專利名稱：尿素、甘油酸酯和羥氨化合物為頭基的烴鏈溶致相生成表面活性劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二元和偽二元體系，其中，在二元體系情況下，表面活性劑與極性液體比如水相互混合，而在偽二元體系中，可以存在其他水溶或油溶成分。也可以通過往表面活性劑-水混合物中添加非極性溶劑來獲得三元體系。值得欣賞的是，本發(fā)明的表面活性劑在某些情況下可形成兩相體系的溶致相，而采用現(xiàn)有的表面活性劑則只能在三相體系中才能形成溶致相。
含有由本發(fā)明所述的表面活性劑形成的反溶致相的混合物可以用作為親水液體的水來制備。這些混合物也可以含有一些添加劑，例如，但不局限于穩(wěn)定劑、防腐劑、著色劑、緩沖劑、低溫保護(hù)劑、粘度改變劑、本發(fā)明所述的其他表面活性劑、和其他功能添加劑。
有利的是，在過量水溶液中進(jìn)行稀釋的反相具有的熱動(dòng)穩(wěn)定性說明，可將這些反相進(jìn)行分散，以此形成反溶致相的膠體顆粒。含有立方相或六角相的膠體顆粒有時(shí)也被各自稱為立方結(jié)構(gòu)體和六角結(jié)構(gòu)體。在這些相態(tài)中，表面活性劑的非極性尾基包括反溶致相的內(nèi)疏水域，而親水基團(tuán)則存在于疏水域和內(nèi)外水相域之間的分界面上。
本發(fā)明的混合物可以采用任何合適工藝進(jìn)行制備。但是，工藝中最好包含對(duì)表面活性劑進(jìn)行熔化的步驟，如有需要，也可包含在水相介質(zhì)中對(duì)溶融的表面活性劑進(jìn)行均勻化處理的步驟。另外，混合物也可以通過向溶融物、不含有或者含有其他溶質(zhì)的液體或液化的表面活性劑中添加液態(tài)成分來制備。
反溶致多相態(tài)中可以含有包含在反溶致相中的一種溶質(zhì)化合物。在這種情況下，溶質(zhì)可以存在于疏水域、親水域、反相的界面域內(nèi)，或者通過人為的或自然擴(kuò)散過程分散于不同區(qū)域之間。若溶質(zhì)為兩性分子，則其可以同時(shí)存在于某個(gè)或多個(gè)這些區(qū)域內(nèi)。重要的是，在使用本發(fā)明所述的表面活性劑時(shí)，可以將溶質(zhì)裝入不同區(qū)域，這是其特有的優(yōu)勢(shì)。
這些溶劑包括但不局限于診斷劑、聚合單體、聚合啟動(dòng)劑、蛋白質(zhì)和其他多肽、寡核苷酸、變性和非變性DNA、放療試劑、遮光活性劑、透皮劑、皮膚病治療劑、透皮活性化合物、穿透黏膜活性化合物、皮膚修復(fù)劑、傷口治療化合物、皮膚清洗劑、脫脂劑、粘度改變聚合物、護(hù)發(fā)活性劑、農(nóng)業(yè)化學(xué)藥品比如殺真菌劑和殺蟲劑、肥料和營養(yǎng)劑、維他命和礦物質(zhì)、爆炸劑或起爆劑和混合物、采礦原料、紙張和硬紙板表面涂層物質(zhì)。
為使含有反溶致相的化合物能在工業(yè)上應(yīng)用，相和膠體顆粒需在儲(chǔ)存溫度下能保存較長的一段時(shí)間?！胺€(wěn)定”指的是反溶致相不會(huì)因?yàn)閮?chǔ)存條件或化學(xué)降解而遭受到有害相變。并且，這些相態(tài)必須與其他過程保持一致來增強(qiáng)穩(wěn)定性，這些過程包括固化或周圍媒介的凝膠化、冷凍、冷凍干燥或噴霧干燥。另外，可通過將含有表面活性劑和其他混合物比如助水溶物的前體溶液添加到水相中來生成反相，這被認(rèn)為是解決穩(wěn)定性問題的一種方法。有關(guān)相穩(wěn)定的另外需要考慮的是在工作溫度下，相態(tài)必須穩(wěn)定。該工作溫度毫無疑問要根據(jù)反溶致相的使用情況而定。為方便保存，反溶致相最好在室溫下能穩(wěn)定。
在穩(wěn)定性方面，使用具有較高轉(zhuǎn)變溫度的表面活性劑是特別有利的，因?yàn)橥ㄟ^將溫度下降到反溶致相生成溫度下來進(jìn)行固化可以使得固體基質(zhì)內(nèi)的水相區(qū)域和水溶性溶質(zhì)受到限制。這種固體基質(zhì)將使該體系更加穩(wěn)定。在加熱到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，反溶致相重新形成，因此可使得反溶致相的功能和分散作用能在應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明中的反溶致相最好在-100到150攝氏度的溫度范圍內(nèi)生成。
