含酯基双子表面活性剂的合成

以长碳链烷基酸与2-二甲氨基乙醇、盐酸、环氧氯丙烷为原料,通过3步反应合成了3种季铵盐阳离子双子表面活性剂。正交试验确定合成目标产物的最佳反应条件为:中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基月桂酸乙基氯化铵与二甲基脂肪酸乙基叔胺的物质的量比为1∶1.1,100℃下反应12h。3种目标产物结构均通过IR、1HNMR得到证实。     

月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂的合成与表征

以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷为原料,合成了中间体DMAC〔(2,3-环氧丙基)十二烷基二甲基氯化铵〕,再与月桂酸反应,生成月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂HDAC〔(2-羟基-3-月桂酰氧基丙基)十二烷基二甲基氯化铵〕。通过正交实验确定了最佳合成条件:以异丙醇为溶剂,n(DMAC)∶n(LAC)=1∶1.2,反应时间6 h,反应温度50℃,产率大于90%,Krafft点-4.52℃。通过元素分析、傅立叶变换红外光谱、飞行时间质谱(TOF-MS)、1HNMR,确证了目的产物的结构。测定产物的临界胶束浓度CMC为8.91×10-4mol/L,γCMC为34.12 mN/m。表明所合成的月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂具有较高的表面活性。     

非对称双子季铵盐阳离子表面活性剂的合成及性能

以十二烷基二甲基叔胺、盐酸、环氧氯丙烷为原料,合成了中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基十二烷基氯化铵,后与3种不同烷基链长的长链烷基叔胺反应,得到3种非对称Gemini季铵盐阳离子表面活性剂(Ⅰ～Ⅲ)。通过IR光谱,1HNMR确证了中间体及目的产物的结构。测定了产物的临界胶束浓度cmc及γcmc。cmc分别为1 07×10-3mol·dm-3、1 99×10-3mol·dm-3和9 55×10-3mol·dm-3,γcmc分别为40 9mN·m-1、48 0mN·m-1和50 9mN·m-1。结果表明:所合成的非对称Gemini季铵盐阳离子表面活性剂具有较高的表面活性。     

含咪唑啉环不对称双季铵盐的合成及其缓蚀性能

以长链烷基叔胺、长链烷基叔胺盐酸盐、环氧氯丙烷为原料合成了N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基长链烷基季铵盐,利用其与长链烷基咪唑啉季铵化合成了含咪唑啉环的不对称双季铵盐。通过FTIR,1HNMR验证了中间体和目标产物结构,考察了其合成工艺。合成含咪唑啉环不对称双季铵盐的最佳反应条件为:n[N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基长链烷基季铵盐]∶n(长链烷基咪唑啉)=1∶1.1,反应溶剂采用异丙醇,反应温度80℃。用失重法测定了25℃时含咪唑啉环不对称双季铵盐在1.0mol/L盐酸溶液中的缓蚀性能,结果表明,仅添加50mg/L,对Q235钢缓蚀率达98.89%。     

非对称双子表面活性剂的合成及结构表征

以十二(十四)烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷、36%盐酸为原料合成中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基长链烷基氯化铵,中间体再与吡啶经季铵化反应合成非对称双子表面活性剂。确定合成目标产物的最佳工艺条件,反应温度为85℃,反应时间为22 h,中间体氯化铵和吡啶的物料摩尔比为1∶1.2。目标产物的结构通过IR,1H NMR及元素分析得到证实。     

糖苷基季铵盐表面活性剂的合成及表面性能研究

以葡萄糖和3-氯-1,2-丙二醇为原料合成中间体3-氯-2-羟丙基糖苷,在Na OH碱性条件下与十二/十四烷基二甲基叔胺反应合成糖苷基季铵盐,通过单因素试验确定了最佳工艺。对于糖苷化反应∶n(葡萄糖)∶n(3-氯-1,2-丙二醇)=1∶4,反应时间5 h,反应温度95℃;对于季铵化工艺:n(3-氯-2-羟丙基糖苷)∶n(十二/十四烷基二甲基叔胺)=1.3∶1,反应温度90℃,反应时间4 h。通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱表征产物结构,测定最终产物的表面性能,能得到活性剂的临界胶束浓度(CMC)为1.68×10-3mol/L,最低表面张力(γCMC)为27.6 m N/m。     

