意数；R1为C1～C4的亚烷基或取代亚烷基；p为1‑6的一个整数；R3为C1～C5的亚烷基或取代亚烷基中的一种或两种以上；R2为H、C1～C5的烷基或取代烷基、‑(C3H6O)x1H、‑(C2H4O)y1H等；R4选为H、C1～C5的烷基或取代烷基、‑(C3H6O)x2H、‑(C2H4O)y2H等的技术方案，较好的解决了该问题，可用于酸性条件下生成泡沫。
Figure DDA0002242235710000011

Description

甜菜碱及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种甜菜碱及其制备方法和应用。
背景技术
随着油气田的开采，油气田含水量逐渐增加，地质条件越来越苛刻。含有酸性气体，如硫化氢、二氧化碳的井越来越多，这些井的堵水，采气，采油存在困难。如何提高油气开采率，最大限度地开发剩余储量，已成为石油工业的一项重要任务。
气驱或者气举是应用于复杂油气藏，尤其是难开采油藏提高采收率的最有效的方法之一。但是在气体驱替过程中，存在着严重的技术问题，即由于地下原油和注入气体的粘度对比度大，从而导致不利的流度比，导致早期气体突破，使油层波及系数降低；而且由于油藏的非均质性，特别是存在裂缝或大孔道时，会产生严重气窜，采油量降低。
为了提高封堵高渗透层的能力，人们经过大量的研究发现，泡沫可以进入并降低高渗透层渗透性。通过添加泡沫剂和气体混合，以泡沫流体的形式进行驱替，可有选择性地封堵高渗透带，调整吸液剖面，增大波及系数。气驱泡沫封堵应用过程中遇到的最大困难是难以形成长期稳定的泡沫，尤其是有大量酸性气体存在时或者酸性条件下形成稳定的泡沫。
目前市场上的泡沫剂主要有三大类：阴离子型泡沫剂、非离子型泡沫剂和甜菜碱泡沫剂。目前强化采油用泡沫剂大多采用多元复配体系，同时包含非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂，部分配方中还加入碱、醇、聚合物等助剂。如专利CN101619210A提供了一种用于低渗透油藏二氧化碳泡沫稳定剂，该剂选用十二烷基苯磺酸钠为发泡剂，稳泡剂由改性胍胶、羟乙基纤维素、十二醇组成。酸性条件下，很多表面活性剂受pH影响活性降低，因此，很多该类的表面活性剂应用于含碱的体系中，如专利CN1093589C公开了一种泡沫复合驱油方法，其中使用0.5％-1.5％的碱、0.05％-0.5％的表面活性剂和0.05％-0.5％的聚合物组成泡沫剂组合物。
为此，本发明研制一种新的甜菜碱，在酸性条件下具有极强的生成泡沫的能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是酸性条件下，泡沫生成减弱的问题，提供一种新的甜菜碱。该甜菜碱在pH为3，矿化度0-300000mg/L，钙镁离子浓度0-10000mg/L的条件下澄清透明，在100℃，超临界酸性气体CO2调节下形成泡沫，半衰期达到1h的优点。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题相对应的甜菜碱的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三是提供另外一种与解决技术问题相对应的甜菜碱的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之四是提供一种与解决技术问题相对应的甜菜碱的应用方法。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种甜菜碱，其分子通式为：
Figure BDA0002242235690000021
其中，R为C8～C40的脂肪烃基或芳烃基；m+n为0～30中的任意数；k为0或1；R1为C1～C4的亚烷基或取代亚烷基；p为1-6的中的任意一个整数；R3为C1～C5的亚烷基或取代亚烷基中的一种或两种以上；R2为H，或C1～C5的烷基或取代烷基，或(C3H6O)1-5H，或(C2H4O)1-5H,或R3N(R4)R5，或R3N(R4)(R5)R6Y中的一种或两种以上；R4选为H、C1～C5的烷基或取代烷基、-(C3H6O)x2H、-(C2H4O)y2H中的任意一种，R5选为H、C1～C5的烷基或取代烷基、-(C3H6O)x3H、-(C2H4O)y3H中的任意一种；R7为0或R8Y中的一种或两种以上，R6、R8独立选自C1～C5的亚烷基或取代亚烷基；x1+x2+x3＝0～15且大于0；y1+y2+y3＝0～15且大于0；Y为使所述通式呈电中性的阴离子基团。
上述技术方案中，R的优选方案为C8～C30的脂肪烃基或芳烃基，进一步优选为C8～C24的脂肪烃基，更优选为C8～C24的烷基或烯基。
上述技术方案中，m+n的优选方案为0～20中的任意一个数，更优选为1～10中的任意一个数。
上述技术方案中，R1，R3的优选方案为独立选自C1～C3的亚烷基或取代亚烷基中的一种或两种以上。