在由本發(fā)明所述的表面活性劑生成的相態(tài)內(nèi)，雙連續(xù)立方相具有一結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)內(nèi)，雙表面活性劑層能將內(nèi)水相區(qū)域和外水相區(qū)域進(jìn)行分離。該雙層膜多重折疊并相互連接。六角相由桿狀膠束所組成，在表面活性劑基質(zhì)內(nèi)封裝于一個(gè)六角陣列內(nèi)。人們已經(jīng)對(duì)這些結(jié)構(gòu)了解得很清楚，并在表面活性劑相態(tài)行為相關(guān)文獻(xiàn)中進(jìn)行了描述。
在本發(fā)明所述的表面活性劑的特定幾何形狀決定了表面活性劑分子在親水和疏水區(qū)域分界面上所采用的排列類型以及因此產(chǎn)生的熱力穩(wěn)定相態(tài)。層狀相和雙連續(xù)立方相的生成之間存在著某種密切的關(guān)系，當(dāng)水含量增加時(shí)，通常可以觀察到后者為前者與某較親水的富水相之間的中間相。但是，本發(fā)明中的表面活性劑較難溶解于水中，因此不會(huì)隨著水含量的增加而轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)較親水相。反而，過量的水根本不能進(jìn)入相態(tài)內(nèi)，而處于一個(gè)與相分離的區(qū)域。同樣，對(duì)于反六角相來說，也不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^親水的相，其原因在于，在六角相中的水僅發(fā)生了有限膨脹，而表面活性劑在水中的低溶解度使得過量的水另外形成一水相，而不是轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)更親水的均勻相體系。
這樣就使得本發(fā)明所述的表面活性劑有一個(gè)特性，即反溶致相或雙連續(xù)立方相將存在于過量水中，并在進(jìn)行稀釋時(shí)不會(huì)產(chǎn)生相變過程。
在室溫下，本發(fā)明所述的大多數(shù)表面活性劑可以通過與水的自然接觸來形成反溶致相。通常，當(dāng)溫度升高時(shí)，立方相或反六角相開始慢慢溶解，并且在相態(tài)內(nèi)的流動(dòng)性增強(qiáng)。經(jīng)過持續(xù)加熱后，樣品最后達(dá)到某個(gè)溫度，在此溫度下所有液晶結(jié)構(gòu)將被破壞，得到各向同性的富含表面活性劑相，并生成過量水。在冷卻后通常立方相或反六角相將典型再現(xiàn)，并且在這立方相或反六角相的重現(xiàn)溫度，相態(tài)過冷現(xiàn)象明顯。
某些液晶相存在這樣一個(gè)問題，即在對(duì)溶液進(jìn)行稀釋時(shí)會(huì)發(fā)生相變。在許多實(shí)際應(yīng)用中，相態(tài)最好能保持穩(wěn)定，即不會(huì)因用溶劑進(jìn)行稀釋而發(fā)生相變。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由本發(fā)明所述的表面活性劑生成的液晶相，在進(jìn)行溶劑稀釋時(shí)不會(huì)發(fā)生相變。
盡管根據(jù)應(yīng)用情況也可能需要生成其他形態(tài)，但本發(fā)明的制備的相態(tài)以下列兩種基本形態(tài)存在。
第一種形態(tài)是整體反相，在此相態(tài)內(nèi)，整個(gè)水相組成可以或不可以并入到反溶致相內(nèi)。整體相的制備過程為在某個(gè)攪拌器、混合器、噴射混合器、均質(zhì)器或類似器械內(nèi)將含有任何需要溶質(zhì)的表面活性劑成分與水相成分進(jìn)行簡單混合。通過使用輔溶劑將有助于簡化全反相的制備過程，而這些輔溶劑隨后通過自然或真空蒸發(fā)、或通過加熱或其他方法將此使用的輔溶劑進(jìn)行部分或完全去除。另外，如有需要，可以將溶劑保留作為體系的一部分。也可以使用溫度控制改變混合物的相態(tài)行為從而改變其流變性質(zhì)來加速混合過程。
第二種形態(tài)為過量水溶液添加到混合物中的情況。因?yàn)樵谶^量的水進(jìn)行稀釋，該全反相仍能保持穩(wěn)定，所以可以獲得在水相溶液中分散的反相顆粒。