菊粉季铵盐的合成及性能

该文用菊粉、环氧氯丙烷和十二烷基二甲基叔胺为原料合成了一种菊粉季铵盐表面活性剂。考察了原料摩尔比、催化剂用量、反应温度和反应时间对菊粉季铵盐取代度的影响。最佳反应条件为:n(菊粉)∶n(环氧氯丙烷)∶n(十二烷基二甲基叔胺)=1∶3∶3,催化剂硫酸0.6mL(质量分数26%),70℃反应7h,取代度最高达到1.33。该菊粉季铵盐的CMC=2.78×10-4mol/L,γCMC=29.27mN/m,临界溶解温度Krafft点<0℃,质量浓度3g/L时乳化时间为30min,浓度0.01mol/L时的增溶能力为680mL/mol。与其他生物质资源的阳离子衍生物相比,该菊粉季铵盐具有更强的降低表面张力的能力。     

烷基糖苷季铵盐的合成与表征

以十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和环氧氯丙烷为原料,合成中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基-N-十二烷基氯化铵(CHPDDAC);对非离子烷基糖苷(APG)进行季铵化改性生成烷基糖苷季铵盐(APGQAS);通过正交实验确定了最佳合成工艺为:以异丙醇为溶剂,n(APG)∶n(CHPDDAC)=1.1∶1,反应温度为80℃,反应时间为7 h.通过红外光谱、元素分析及核磁共振波谱确定其化学结构,测定产物的临界胶束浓度CMC为3.16×10-4mol/L,γCMC为21.51 mN/m,Krafft点为-3.57℃.     

柠檬酸三酯三季铵盐阳离子表面活性剂的合成

采用柠檬酸、环氧氯丙烷和十二烷基二甲基叔胺合成三烷基三季铵盐阳离子表面活性剂。得到较佳工艺条件:n(柠檬酸)∶n(十二烷基二甲基叔胺)∶n(环氧氯丙烷)为1∶3∶3,于85℃下反应12 h,得到产率大于90%的目的产物。测定了产物的cmc为3.3×10-4mol/L。研究了反应条件对目的产物产率的影响。结果表明:随反应温度的升高,产率逐渐增加,当升温到一定程度后,产率略有下降;反应12 h后产率基本不再变;十二烷基二甲基叔胺及环氧氯丙烷与柠檬酸的投料比大于3时,对三烷基三季铵盐阳离子表面活性剂产率的增加影响不大;异丙醇溶剂有利于反应产率的提高,但随着溶剂量的增多,反应产率会下降。     

含酯基非对称Gemini季铵盐表面活性剂的合成及表征

以月桂酸与2-二甲氨基乙醇为原料,经酯化反应,其产物与盐酸、环氧氯丙烷反应,合成中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基月桂酸乙基氯化铵,再进一步合成3种含酯基非对称Gemini季铵盐表面活性剂(Ⅰ~Ⅲ),研究合成工艺,优化反应条件。中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基月桂酸乙基氯化铵及3种目的产物经IR1、H NMR验证。测定3种产物的临界胶团浓度CMC和γCMC。结果表明:所合成的3种产物具有很好的表面活性。     

含全氟壬烯基的阳离子氟表面活性剂的合成

以p-全氟壬烯氧基苯甲酸为原料,经酰氯化、酰胺化和季铵化三步反应,制备了N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰氨基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵(Ⅰ),用IR、1HNMR、19FNMR对其结构进行了表征,并测试了其水溶液的表面张力。p-C9F17OC6H4COOH(Ⅱ)与过量SOCl2在40℃反应3 h后,与N,N-二甲基丙二胺反应,n(Ⅱ)∶n(N,N-二甲基丙二胺)=1∶2,乙腈作溶剂,70℃反应1 h,N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰氨基)丙基]-N,N-二甲基胺(Ⅲ)收率89.3%。Ⅰ的较佳合成工艺条件为:n(Ⅲ)∶n(碘甲烷)=1∶1.2,乙腈作溶剂,回流1.5 h,收率88.3%。Ⅰ的水溶液CMC为9.67×10-4mol/L,γ为20.4 mN/m。     

高纯度支链三烷基苯磺酸钠的合成与表面活性

以短碳链烷基苯为原料,经酰化反应、格氏反应、催化加氢及磺化等六步反应合成了6种支链1,4,5 三烷基苯 3 磺酸钠,总收率均在21%以上。在烷基苯磺酸盐分子中,主链(—CHR1R2)取代在苯环的1位,短链R和R3分别取代在4位和5位。合成的三烷基苯磺酸盐的结构如下:(Ⅰ)R1=C3H7,R2=C4H9,R3=R=C2H5;(Ⅱ)R1=C4H9,R2=C4H9,R3=R=C2H5;(Ⅲ)R1=C4H9,R2=C5H11,R3=R=C2H5;(Ⅳ)R1=C3H7,R2=C4H9,R3=n C3H7,R=i C3H7;(Ⅴ)R1=C4H9,R2=C4H9,R3=n C3H7,R=i C3H7;(Ⅵ)R1=C4H9,R2=C5H11,R3=n C3H7,R=i C3H7。用1HNMR鉴定了所合成的表面活性剂的结构,用两相滴定法测定了产品中支链三烷基苯磺酸钠的质量分数均在98%以上。用表面张力法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(CMC)和最低表面张力(γCMC)。6种表面活性剂的CMC(mmol/L)和γCMC(mN/m)分别为4 3,31 78(Ⅰ);4 1,31 05(Ⅱ);2 8,30 75(Ⅲ);4 0,30 85(Ⅳ);2 0,30 50(Ⅴ);1 0,30 48(Ⅵ)。     