上述技术方案中，R2为C1～C3的烷基或取代烷基、-(C3H6O)x1H、-(C2H4O)y1H中的一种或两种以上；R4选为C1～C3的烷基或取代烷基、-(C3H6O)x2H、-(C2H4O)y2H中的任意一种，R5选为C1～C3的烷基或取代烷基、-(C3H6O)x3H、-(C2H4O)y3H中的任意一种；x1+x2+x3＝0～9且大于0，更优选x1+x2+x3＝1～9；y1+y2+y3＝0～9且大于0，更优选y1+y2+y3＝1～9。
上述技术方案中，R6、R8独立优选自C1～C3的亚烷基，更优选R6、R8同选自C1～C3的亚烷基；Y优选为-HPO4 —、-COO—或-SO3—中的任意一种，p优选为1或2或3。
上述技术方案中，所述取代烷基或取代亚烷基中的取代基可以是本领域常见的各种取代基，例如但不限定可以是卤素取代基或羟基取代基，优选为羟基取代基。
为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种甜菜碱的制备方法，包括以下步骤：
a)卤代烷基聚醚RO(C3H6O)m(C2H4O)n R1Cl的合成：
将烷基聚醚RO(C3H6O)m(C2H4O)n R1OH与氯化亚砜进行卤代去羟基化反应，反应结束后经处理后得到RO(C3H6O)m(C2H4O)n R1Cl；
b)烷基聚醚叔胺
Figure BDA0002242235690000031
的合成：
将a)中所合成的卤代烷基聚醚RO(C3H6O)m(C2H4O)nR1Cl与仲胺
Figure BDA0002242235690000032
进行烷基化反应，反应结束后经处理后得到叔胺/>
Figure BDA0002242235690000033
其中，R'2为H、C1～C5的烷基、-R3N(R4)R5、-R3N(R4)(R5)R6Y中的一种或两种以上；R'4和R'5独立选为H或C1～C5的烷基，k＝1；
c)甜菜碱
Figure BDA0002242235690000041
的合成：
将合成的叔胺
Figure BDA0002242235690000042
与XR6Y进行季铵化反应，得到所述甜菜碱/>
Figure BDA0002242235690000043
其中，k＝1。
上述技术方案中，所述a)卤代反应中，烷基聚醚与氯化亚砜在摩尔比优选为1:(1-3)，反应温度优选为50-120℃，反应6-12小时。
上述技术方案中，所述步骤b)的烷基化反应中，卤代烷基聚醚与胺摩尔比优选为1:(1-2)，温度优选为70-150℃，反应时间优选为6-12小时；当R2选自-(C3H6O)x1H或-(C2H4O)y1H中的任意种，和/或R4选自-(C3H6O)x2H或-(C2H4O)y2H中的任意种，和/或R5选自-(C3H6O)x3H或-(C2H4O)y3H中的任意种时，R'2为H，和/或R'4为H，和/或R'5为H，则步骤b)还包括如下步骤：
将上述合成的
Figure BDA0002242235690000044
与环氧乙烷和/或环氧丙烷进行烷氧基化反应；反应结束后经处理后得到/>
Figure BDA0002242235690000045
上述技术方案中，所述步骤c)季铵化反应中叔胺与XR6Y摩尔比优选为1:(1-7)，反应温度优选为60-90℃，反应时间优选为4-10小时，所述X优选为卤素。
为解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案如下：一种甜菜碱的制备方法，包括以下步骤：
1)烷基叔胺
Figure BDA0002242235690000046
的合成：
将卤代烷烃RR1Cl与仲胺
Figure BDA0002242235690000047
进行烷基化反应，反应结束后经处理后得到叔胺/>
Figure BDA0002242235690000051
其中，R'2为H、C1～C5的烷基或R3N(R4)R5，或R3N(R4)(R5)R6Y中的一种或两种以上；R'4和R'5独立选为H或C1～C5的烷基；
2)甜菜碱
Figure BDA0002242235690000052
的合成：
将1)中所合成的叔胺
Figure BDA0002242235690000053
与XR6Y进行季铵化反应，得到所述甜菜碱/>
Figure BDA0002242235690000054
上述技术方案中，所述步骤1)烷基化反应中，所述卤代烷烃与胺摩尔比优选为1:(1-2)，温度优选为70-150℃，反应时间优选为6-12小时。
上述技术方案中，所述步骤1)中，当R2选自-(C3H6O)x1H或-(C2H4O)y1H中的任意种，和/或R4选自-(C3H6O)x2H或-(C2H4O)y2H中的任意种，和/或R5选自-(C3H6O)x3H或-(C2H4O)y3H中的任意种时，R'2为H，和/或R'4为H，和/或R'5为H，则步骤1)还包括如下步骤：
