一种用于处理正戊烷有机废液的化合物及其制备方法

1.本发明属于化学合成与超分子化学技术领域，具体涉及一种在常温下用于固化正戊烷有机废液的化合物，以及其具体的制备方法和应用。


背景技术：

2.正戊烷，一种有机化合物，化学式为c5h
12
，无色液体，有微弱的薄荷香味，沸点为36.1℃，不溶于水，能溶于二氧六环、乙酸乙酯、丙酮等多种有机溶剂。其常被用作溶剂，用作汽车和飞机燃料、制造人造冰、麻醉剂，合成戊醇、异戊烷等，用途十分广泛。
3.正戊烷作为有机溶剂，其具有易挥发、极易燃烧、中等毒性等性质。经反应后的正戊烷，若生成的废液处理不当，将导致严重的后果：挥发出的正戊烷气体会与空气形成爆炸性混合物，与氧化物接触发生强烈反应，严重者甚至引起燃烧；挥发出的正戊烷遇明火、高热极易燃烧爆炸。另外，吸入或食入高浓度的正戊烷可引起眼与呼吸道粘膜轻度刺激症状和麻醉状态，甚至意识丧失。慢性作用为眼和呼吸道的刺激，可引起皮炎。这给利用传统方法处理正戊烷废液的操作人员带来严重的健康威胁。因此，正戊烷有机废液的处理显得十分重要。
4.正戊烷的废液产生后，化工厂等要先对其储藏，达到一定废液量后再集中运输至处理厂。
5.依据正戊烷的性质，其储存的注意事项包括以下几点：首先，其必须存放于阴凉、通风的库房，并且库温不宜超过29℃，库房采用防爆型照明、通风设施；其次，远离可能引起燃烧或爆炸的火种、热源，并将其保持容器密封，减少挥发；此外，其应与氧化剂分开存放，切忌混储，禁止使用易产生火花的机械设备和工具。在运输方面，目前有机废液运输常用工具是槽车。操作人员将有机废液用防爆泵转移至槽车内，集中送至处理厂对废液进行集中处理。但是传统有机废液的液体状态在运输过程中存在以下问题：禁止与氧化剂混装，大大降低了废液处理效率，提高了废液处理成本；对运输工具和道路条件等要求苛刻，运输时间段内需将道路封锁，避免对无关人员形成安全上的威胁；操作过程中还需佩戴半面罩，必要时，戴化学安全防护眼镜、穿防静电工作服、戴防苯耐油手套，且工作现场严禁吸烟，对操作人员要求较高，需经过专业培训合格才能参与运输，抬高了废液处理成本。
6.由此可见，目前正戊烷有机废液的储藏、运输过程均存在需要投入大量的人力、物力、财力。如果能将正戊烷有机废液制成固态或半固态，相比于液态的正戊烷有机废液，其流动性小，挥发性小，与空气中氧气的接触面积大大减小，使得其对周围环境和人身安全的危险性都大大降低，有效降低了人力、物力、财力等方面的成本，增加了正戊烷有机废液的储藏和运输过程中的简便性，将在工业生产中将有广泛的应用。
7.超分子凝胶是近些年来备受瞩目的软材料的一种。超分子凝胶体系的构建，就是基于分子间氢键、π-π堆砌、范德华力以及其他非共价相互作用协同的多层次组装。即由小分子构筑基元首先组装成为一级结构的有序超分子聚集体，这些聚集体自组装形成二级结构的纤维，进而缠绕形成三级结构的三维网络结构，同时将大量溶剂包裹在网络中。
8.可见，利用超分子凝胶将正戊烷制为固态或半固态是一种理想的正戊烷有机废液储藏和运输的方法。但在传统制备凝胶过程中，需要经过搅拌、加热冷却、超声诱导等操作，这些操作过程复杂，消耗时间长，更重要的是，在加热过程中，可能会引发如爆炸、操作人员中毒等一系列安全问题，所以目前利用超分子凝胶固化正戊烷有机废液的相关研究还鲜有报道。因此，研究一种既安全、易操作、经济的处理正戊烷有机废液的方法具有广阔的应用前景。


