[發明專利]不對稱陽離子雙子表面活性劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201510054256.5
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104607094A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 張威;余鵬鳴;王豐收;馬麗娜;劉兵;徐福利;董萬田
• 申請（專利權）人: 上海發凱化工有限公司
• 主分類號: B01F17/18
• 分類號: B01F17/18;B01F17/38;C07C213/04;C07C215/40
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 陸林輝

技術領域

本發明屬于表面活性劑技術領域，具體涉及一種不對稱陽離子雙子表面活性劑及其制備方法。

背景技術

與傳統表面活性劑不同，雙子表面活性劑(gemini)是一般由兩個親水頭基和兩個疏水尾基通過一個連接基在其親水頭基或靠近親水頭基處連接而成的一類新型表面活性劑。相比于傳統的單親水頭基和單疏水尾基表面活性劑，雙子表面活性劑具有低得多的臨界膠束濃度；具有更低的C₂₀濃度(將水的表面張力降低20mN/m時所需的濃度)；具有更低的Krafft溫度。雙子表面活性劑在降低水的表面張力效率方面比傳統表面活性劑高約三個數量級，而在降低界面張力方面效率要高兩個數量級以上。因此在應用中，極少量的雙子表面活性劑就會帶來極大的使用效果。雙子表面活性劑由于在溶液中形成各種有序組合體的性質與傳統表面活性劑有顯著差異，因而可以賦予體系特殊的流變學性質等獨特性能。各種優點使得雙子表面活性劑在洗滌、殺菌、乳化、分散、防腐以及化妝品、印染、三次采油、基因治療、有序介孔材料的合成等領域具有較大的應用潛力。這些優點吸引了眾多的科研人員致力于雙子表面活性劑的合成與應用研究。

根據雙子表面活性劑的結構分類，如果兩側疏水鏈相同、親水頭基也相同，稱為對稱型雙子表面活性劑；親水頭基相同而兩側疏水鏈不同，稱為不對稱型雙子表面活性劑(dissymmetrical?gemini)；而親水頭基不同時，通常稱為雜雙子表面活性劑(heterogemini)。

對稱型陽離子Gemini是被研究的較早和較多的一類Gemini，但表面活性劑分子結構與其物化性質間關系研究表面，一個非對稱的幾何結構可能為表面活性劑在界面富集和排列方面、在自聚集形成各種有序組合體方面帶來非常特異的性質。

對稱型Gemini表面活性劑中，影響其分子結構與物理化學性能關系的主要參數有3個(①親水頭基類型、②連接基團分子結構、③疏水基m碳數分布)；而不對稱Gemini表面活性劑影響其分子構效關系的參數則至少有5個(①親水頭基類型、②連接基團分子結構、③疏水基類型、④疏水基總碳數分布m+m’、⑤對稱性，即兩側疏水基碳數分布差異m-m’)；而當一側的疏水基帶有支鏈或為雙尾基時，不對稱Gemini表面活性劑分子構效關系更為復雜，但也因此可以帶來更加新奇的性質和更多應用可能性。不對稱雙子表面活性劑成為集合了膠體與界面科學、生命科學和聚合物科學等領域的“軟物質”科學領域的研究新熱點。

但也正是由于其多變的分子結構，使得不對稱Gemini表面活性劑的制備較為困難，合成方法報道相對較少。

一般來講，不對稱陽離子Gemini表面活性劑的制備是利用兩步季銨化反應的反應速率差異來進行的。如采用低活性的起始原料，用低于化學計量的α溴代或氯代烷烴與二胺，在溫和的條件下進行反應，以避免二銨鹽的形成，制備單銨鹽中間體。通過萃取純化后，單銨鹽中間體可以在第二步季銨化反應中用于與其它原料反應制備不對稱雙子表面活性劑。或者采用大量過量的α,ω-二鹵代烷烴與烷基二甲基叔胺反應，制備單季銨鹽中間體，純化后的單季銨鹽中間體再與另一種烷基二甲基叔胺反應得到不對稱雙子陽離子Gemini。但這兩種路線的每一步都涉及一種原料的大量過量，并且反應時間長，分離提純過程復雜，收率低，物料浪費嚴重，無法工業化。