将上述合成的
Figure BDA0002242235690000055
进行烷氧基化反应；反应结束后经处理后得到/>
Figure BDA0002242235690000056
上述技术方案中，所述步骤2)季铵化反应中，叔胺与XR6Y摩尔比优选为1:(1-7)，反应温度优选为60-90℃，反应时间优选为4-10小时，所述X为卤素。
为解决上述技术问题之四，本发明采用的技术方案如下：一种上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的甜菜碱作为泡沫剂的应用。
上述技术方案中，所述应用并无特殊限定，本领域技术人员可以根据泡沫剂驱油工艺加以利用，本发明的甜菜碱可应用于酸性气井堵水和气驱强化采油中，以重量百分比计，甜菜碱用量范围优选为0.1％～1.0％，更优优选范围为0.3％～0.6％。
上述技术方案中，例如本发明的甜菜碱可在pH为3，矿化度0-300000mg/L，钙镁离子浓度0-10000mg/L的地层水条件下澄清透明，在100℃，超临界酸性气体CO2调节下形成泡沫，半衰期达到1h，在多孔介质中，与酸性CO2气体阻力因子达到200。
本发明的
Figure BDA0002242235690000061
和
Figure BDA0002242235690000062
可通过红外分析光谱表征，扫描范围为4000～400cm-1。图1中波数1464cm-1为叔胺C-N的吸收峰，图1波数1040cm-1和图2波数1073cm-1处为C-O-C键的吸收峰，图1和图2中在波数为2850～3000cm-1处为长链烷基的特征峰，图2波数1594cm-1处为羧酸基的特征峰，叔胺的特征峰消失。
本发明的甜菜碱可应用于酸性气井堵水和气驱强化采油中，以重量百分比计，甜菜碱用量范围为0.1％～1.0％，优选范围为0.3％～0.6％。
本发明中甜菜碱将多胺和非离子片段同时设计在一个表面活性剂分子结构中，形成了一类新型的甜菜碱。多胺的加入增强了其对pH的适应能力。
采用本发明的技术方案，得到的甜菜碱在pH为3，矿化度0-300000mg/L，钙镁离子浓度0-10000mg/L的地层水条件下澄清透明，在100℃，超临界酸性气体CO2调节下形成泡沫，半衰期达到1h，在多孔介质中，与酸性CO2气体阻力因子达到200，取得了较好的技术效果。
说明书附图
图1为应用美国Nicolet-5700红外光谱仪表征的C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)C3H6N(CH3)2的红外谱图(扫描范围4000-650cm-1)。
图2为合成产品C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)(C2H4COO)C3H6N(CH3)2C2H4COO的红外谱图(扫描范围4000-650cm-1)。
图1中波数1464cm-1为叔胺C-N的吸收峰，图1波数1040cm-1和图2波数1073cm-1处为C-O-C键的吸收峰，图1和图2中在波数为2850～3000cm-1处为长链烷基的特征峰，图2波数1594cm-1处为羧酸基的特征峰，叔胺的特征峰消失，证明本发明合成的甜菜碱产品。
下面通过实施例对本发明做进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)(C2H4COO)C3H6N(CH3)2C2H4COO的合成
a)C16H33(C2H4O)C2H4Cl的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入C16H33O(C2H4O)2H 330克(1.0摩尔)及氯化亚砜149克(1.25摩尔)和5克DMF，在90℃下反应10小时。反应结束后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到C16H33O(C2H4O)C2H4Cl，收率为89％。
b)C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)C3H6N(CH3)2的合成：
将a)中所合成的C16H33O(C2H4O)C2H4Cl 174克(0.5摩尔)加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到70℃，加入甲苯70克，搅拌均匀后，缓慢滴加三甲基-1,3-丙二胺22克(0.5摩尔)和吡啶48克(0.7摩尔)组成的混合液，控制温度小于60℃，滴完升温至85℃反应2小时。冷却，过滤，粗品以乙醇重结晶，真空干燥后得三甲基-1,3-丙二胺得到目标中间产物C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)C3H6N(CH3)2，收率为85％。
