[發明專利]一種含金剛烷的表面活性劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201110059955.0
• 申請日: 2011-03-14
• 公開（公告）號: CN102167673A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 郭建維;付長安;楊楚芬;彭進平;崔亦華;孫保興
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C07C309/11
• 分類號: C07C309/11;C07C303/22;B01F17/10;B01F17/42;A01N41/02;A01P1/00;A01P3/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種含金剛烷的表面活性劑及其制備方法。

背景技術

表面活性劑是精細化工行業的重要分支和國民經濟的重要組成部分，素有“工業味精”之稱，由于具有良好的表面性能及應用性能而具有廣泛的用途。其分子結構上的不同，將導致表面活性劑性能上的明顯差異。研究表明，影響表面活性的因素主要是親水基團和疏水基團的結構及其連接方式。當表面活性劑分子中一個疏水鏈上連接兩個親水基團構成兩親化合物時，結構上類似于南美土著人的一種簡單武器Bola(由一根細繩兩端各連接一個小球而成)，這便是結構新穎的Bola型表面活性劑[Fuoss?R?M,?Edelson?D?J.?J?Am?Chem?Soc,1951,73:269]。如果我們把Gemini表面活性劑看作是由兩個經典單鏈表面活性劑由一個聯接基團將極性頭連接在一起形成的分子，那么這種新型的Bola表面活性劑可看作是由兩個經典單鏈表面活性劑通過聯接基將它們的疏水鏈連接在一起形成的。

作為一類新型的、具有特殊性能的表面活性劑，Bola型表面活性劑在近十多年來引起了科研人員的廣泛關注[黃建濱,韓峰.大學化學.2004,19(4):2-11]。由于Bola型分子的特殊結構，它在溶液表面是以U形構象存在的，即兩個親水基伸入水相，彎曲的疏水鏈伸向氣相，故在氣液界面形成的單分子膜表現出一些獨特的物化性能，在一定條件下容易形成囊泡等分子有序組合體，因此在分子自組裝、制備超薄分子薄膜、催化和生物礦化、藥物緩釋、生物膜破解、納米材料的合成等方面具有廣闊的應用價值[姜宇嶸.非對稱Bola型表面活性劑合成及性能研究，碩士論文，2008.6]。

由于Bola型表面活性劑具有兩個親水基，它在溶液界面以U形構象存在，于是構成溶液表面吸附層的最外層的是亞甲基，而亞甲基降低水的表面張力能力弱于甲基，因此與疏水基碳原子數相同、親水基也相同的Gemini表面活性劑相比，Bola型表面活性劑降低水表面張力的能力不是很強，其Krafft點較低，常溫下具有較好的水溶解性[Ueno?M,?Yamamoto?S,?Meguro?K.?J?Am?Oil?Chem?Soc.1974,51:373]。但是，Bola?型表面活性劑的一個突出優點是由其所形成的單分子類脂膜(簡稱MLM)及單分子層囊泡都有優異的熱穩定性和獨特的物化性能。目前國外對于?Bola型化合物的研究主要集中在新型化合物結構的設計與合成，以及對其物理化學性質和生物膜模擬的研究工作[Fuhrhop?J?H,?Hungerbuhler?H.?Langmuir.1990,6:1295-1300]。此外，合成具有特定結構的Bola兩親化合物，以獲得具有高熱穩定性和化學穩定性的人工單層膜，也一直是Bola兩親化合物的主要研究方向[Yamauchi?K,?Yamada?K,?Kinoshita?M,?et?al.?Bull?Chem?Soc?Jpn.1991,64?:2088]。但是，將金剛烷這一特殊基團用于制備Bola型表面活性劑的研究則未見報道。

金剛烷是一種由10個碳原子和16個氫原子構成的高度對稱的籠狀飽和烴，其碳原子骨架類似于金剛石的一個晶格單元，在其分子量范圍內，金剛烷是已知化合物中最接近立體球形的烴類分子。這種剛性環系和周正對稱結構決定了金剛烷及其衍生物具有獨特的物理化學性質：無毒無味、密度大、熔點高、熱穩定性好、脂溶性好、生物活性高、抗病毒性強、極度親油等[朱華，郭建維等.密封與潤滑.2008,33(9):68-70]。由于金剛烷的這種特殊性質，以金剛烷作為疏水鏈聯結基的多子季銨鹽陽離子表面活性劑表現出了較高的表面活性和較差的水溶性[Fredric?M?M,?Vasily?A?M.J?Org?Chem.1999,64:?8916-8921]。因此，可以設想當以金剛烷作為傳統Bola表面活性劑的疏水鏈聯結核心，以親油性好的苯基并輔以柔性的直鏈烷基作為其疏水鏈，以表面活性強的磺酸鈉作為其親水頭基，預計得到的新化合物可改善現有金剛烷系表面活性劑的水溶性，而且具有金剛烷生物活性高、殺菌抗病毒作用強的特點，可廣泛應用于日用化工、醫藥衛生、功能材料、生物工程等領域。

發明內容