对氨基苯甲磺酰吡咯烷的制备

以氯苄为主要原料制备了对氨基苯甲磺酰吡咯烷(Ⅰ)。以V〔w(HNO3)=95%的发烟硝酸〕∶V〔w(游离SO3)=22%的发烟硫酸〕=1∶1 3的混酸对氯苄进行硝化,反应温度为0℃,反应2h,得对硝基氯苄(Ⅱ),产率52%;Ⅱ用亚硫酸钠磺化,在V(甲醇)∶V(水)=1∶1 5的溶剂中,回流反应18h,得到对硝基苯甲磺酸钠(Ⅲ),产率96%;Ⅲ用PCl5氯化,得到对硝基苯甲磺酰氯(Ⅳ),产率78%;Ⅳ经吡咯烷氨解,反应物料比为n(Ⅳ)∶n(吡咯烷)=1∶2,以二氯甲烷为溶剂,常温反应10h,得对硝基苯甲磺酰吡咯烷(Ⅴ),产率达到98%;Ⅴ用铁-盐酸还原,在V(乙醇)∶V(水)=1∶1的溶剂中回流1h,得对氨基苯甲磺酰吡咯烷,经HPLC分析,精制后的产物纯度w(对氨基苯甲磺酰吡咯烷)=99 2%,产率85%,总产率32 4%。     

居贝特表面活性剂的合成和表面性质研究

以短碳链辛醇为起始原料制备了具有Guerbet结构的十六烷基失水甘油醚(Ⅰ)和具有Guerbet结构的十六烷基聚氧乙烯醚(EO)3的失水甘油醚(Ⅱ)以及它们对应的阳离子和两性离子表面活性剂(Ⅲ~Ⅵ)。Ⅲ~Ⅵ表面活性剂的结构如下:N-(3-支链十六烷氧基-2-羟丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵(Ⅲ),N-〔3-支链十六烷基聚氧乙烯醚(EO)3-2-羟丙基〕-N,N,N-三甲基氯化铵(Ⅳ),N-(3-支链十六烷氧基-2-羟丙基)-N,N-二甲基羧酸甜菜碱(Ⅴ),N-〔3-支链十六烷基聚氧乙烯醚(EO)3-2-羟丙基〕-N,N-二甲基羧酸甜菜碱(Ⅵ)。通过硅胶柱色谱分离和重结晶,对所得6种化合物进行了纯化。用IR、1HNMR和ESI-MS鉴定了Ⅰ~Ⅵ的结构。并对Ⅲ~Ⅵ的表面张力进行了测定。结果表明,由于这些表面活性剂具有独特的Guerbet亲油基结构,使其具有较低的CMC(10-5~10-6mol/L)和γCMC(25~27 mN/m),有良好的表面活性和应用潜力。     

含氮硼酸酯表面活性剂的合成及表面活性

以月桂酸、N-(2-羟乙基)乙二胺、硼酸和二乙醇胺为原料,合成了咪唑啉硼酸酯(简称IBE)和咪唑啉醇胺硼酸酯(简称IBE-A),比较了两种硼酸酯的抗水解、表面张力等性能,考察了IBE-A与十二烷基苯磺酸钠(LAS)复配的协同效应。结果表明,氮原子的引入有效地增强了硼酸酯抗水解性能,其中IBE-A具有很好的抗水解性能;随pH增加,IBE和IBE-A临界胶束浓度(CMC)和γCMC下降;在中性及碱性条件下,IBE-A的CMC=(1.20~1.35)×10-3mol.L-1,γCMC=(31.1~31.4)mN.m-1。IBE-A和LAS有较强的复配协同效应,当n(IBE-A)∶n(LAS)=4∶6时,CMC=3.16×10-5mol.L-1,γCMC=29.6 mN.m-1,其中CMC分别是IBE-A水溶液CMC(1.35×10-3mol.L-1)和LAS水溶液CMC(1.14×10-3mol.L-1)的1/43和1/36。     