c)C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)(C2H4COO)C3H6N(CH3)2C2H4COO的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)C3H6N(CH3)2 128克(0.3摩尔)，异丙醇100克，搅拌下加热到60℃，用滴液漏斗缓慢滴加20％的氯丙酸钠260克(0.4摩尔)，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，处理样品后经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)(C2H4COO)C3H6N(CH3)2C2H4COO含量为93wt％。
对C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)C3H6N(CH3)2和C16H33O(C2H4O)C2H4N(CH3)(C2H4COO)C3H6N(CH3)2C2H4COO，应用美国Nicolet-5700红外光谱仪，进行红外光谱分析，分别具有图1和图2所示的特征峰。
【实施例2】
C12H25O(C3H6O)C3H6N(C2H5O)C2H4N(C2H5O)2CH2CH(OH)CH2SO3的合成
a)C12H25O(C3H6O)C3H6Cl的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入C12H25O(C3H6O)2H 302克(1.0摩尔)及氯化亚砜238克(2.0摩尔)和5克DMF，，在100℃下反应5小时。反应结束后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到C12H25O(C3H6O)C3H6Cl，收率为91％。
b)C12H25O(C3H6O)C3H6N(C2H5O)C2H4N(C2H5O)2的合成：
将a)中所合成的C12H25O(C3H6O)C3H6Cl 161克(0.5摩尔)加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到75℃，加入甲苯70克，搅拌均匀后，用滴液漏斗缓慢滴加H2N-C2H4-NH2 30克(0.5摩尔)和吡啶48克(0.7摩尔)组成的混合液，控制温度小于55℃，滴完升温至85℃反应10小时。冷却，过滤，粗品以乙醇重结晶，真空干燥后得得到目标中间产物C12H25O(C3H6O)C3H6N(H)C2H4NH2，收率为89％。
向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入C12H25O(C3H6O)C3H6N(H)C2H4NH2 140克(0.4摩尔)，加热至80～90℃，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气吹扫3～4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至130℃缓缓通入环氧乙烷53克(1.2摩尔)，进行烷氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，除去未反应的环氧乙烷，冷却后中和、脱色、过滤、脱水，得C12H25O(C3H6O)C3H6N(C2H5O)C2H4N(C2H5O)2，收率为98％。
c)C12H25O(C3H6O)C3H6N(C2H5O)C2H4N(C2H5O)2CH2CH(OH)CH2SO3的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入C12H25O(C3H6O)C3H6N(C2H5O)C2H4N(C2H5O)2 143克(0.3摩尔)，异丙醇100克，搅拌下加热到70℃，用滴液漏斗缓慢滴加20％的3-氯-2-羟基丙磺酸钠300克，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，处理样品后经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C12H25O(C3H6O)C3H6N(C2H5O)C2H4N(C2H5O)2CH2CH(OH)CH2SO3含量为91wt％。
【实施例3】
C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)2N(C3H7O)(CH3)C2H4COO的合成
a)C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4Cl的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)4H 714克(1.0摩尔)及氯化亚砜238克(2.0摩尔)和10克DMF，在80℃下反应10小时。反应结束后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4Cl，收率为86％。
