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油溶性季铵盐双子型表面活性剂的合成和性能研究

顾从英

  由于具有较传统表面活性剂更为优良的物化性能和应用性能,双子型表面活性剂已引起国外和国内的广泛关注和研究兴趣。但研究对象主要集中在水溶性双子型表面活性剂的合成和性能,为了研究油溶性双子型表面活性剂的合成方法和物化性能,开展了本文的工作。本文合成油溶性季铵盐双子型表面活性剂采用的方法是加入间隔链法。由于短间隔链和叔胺上两个长烷基的双重位阻作用,1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷与双长烷基甲基叔胺反应只能得到单季铵盐,而不能得到相应的双季铵盐。可见加入间隔链法不适合间隔链很短的双子型季铵盐的合成。但物质的量之比为1:5的1,4-二溴丁烷与双长烷基甲基叔胺,在正丙醇中,于95-97℃,反应48小时,用丙酮-乙醚混合溶剂重结晶5次,得到3个间隔链为-(CH2)4-的双子型季铵溴化物,即(C8H17)2N+(CH3)(CH2)4(CH3)N+(C8H17)2·2Br-、(C10H21)2N+(CH3)(CH2)4(CH3)N+(C10H21)2·2Br-和(C12H25)2N+(CH3)(CH2)4(CH3)N+(C12H25)2·2Br-。可见随着间隔链的增长,利用加入间隔链法可以合成双子型季铵盐。不过大大过量的工业纯叔胺以及伴随的副产物,增加了目标产物的提纯难度。对于更长间隔链的双子型季铵盐,一方面为了加快亲核取代反应速率,先将1,6-二氯己烷、3-氧杂-1,5-二氯戊烷转化成1,6-二碘己烷、3-氧杂-1,5-二碘戊烷,另一方面为了降低产物提纯的难度,将叔胺的过量由150%降到50%,使二碘代烷与双长烷基甲基叔胺在相同的温度下、反应相同的时间,经过相同的后处理,得到3个间隔链为-(CH2)6-的双子型季铵碘化物,(C8H17)2N+(CH3)(CH2)6(CH3)N+(C8H17)2·2I-、(C10H21)2N+(CH3)(CH2)6(CH3)N+(C10H21)2·2I-和(C12H25)2N+(CH3)(CH2)6(CH3)N+(C12H25)2·2I-。但由于间隔链中氧原子的影响,使得用相同方法合成和后处理不同疏水链的间隔链为-(CH2)2O(CH2)2-双子型季铵盐所得结果不一样。只得到1个较纯的化合物,即(C12H25)2N+(CH3)(CH2)2O(CH2)2(CH3)N+(C12H25)2·2I-。可见,随着间隔链进一步增长,利用加入间隔链法合成双子型季铵盐更加容易,而且间隔链对产物的性质有很大影响本文所合成的7个化合物都经过化学分析、核磁共振、红外光谱等分析手段的鉴定,结果表明,这7个化合物是目标产物。并讨论了温度、反应物物质的量之比、反应时间、溶剂、副反应和副产物的影响。此系列目标化合物的合成方法和表征的系统研究尚属首次,此类研究国内未见报道。这7个双子型季铵盐都易溶于极性有机溶剂,难溶于弱极性或非极性有机溶剂,也难溶于水;能明显降低丙三醇和二碘甲烷的表面张力,是表面活性很好的油溶性表面活性剂。而且它们在有机溶剂中的溶解度和表面活性随着表面活性剂疏水链和间隔链的不同而变化。……   
[关键词]:双子型表面活性剂;季铵盐;二卤代烷;叔胺;油溶性;表面活性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京工业大学2003年