技术实现要素：

9.本发明的目的之一是提供一种能在常温下固化正戊烷有机废液的化合物。
10.本发明的目的之二是提供所述化合物的制备方法。
11.本发明的目的之三是提供一种低成本、易于操作、能安全有效的常温下固化正戊烷有机废液的方法。
12.本发明所述的化合物，其化学名称为n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺，化学式c
49h87
no3，具有以下结构：
[0013][0014]
本发明所述的化合物可由以下方法制备得到：
[0015]
1)将胆固醇与丁二酸酐溶于氯仿体系中，制备得到胆固醇琥珀酸单酯；
[0016]
2)将胆固醇琥珀酸单酯、十八胺、n，n
’‑
二环己基碳酰亚胺溶于氯仿体系中，制备得到n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺。
[0017]
本发明所述化合物更具体的制备方法如下：
[0018]
1)将胆固醇与丁二酸酐溶于氯仿体系中，在40～60℃条件下搅拌30～45小时，将反应液减压旋干，以甲醇进行重结晶，过滤，真空干燥，制备得到胆固醇琥珀酸单酯；
[0019]
2)将胆固醇琥珀酸单酯、十八胺、n，n
’‑
二环己基碳酰亚胺溶于氯仿体系中，在20～36℃条件下搅拌55～85小时，将反应液过滤后，减压旋干，以乙腈进行重结晶，过滤，真空干燥，制备得到n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺。
[0020]
其中，所述步骤1)中，优选胆固醇与丁二酸酐的摩尔用量比为1∶1～2，所述反应物的投料总量与氯仿溶剂的用量比为1～3g投料总量/100ml溶剂。
[0021]
其中，所述步骤2)中，胆固醇琥珀酸单酯、十八胺、n，n
’‑
二环己基碳酰亚胺的摩尔用量比为1∶1～2.5∶1～5，所述反应物的投料总量与氯仿溶剂的用量比为1～3g投料总量/100ml溶剂。
[0022]
本发明发现，将上述制备的化合物加入正戊烷溶剂或含正戊烷的有机溶液中，在室温条件下，通过简单地搅拌将化合物溶解，静置一段时间后，能形成稳定的有机凝胶。
[0023]
具体地，上述有机凝胶的制备方法中，所述化合物的浓度不低于3mg/ml。
[0024]
进一步地，上述有机凝胶的制备方法中，所述的含正戊烷的有机溶液可以是苯、甲苯、二甲苯、吡啶、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃、二氧六环、乙酸乙酯、乙醇、丙酮，及其任意两种或多种的混合溶液。
[0025]
进一步地，上述有机凝胶的制备方法中，所述含正戊烷的有机溶液，正戊烷的体积
分数不低于25％。
[0026]
优选的，所述静置时间不低于30分钟。
[0027]
基于上述制备方法，本发明所述的化合物可以作为常温条件下正戊烷有机废液的固化剂，用于固化工业生产、实验室等机构产生的正戊烷有机废液。
[0028]
本发明所述的常温下固化正戊烷有机废液的方法是：
[0029]
将所述化合物加入含正戊烷的有机废液中，在室温条件下，通过简单地搅拌将化合物溶解，静置一段时间后，能形成稳定的有机凝胶。
[0030]
具体地，上述固化正戊烷有机废液方法中，所述化合物的浓度不低于3mg/ml。
[0031]
进一步地，上述固化正戊烷有机废液方法中，所述的含正戊烷的有机废液可以是苯、甲苯、二甲苯、吡啶、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃、二氧六环、乙酸乙酯、乙醇、丙酮，及其任意两种或多种的混合溶液。
[0032]
进一步地，上述固化正戊烷有机废液方法中，所述含正戊烷的有机废液中，正戊烷的体积分数不低于25％。
[0033]
优选的，所述静置时间不低于30分钟。
[0034]
本发明还发现，当将所述的化合物替换为结构相近的n-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基-12-羟基十八酸酰胺、n-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基-9-十八烯酸酰胺、n-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基十八酸酰胺后，它们在上述相同实验条件的含正戊烷的有机溶液中无法形成凝胶，甚至在纯粹的正戊烷溶剂中也无法形成凝胶。这样表明，只有本发明所述化合物的结构才具有优异的固化正戊烷能力，且能在常温下就形成凝胶，即本发明所述化合物的结构才具有特殊的凝胶性能使得含正戊烷有机废液得到固化。
[0035]
其中，n-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基-12-羟基十八酸酰胺的结构式如下所示：
[0036][0037]
其中，n-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基-9-十八烯酸酰胺的结构式如下所示：
[0038][0039]
其中，n-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基十八酸酰胺的结构式如下所示：
[0040][0041]
本发明提供的化合物，能在常温下仅需要通过搅拌，而不需要加热、超声等可能使正戊烷有机废液爆炸的危险性操作，就能够将该废液在短时间内固化。此外，本发明所述的化合物，具有制备过程简便、制作成本低廉、安全性高、易于操作、使用方便等优点，将在固化正戊烷有机废液方面有显著的作用和深远的现实意义。
附图说明
[0042]
图1是实施例1制备化合物的核磁共振氢谱图。
[0043]
图2是实施例3～7形成有机凝胶的照片。
[0044]
图3是对比例1～3的溶液照片。
[0045]
图4是应用例1形成有机凝胶的照片。
具体实施方式
[0046]
下述实施例仅为本发明的优选技术方案，并不用于对本发明进行任何限制。对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0047]
实施例1
[0048]
1)称取10.0g胆固醇与3.5g丁二酸酐溶于600ml氯仿中，50℃条件下搅拌35小时，将反应液减压旋干，以甲醇进行重结晶，过滤，真空干燥，制备得到胆固醇琥珀酸单酯；
[0049]
2)称取6.0g胆固醇琥珀酸单酯、8.5g十八胺、10.0gn，n
’‑