b)C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)2N(C3H6O)(CH3)的合成：
将a)中所合成的C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4Cl 365克(0.5摩尔)加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到77℃，加入甲苯70克，搅拌均匀后，用滴液漏斗缓慢滴N,N',N”-三甲基二丙撑三胺87克(0.5摩尔)和吡啶48克(0.7摩尔)组成的混合液到烧瓶中，控制温度小于60℃，滴完升温至90℃反应10小时。冷却，过滤，粗品以乙醇重结晶，真空干燥后得得到目标中间产物C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)2NH(CH3)，收率为85％。
向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)2NH(CH3)361克(0.4摩尔)，加热至80～90℃，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气吹扫3～4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至130℃缓缓通入环氧丙烷24克，进行烷氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，除去未反应的环氧丙烷，冷却后中和、脱色、过滤、脱水，得C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)2N(C3H7O)(CH3)，收率为92％。
c)C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)2N(C3H7O)(CH3)C2H4COO的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)2N(C3H7O)(CH3)288克(0.3摩尔)，异丙醇200克，搅拌下加热到60℃，用滴液漏斗缓慢滴加20％的氯乙酸钠175克(0.3摩尔)，滴加完毕后在80℃下反应10小时。反应结束后，处理样品后经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C8H17O(C3H6O)7(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)2N(C3H7O)(CH3)C2H4COO含量为80wt％。
【实施例4】
Figure BDA0002242235690000101
的合成
a)C24H49O(C2H4O)5C2H4Cl的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入C24H49O(C2H4O)6H 619克(1.0摩尔)及氯化亚砜357克(3.0摩尔)和6克DMF，在90℃下反应10小时。反应结束后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到C24H49O(C2H4O)5C2H4Cl，收率为87％。
b)
Figure BDA0002242235690000102
的合成：
将a)中所合成的C24H49O(C2H4O)5C2H4Cl 319克(0.5摩尔)加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到75℃，加入甲苯70克，搅拌均匀后，用滴液漏斗缓慢滴四甲基二丙撑基三胺94克(0.5摩尔)和吡啶48克(0.7摩尔)组成的混合液到烧瓶中，控制温度小于60℃，滴完升温至90℃反应10小时。冷却，过滤，粗品以乙醇重结晶，真空干燥后得得到目标中间产物
Figure BDA0002242235690000103
收率为82％。
c)
Figure BDA0002242235690000104
的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入
Figure BDA0002242235690000111
330克(0.4摩尔)，异丙醇300克，搅拌下加热到60℃，用滴液漏斗缓慢滴加25％的氯乙酸钠300克，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，处理样品后经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中/>
