[發明專利]一種陽離子氟表面活性劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200810062201.9
• 申請日: 2008-06-05
• 公開（公告）號: CN101293853A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 史鴻鑫
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C07C235/46
• 分類號: C07C235/46;C07C231/02;B01F17/22
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 黃美娟;冷紅梅

(一)技術領域

本發明涉及一種陽離子氟表面活性劑及其制備方法。

(二)背景技術

氟表面活性劑由于具有“三高、兩憎”的特殊性能，日益受到人們的關注，是目前所有表面活性劑中表面活性最高的一類，主要應用于技術要求較高的特種場合或一般普通表面活性劑難以勝任、應用效果較差的領域。它的含氟烴基既憎水又憎油[化工新型材料，2004，32(8)：46]。陽離子氟碳表面活性劑是氟表面活性劑的重要品種之一，主要分為胺鹽型和季銨鹽型兩大類[氟表面活性劑[M].北京，中國輕工業出版社，1998：7]，并以季銨鹽型用途最廣。

季銨鹽型陽離子含氟表面活性劑不受pH影響，在酸、堿介質中均可使用。從結構上看，陽離子表面活性劑中的親水基團既可以是季銨陽離子[精細化工，2005，22(增刊)：53-55]，也可以是胺基陽離子[染料與染色，2006，43(1)：31-33.]。憎水基部分除含氟烴基結構外，往往還含有烴基、酰胺基等基團，且含氟烴基大部分是有6～10個碳原子的直鏈烴基結構。以六氟丙烯齊聚體為原料可以合成帶有支鏈的氟表面活性劑，具有合成簡單、成本低、性價比高的特點。

劉在美等人以全氟壬烯和N，N-二甲基丙二胺為原料，制備了叔胺中間體，然后季胺化得到陽離子氟表面活性劑[染料與染色，2006，43(1)：3?1-33.]；毛紹裘等人合成了N-(2H，2H-全氟十一碳酰基胺丙基)-N，N，N-三甲基碘化胺[有機氟工業，1996，(1)：1-5]，具有十分突出的集油性能，可以用作海洋油污收集劑。但目前尚無文獻涉及含有苯甲酰基的陽離子氟表面活性劑。

(三)發明內容

本發明的目的是提供一種含有全氟壬烯基的陽離子氟表面活性劑及其制備方法。

本發明采用的技術方案是：

一種陽離子氟表面活性劑——N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]-N，N，N-三甲基碘化銨，結構如式(I)所示：

本發明還涉及所述陽離子氟表面活性劑的制備方法，所述方法包括：以對全氟壬烯氧基苯甲酸和氯化亞砜為原料，在極性溶劑中，于-30～70℃下進行酰氯化反應，酰氯化反應結束后加入N，N-二甲基丙二胺和堿催化劑，于-20～120℃下進行酰胺化反應，酰胺化反應結束后，反應液經分離，得到N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]-N，N-二甲基胺，以非質子極性溶劑溶解，加入碘甲烷，于0～100℃下進行季胺化反應，反應結束后，反應液過濾得到N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]-N，N，N-三甲基碘化銨；

涉及反應式如下：

酰氯化反應后中間體可不作分離，物料經蒸餾除去多余的氯化亞砜后直接進行后續的酰胺化反應。所以酰氯化反應溶劑的選擇應當符合酰胺化反應的要求。本發明中，所述極性溶劑為下列之一：乙腈、乙酸乙酯、二氯乙烷、三氯乙烷、環己酮、氯苯、丁醇、N，N-二甲基甲酰胺、噻吩、二甲亞砜；

所述非質子極性溶劑為下列之一：乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、氯苯、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、二噁烷；

所述堿催化劑為下列之一：氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、二甲胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺、N-甲基哌啶、N，N-二甲苯胺、吡啶、哌啶。

各原料用量為化學計量，以使對全氟壬烯氧基苯甲酸充分反應為宜，本發明中，所述對全氟壬烯氧基苯甲酸、氯化亞砜、N，N-二甲基丙二胺、堿催化劑、碘甲烷物質的量之比為1∶1～3∶1～2∶1～3∶1.2～2。

優選的，所述對全氟壬烯氧基苯甲酸、氯化亞砜、N，N-二甲基丙二胺、堿催化劑、碘甲烷物質的量之比為1∶1.5～2.0∶1.2～1.4∶1.5～2∶1.4～1.5。

優選的，所述酰氯化反應溫度20～140℃，反應時間4～5h。

優選的，所述酰胺化反應溫度50～60℃，反應時間3～4h。

優選的，所述季胺化反應溫度60～70℃，反應時間3～5h。

優選的，所述方法如下：

(1)對全氟壬烯氧基苯甲酸溶于極性溶劑中，升溫至40～50℃滴加氯化亞砜，繼續升溫至70～80℃，攪拌反應至無氣體溢出，冷卻至50～60℃，滴加以極性溶劑溶解的N，N-二甲基丙二胺，攪拌，加入堿催化劑，保溫攪拌反應3～4h，冷卻至室溫，加適量水，靜置分層，取有機相減壓蒸餾去除溶劑，得到N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]-N，N-二甲基胺；