二环己基碳酰亚胺溶于1000ml氯仿中，在28℃条件下搅拌70小时，将反应液减压旋干，以乙腈进行重结晶，过滤，真空干燥，制备得到n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺。
[0050]
图1为实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺核磁共振氢谱谱图。谱图中所有特征峰积分面积与化学式中氢的数量相符，谱图中没有任何杂峰，证明所制备的化合物纯度较高。
[0051]
实施例2
[0052]
1)称取18.0g胆固醇与7.0g丁二酸酐溶于1000ml氯仿中，55℃条件下搅拌42小时，将反应液减压旋干，以甲醇进行重结晶，过滤，真空干燥，制备得到胆固醇琥珀酸单酯；
[0053]
2)称取10.0gn胆固醇琥珀酸单酯、13.0g十八胺、18.5gn，n
’‑
二环己基碳酰亚胺溶于1500ml氯仿中，在35℃条件下搅拌72小时，将反应液减压旋干，以乙腈进行重结晶，过滤，真空干燥，制备得到n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺。
[0054]
实施例3
[0055]
将3mg实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺加入1ml正戊烷中，在室温条件下，通过简单搅拌将化合物溶解，静置30分钟，形成稳定的有机凝胶。
[0056]
实施例4
[0057]
将4mg实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺加入由0.3ml正戊烷和0.7ml苯组成的混合溶液中，在室温条件下，通过简单搅拌将化合物溶解，静置30分钟，形成稳定的有机凝胶。
[0058]
实施例5
[0059]
将5mg实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺加入由0.3ml正戊烷和0.7ml乙酸乙酯组成的混合溶液中，在室温条件下，通过简单搅拌将化合物溶解，静置30分钟，形成稳定的有机凝胶。
[0060]
实施例6
[0061]
将7mg实施例2制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺加入由0.4ml正戊烷和0.6ml四氢呋喃组成的混合溶液中，在室温条件下，通过简单搅拌将化合物溶解，静置30分
钟，形成稳定的有机凝胶。
[0062]
实施例7
[0063]
将9mg实施例2制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺加入由0.6ml正戊烷和0.4ml二氧六环组成的混合溶液中，在室温条件下，通过简单搅拌将化合物溶解，静置30分钟，形成稳定的有机凝胶。
[0064]
图2是实施例3～7形成有机凝胶的照片。图中小瓶a-e分别是实施例3～7形成有机凝胶的照片，从图中可以清楚看到形成的凝胶很稳定。
[0065]
对比例1
[0066]
将3mgn-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基-12-羟基十八酸酰胺加入1ml正戊烷中，在室温条件下，通过简单搅拌将化合物溶解，静置30分钟，依然是溶液，无法形成有机凝胶。
[0067]
对比例2
[0068]
将3mgn-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基-9-十八烯酸酰胺加入1ml正戊烷中，在室温条件下，通过简单搅拌将化合物溶解，静置30分钟，依然是溶液，无法形成有机凝胶。
[0069]
对比例3
[0070]
将3mgn-(n-胆固醇甲酰基)-乙二基十八酸酰胺加入1ml正戊烷中，在室温条件下，通过简单搅拌将化合物溶解，静置30分钟，依然是溶液，无法形成有机凝胶。
[0071]
图3是对比例1～3的溶液照片。从图中可以清楚看到三者分别都是溶液状态，根本无法形成凝胶。
[0072]
应用例1
[0073]
将10ml正戊烷与20ml苯混合，制备模拟有机废液。
[0074]
取65mg实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺于烧杯中，加入20ml上述的模拟有机废液，搅拌使化合物溶解，静置30分钟后，正戊烷有机废液固化为凝胶。说明实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺可以将此模拟有机废液固化。
[0075]
图4是应用例1形成有机凝胶的照片。从图中可以清楚看到形成的凝胶很稳定，即使在倒置的时候，凝胶依然很稳定，很好的说明了实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺可以将此模拟有机废液固化。
[0076]
应用例2
[0077]
将60ml正戊烷与140ml乙酸乙酯混合，制备模拟有机废液。
[0078]
取370mg实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺于烧杯中，加入120ml上述的模拟有机废液，搅拌使化合物溶解，静置30分钟后，正戊烷有机废液固化为凝胶。说明实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺可以将此模拟有机废液固化。
[0079]
应用例3
[0080]
将100ml正戊烷与180ml氯仿混合，制备模拟有机废液。
[0081]
取700mg实施例2制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺于烧杯中，加入230ml上述的模拟有机废液，搅拌使化合物溶解，静置30分钟后，正戊烷有机废液固化为凝胶。说明实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺可以将此模拟有机废液固化。
[0082]
应用例4
[0083]
将150ml正戊烷、150ml苯、150ml乙酸乙酯混合，制备模拟有机废液。
[0084]
取1000mg实施例2制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺于烧杯中，加入320ml
上述的模拟有机废液，搅拌使化合物溶解，静置30分钟后，正戊烷有机废液固化为凝胶。说明实施例1制备的n-十八烷基-胆固醇甲酰基丙酰胺可以将此模拟有机废液固化。