Figure BDA0002242235690000112
含量为88wt％。
【实施例5】
C18H35O(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)3N(C2H4OC2H4OC2H4OH)(CH3)C2H4SO3的合成
a)C18H35O(C2H4O)3C2H4Cl的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器及气体吸收装置的四口圆底烧瓶中加入C18H35O(C2H4O)4H 445克(1.0摩尔)及氯化亚砜131克(1.1摩尔)和4克DMF，在90℃下反应10小时。反应结束后，减压蒸出过量的二氯亚砜，得到C18H35O(C2H4O)3C2H4Cl，收率为87％。
b)C18H35O(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)3N(C2H4O)3(CH3)的合成：
将a)中所合成的C18H35O(C2H4O)3C2H4Cl 230克(0.5摩尔)加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到70℃，加入甲苯70克，搅拌均匀后，用滴液漏斗缓慢滴N,N',N”,N”'-四甲基三丙撑四胺122克(0.5摩尔)和吡啶48克(0.7摩尔)组成的混合液到烧瓶中，控制温度小于60℃，滴完升温至90℃反应10小时。冷却，过滤，粗品以乙醇重结晶，真空干燥后得得到目标C18H35O(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)3NH(CH3)，收率为87％。
向装有冷凝装置、搅拌装置和气体分散器的反应器中加入C18H35O(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)3NH(CH3)268克(0.4摩尔)，加热至80～90℃，开启真空***，在高真空下脱水1小时，然后用氮气吹扫3～4次以除去体系中的空气，然后将体系反应温度调至130℃缓缓通入环氧乙烷53克(1.2摩尔)，进行烷氧基化反应；反应结束后，用氮气吹扫体系，除去未反应的环氧乙烷，冷却后中和、脱色、过滤、脱水，得C18H35O(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)3N(C2H4OC2H4OC2H4OH)(CH3)，收率为90％。c)C18H35O(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)3N(C2H4OC2H4OC2H4OH)(CH3)C2H4SO3的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入C18H35O(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)3N(C2H4OC2H4OC2H4OH)(CH3)240克(0.3摩尔)，异丙醇150克，搅拌下加热到60℃，用滴液漏斗缓慢滴加20％的氯丙磺酸钠500克，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，处理样品后经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C18H35O(C2H4O)3C2H4(N(CH3)C3H6)3N(C2H4OC2H4OC2H4OH)(CH3)C2H4SO3含量为85wt％。
【实施例6】
C18H37N(CH3)(C2H4COO)C3H6N(CH3)2C2H4COO的合成
b)C18H37N(CH3)C3H6N(CH3)2的合成：
将a)中所合成的C18H37Cl 289克(1.0摩尔)加入带有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加热到70℃，加入甲苯70克，搅拌均匀后，用滴液漏斗缓慢滴三甲基-1,3-丙二胺22克(0.5摩尔)和吡啶48克(0.7摩尔)组成的混合液，控制温度小于60℃，滴完升温至85℃反应2小时。冷却，过滤，粗品以乙醇重结晶，真空干燥后得得到目标中间产物C18H37N(CH3)C3H6N(CH3)2，收率为90％。
c)C18H37N(CH3)(C2H4COO)C3H6N(CH3)2C2H4COO的合成：
在装有回流冷凝装置、温度计、搅拌器的四口圆底烧瓶中加入C18H37N(CH3)C3H6N(CH3)2 110克(0.3摩尔)，异丙醇100克，搅拌下加热到60℃，用滴液漏斗缓慢滴加20％的氯丙酸钠260克(0.4摩尔)，滴加完毕后在90℃下反应10小时。反应结束后，处理样品后经高效液相色谱(HPLC)分析，产物中C18H37N(CH3)(C2H4COO)C3H6N(CH3)2C2H4COO含量为91wt％。