哌嗪系列双子表面活性剂的合成

为了探索哌嗪类双子表面活性剂在三次采油(EOR)、新材料制备及生物技术领域中的应用,合成了两个以哌嗪为基的双子表面活性剂Ⅰ和Ⅴ,一个含有两种阴离子的Bola型表面活性剂Ⅱ和一个大环表面活性剂Ⅲ。表面张力测定结果显示,Ⅰ的临界胶束浓度(CMC)为6.47×10-4mol/L,优于传统的表面活性剂;Ⅴ的CMC为1.17×10-3mol/L,说明连接基团长度一定时,增加疏水链的数目,表面活性降低。Ⅱ和Ⅲ水溶性较好,可应用于生物技术领域或在新材料中作为模板剂。MM2能量最小法计算结果显示,在有限长连接基团中引入较多疏水链的化合物不易合成。用溶剂可接触面积说明了Ⅲ水溶性较好的原因。     

氧乙烯联接链的季铵盐Gemini表面活性剂合成及胶团化特性

合成了含氧乙烯联接链的季铵盐Gemini表面活性剂C12 2 En C12·2Br〔C12=C12H25N+(CH3)2,2=CH2CH2,En=(OC2H4)n,2Br=2Br-,n=1,2,3〕。以电导和稳态荧光法研究了胶团化行为,结果表明,C12 2 En C12·2Br的胶团化能力比其单体表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(C12TABr)高得多,接近于以2个亚甲基构成联接链的C12 2 C12·2Br。胶团聚集数N和表面反离子结合度K0也与C12 2 C12·2Br胶团相当。C12 2 En C12·2Br胶团化过程呈现焓/熵补偿现象,以n=1的胶团最为稳定。     

全氟己基季铵盐型表面活性剂的制备及其表面活性

以全氟己基磺酰氟和N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料,经酰胺化和季铵化反应,制备了N,N,N-三甲基-N-(N'-全氟己基磺酰胺基)丙基碘化铵。用IR、1HNMR、MS(ESI)等方法对其结构进行了表征,并测试了其表面张力等性能。结果表明,N,N-二甲基-N'-全氟己基磺酰基丙二胺合成的较佳工艺条件为:以乙酸乙酯为溶剂,三乙胺为缚酸剂,n(C6F13SO2F)∶n〔H2NC3H6N(CH3)2〕=1∶1.2,室温反应3 h,收率为90.9%。季铵化反应的较优合成条件为:以四氯化碳为溶剂,n〔C6F13SO2NHC3H6N(CH3)2〕∶n(CH3I)=1∶1.7,室温反应2 h,收率为97.6%。所得季铵盐临界胶束浓度(CMC)为3.50 mmol/L,在CMC时表面张力为17.8 mN/m,具有良好的表面活性。     

4′-(6-溴己氧基)联苯-4-甲酸甲酯的合成

4′ 羟基联苯 4 甲酸与甲醇反应,合成了4′ 羟基联苯 4 甲酸甲酯。后者与1,6 二溴己烷反应合成了目标化合物4′ (6 溴己氧基)联苯 4 甲酸甲酯,反应工艺条件为:以无水乙醇为溶剂,n(4′ 羟基联苯 4 甲酸甲酯)∶n(碳酸钾)∶n(1,6 二溴己烷)=1∶1 5∶3,80℃反应8h,收率达60 8%。两步总收率57 6%。目标化合物经IR,1HNMR和元素分析确证了分子结构。     

支链烷基苯磺酸钠的表征及表面性质的测定

为了研究支链烷基苯磺酸钠的构效关系,以苯为初始原料经酰化、格氏反应、氢化还原、磺化中和等4步合成了4种支链烷基苯磺酸钠。支链总碳原子数为16,苯环连接位置分别在支链的2,4,6和8位。它们的结构分别为:(A)CH3(CH2)13CH(CH3)C6H4SO3Na;(B)CH3(CH2)11CH(C3H7)C6H4SO3Na;(C)CH3(CH2)9CH(C5H11)C6H4SO3Na;(D)CH3(CH2)7CH(C7H15)C6H4SO3Na。经核磁和红外光谱确定了化合物的结构,用两相滴定方法确定了产物中烷基苯磺酸钠的质量分数均大于99%。用Wilhelmy-Plate法测定了4种支链烷基苯磺酸钠在30℃下的临界胶束浓度CMC(mmol/L)以及临界胶束浓度下的表面张力γCMC(mN/m)。CMC和γCMC值分别为:(A)0 112,35 96;(B)0 232,35 05;(C)0 420,33 86;(D)0 708,31 47。根据Gibbs吸附公式求出饱和吸附量Γm、饱和吸附面积Am以及表面压πCMC。发现随着苯环在烷基链上连接位置由2变化到8,CMC增大,γCMC降低。采用电导法测定了4种支链烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度,其结果与表面张力法的测定结果一致。采用两种基于辛醇/水分配系数的方法预测了4种表面活性剂的CMC,结果表明,考虑了支链化的CMC与实验结果符合较好。