【实施例7】
取【实施例1-6】合成的产品，分别在去离子水和矿化度300000mg/L，钙离子10000mg/L的模拟盐水，调节pH＝3，搅拌10分钟，配制成0.5％的水溶液，均澄清透明。在100℃，20MPa条件下测量其起泡量和半衰期结果见表1。
表1去离子水和模拟盐水中泡沫起泡量和半衰期
Figure BDA0002242235690000131
【实施例8】
取【实施例1-6】合成的产品，在去离子水调节pH＝3，搅拌10分钟，配制成0.5％的水溶液，气体为CO2条件下，在多孔介质中进行封堵实验，温度100℃，回压20Mpa，泡沫质量80％，形成阻力因子见表2。
取【实施例1-6】合成的产品，在矿化度300000mg/L，钙离子10000mg/L的模拟盐水调节pH＝3，搅拌10分钟，配制成0.5％的水溶液，气体为CO2条件下，在多孔介质中进行封堵实验，温度100℃，回压20Mpa，泡沫质量80％，形成阻力因子见表2。
表2多孔介质中形成泡沫阻力因子
Figure BDA0002242235690000132
【比较例1】
C18H37N(CH3)2CH2COO和C18H37N(CH3)2C2H4SO3在去离子水中调节pH＝3，搅拌10分钟，配制成0.5％的水溶液，在100℃，20MPa条件下测量其起泡量分别为120和122mL，半衰期分别为29和25min，多孔介质的阻力因子分别为50和30。
C18H37N(CH3)2CH2COO和C18H37N(CH3)2C2H4SO3在矿化度300000mg/L，钙离子10000mg/L，pH＝3的模拟盐水，搅拌10分钟，配制成0.5％的水溶液，在100℃，20MPa条件下测量其起泡量分别为110和120mL，半衰期分别为30和20min，多孔介质的阻力因子分别为45和50。

Claims (13)

1.一种甜菜碱，其分子通式为：
Figure FDA0004081795780000011
其中，R为C8～C40的脂肪烃基；m+n为0～30中的任意数；k为1；R1为C1～C4的亚烷基；p为1-6的一个整数；R3为C1～C5的亚烷基；R2为H、C1～C5的烷基、-(C3H6O)x1H、-(C2H4O)y1H、-R3N(R4)R5或-R3N(R4)(R5)R6Y中的任意一种；R4选为H、C1～C5的烷基、-(C3H6O)x2H、-(C2H4O)y2H中的任意一种，R5选为H、C1～C5的烷基、-(C3H6O)x3H、-(C2H4O)y3H中的任意一种；R7为R8Y，R6、R8独立选自C1～C5的亚烷基；x1+x2+x3＝0～15且大于0；y1+y2+y3＝0～15且大于0；Y为使所述通式呈电中性的阴离子基团。
2.根据权利要求1所述的甜菜碱，其特征在于所述的R为C8～C30的脂肪烃基。
3.根据权利要求1所述的甜菜碱，其特征在于所述的R为C8～C24的脂肪烃基。
4.根据权利要求1所述的甜菜碱，其特征在于所述的m+n为0～20中的任意数。
5.根据权利要求1所述的甜菜碱，其特征在于所述的m+n为1～10中的任意数。
6.根据权利要求1所述的甜菜碱，其特征在于所述的R1，R3为C1～C3的亚烷基；R2为C1～C3的烷基、-(C3H6O)x1H、-(C2H4O)y1H中的任意一种；R4选为C1～C3的烷基、-(C3H6O)x2H、-(C2H4O)y2H中的任意一种，R5选为C1～C3的烷基、-(C3H6O)x3H、-(C2H4O)y3H中的任意一种；x1+x2+x3＝0～9且大于0；y1+y2+y3＝0～9且大于0；R6、R8独立选自C1～C3的亚烷基；所述Y为-HPO4 —、-COO—或-SO3 —中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的甜菜碱，其特征在于所述的x1+x2+x3＝1～9；
和/或，y1+y2+y3＝1～9；
和/或，R6、R8同选自C1～C3的亚烷基。
8.据权利要求1所述的甜菜碱，其特征在于所述p为1或2或3。
9.一种权利要求1～8任一所述的甜菜碱的制备方法，包括以下步骤：
a)卤代烷基聚醚RO(C3H6O)m(C2H4O)n R1Cl的合成：
将烷基聚醚RO(C3H6O)m(C2H4O)n R1OH与氯化亚砜进行卤代去羟基化反应，反应结束后经处理后得到RO(C3H6O)m(C2H4O)n R1Cl；
b)烷基聚醚叔胺
Figure FDA0004081795780000021
的合成：
将a)中所合成的卤代烷基聚醚RO(C3H6O)m(C2H4O)nR1Cl与仲胺
Figure FDA0004081795780000022
进行烷基化反应，反应结束后经处理后得到叔胺
Figure FDA0004081795780000023
其中，R'2为H、C1～C5的烷基、-R3N(R4)R5或-R3N(R4)(R5)R6Y中的一种或两种以上；R'4和R'5独立选为H或C1～C5的烷基，k＝1；
c)甜菜碱
Figure FDA0004081795780000024
的合成：
将叔胺
Figure FDA0004081795780000025
与XR6Y进行季铵化反应，得到所述甜菜碱/>
Figure FDA0004081795780000026
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述步骤a)卤代反应中，烷基聚醚与氯化亚砜在摩尔比为1:(1-3)，反应温度为50-120℃，反应6-12小时；所述步骤b)烷基化反应中，卤代烷基聚醚与胺摩尔比为1:(1-2)，温度为70-150℃，反应时间为6-12小时；所述步骤c)季铵化反应中，叔胺与XR6Y摩尔比为1:(1-7)，反应温度为60-90℃，反应时间为4-10小时，所述X为卤素。
11.一种权利要求1～8任一所述的甜菜碱的制备方法，包括以下步骤：
1)烷基叔胺
Figure FDA0004081795780000031
的合成：
将卤代烷烃RR1Cl与仲胺
Figure FDA0004081795780000032
进行烷基化反应，反应结束经处理后得到叔胺/>
Figure FDA0004081795780000033
其中，R'2为H、C1～C5的烷基或R3N(R4)R5，或R3N(R4)(R5)R6Y中的一种或两种以上；R'4和R'5独立选为H或C1～C5的烷基；
2)甜菜碱
Figure FDA0004081795780000034
的合成：
将叔胺
Figure FDA0004081795780000035
与XR6Y进行季铵化反应，得到所述甜菜碱
Figure FDA0004081795780000036
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于所述步骤1)烷基化反应中，所述卤代烷烃与胺的摩尔比为1:(1-2)，反应温度为70-150℃，反应时间为6-12小时；所述步骤2)季铵化反应中，所述叔胺与XR6Y摩尔比为1:(1-7)，反应温度为60-90℃，反应时间为4-10小时，所述X为卤素。
13.一种权利要求1～10任一所述的甜菜碱作为泡沫剂的应用。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006143634A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Sanyo Chem Ind Ltd カルボキシベタイン
CN102276489A (zh) * 2010-06-11 2011-12-14 中国石油化工股份有限公司 烷基酚聚氧乙烯醚羧酸盐型甜菜碱及其制备方法
CN103422347A (zh) * 2013-07-31 2013-12-04 天津新纶科技有限公司 一种用于化学镀的表面改性剂、表面改性处理方法和织物化学镀方法
CN106140485A (zh) * 2016-08-03 2016-11-23 北京东信龙石油技术有限公司 一种新型浮选剂组合物
CN106590567A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 中国石油化工股份有限公司 用于高盐地层的低张力泡沫剂及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006143634A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Sanyo Chem Ind Ltd カルボキシベタイン
CN102276489A (zh) * 2010-06-11 2011-12-14 中国石油化工股份有限公司 烷基酚聚氧乙烯醚羧酸盐型甜菜碱及其制备方法
CN103422347A (zh) * 2013-07-31 2013-12-04 天津新纶科技有限公司 一种用于化学镀的表面改性剂、表面改性处理方法和织物化学镀方法
CN106590567A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 中国石油化工股份有限公司 用于高盐地层的低张力泡沫剂及其制备方法和应用
CN106140485A (zh) * 2016-08-03 2016-11-23 北京东信龙石油技术有限公司 一种新型浮选剂组合物

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
36434-24-9;REGISTRY;《ACS ON STN》;19841116;1-2 *

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