可以使用兩種基本方法來對(duì)反溶致相進(jìn)行水相分散，即均勻整體反相的破碎或?qū)⒈砻婊钚詣┓稚⒌剿性簧梢壕ЫY(jié)構(gòu)。這種破碎方法是在充足水相條件下進(jìn)行整體反相的制備，以形成無過量水的基本溶致相。可選擇任何溶質(zhì)加入到液晶相內(nèi)，它們既可溶解在疏水表面活性劑成分內(nèi)，也可溶解在親水水相溶液內(nèi)。然后將整體反相加入到第二水相溶液中，該第二水相溶液既可以與用作形成初步溶致相的水相，以及在高能混合器中形成的均勻混合物存在差別，也可以不存在差別。然后通過高壓均質(zhì)器進(jìn)行粗分散進(jìn)一步減少分散顆粒的尺寸。在應(yīng)用中，可對(duì)均質(zhì)條件進(jìn)行自行規(guī)定以獲得所需要的平均顆粒尺寸；通過該過程可以得到平均尺寸為亞微米級(jí)別的平均顆粒尺寸，通常直徑小于200納米。在一些情況下，此過程的溫度控制也很重要，可以通過熱夾套設(shè)備來對(duì)其進(jìn)行控制。
反溶致相的顆粒也可以通過在高剪切力混合的條件下把表面活性劑舔加到水溶液中以形成粗分散而進(jìn)行原位制備，這些表面活性劑可能溶解于某種合適的助水溶物中。在某些情況下，助水溶物的選擇有助于減少獲得穩(wěn)定粗分散所需要的能量。隨后可以進(jìn)行減少顆粒尺寸的步驟，方法和上面所述相同。分散態(tài)的品質(zhì)和膠體穩(wěn)定性可以通過顆粒尺寸分析以及對(duì)在感興趣條件下儲(chǔ)存過期后的初始不穩(wěn)定性觀察來進(jìn)行監(jiān)控。
本發(fā)明中，具有高熔點(diǎn)的表面活性劑的分散可以采用與上述相同的方法來完成，但需要對(duì)溫度控制特別加以關(guān)注。對(duì)于這些表面活性劑的分散來說，這些表面活性劑在適宜溫度下需要對(duì)顆粒的內(nèi)水相區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，但在高溫下需要釋放出其內(nèi)容物的用途是非常重要的。需要對(duì)本發(fā)明的混合物進(jìn)行后續(xù)處理使其可應(yīng)用于特定的場(chǎng)合。比如，可以通過高壓滅菌器法、無菌過濾法或紫外線照射法對(duì)混合物進(jìn)行殺菌處理。
可使用穩(wěn)定劑對(duì)含有表面活性劑的膠體顆?；蚧旌衔镞M(jìn)行穩(wěn)定。通常使用于其他膠體體系內(nèi)具有穩(wěn)定作用的各種穩(wěn)定劑也可在本發(fā)明中起穩(wěn)定作用。比如可以使用泊洛沙姆、藻酸鹽、支鏈淀粉和右旋糖酐來提高穩(wěn)定性。穩(wěn)定劑的添加最好不會(huì)影響顆?；蚧旌衔锏淖詈蠼Y(jié)構(gòu)或物理性質(zhì)。更加重要的是，穩(wěn)定劑的添加不能使與過量水相接觸的反溶致相發(fā)生改變。
本發(fā)明中的混合物也可以通過添加一些添加劑到水相媒介中而不會(huì)改變顆粒的基本結(jié)構(gòu)來進(jìn)行修飾，這些添加劑可以是，但不局限于甘油、蔗糖、磷酸鹽緩沖液和恰當(dāng)濃度的鹽分。反溶致相，包括雙連續(xù)相，的分散相可以在當(dāng)工業(yè)過程中存在大量原料需要泵送或處理情況下進(jìn)行使用，或者在需要非常高的表面積的情況諸如表面聚合過程中使用，亦或可作為反應(yīng)淬火劑使用。
由本發(fā)明中表面活性劑生成的相態(tài)所具有的耐水特性可使其作為耐水涂料或潤滑劑使用，這些物質(zhì)具有抵抗大氣和/或多水環(huán)境的功能或者在這些環(huán)境中延長這些物質(zhì)的使用壽命。
在作為紙張和硬紙板的涂料使用時(shí)，比目前所使用的油基涂料和蠟基涂料有更大的優(yōu)勢(shì)，或者，反相可以作為一種載體，能更加持久地?cái)y帶涂層混合物。本發(fā)明所述的分散相能夠進(jìn)行噴霧使用，進(jìn)一步增加了這些用途的優(yōu)點(diǎn)。
爆炸劑的配方要求有機(jī)溶液(作為燃料)與水相溶液(含有水溶性氧化劑)能夠密切接觸將所以將這些原料使用于采礦業(yè)中的爆炸劑配方中是這些物質(zhì)的另外一個(gè)用途。與當(dāng)前使用的乳化劑配方相比，使用本發(fā)明所述的物質(zhì)，可使這種接觸程度更加密切。爆炸劑經(jīng)常在特別潮濕和濕潤環(huán)境中使用是本發(fā)明的物質(zhì)在爆炸劑這一領(lǐng)域的特殊應(yīng)用一個(gè)方面。
在反溶致相結(jié)構(gòu)內(nèi)酶和蛋白質(zhì)的固定化非常有用，因?yàn)榭梢詫?duì)反溶致相的內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行控制來降低溶質(zhì)的變性和降解。
其中，也可以將反相和分散相作為生物傳感器使用，在與目標(biāo)分子或抗原結(jié)合方面，可以通過溶致相內(nèi)的變化來對(duì)轉(zhuǎn)換機(jī)制進(jìn)行探測(cè)。本發(fā)明的這些材料的顆粒尺寸小并且分散相表面積高，使本發(fā)明在聚合、反應(yīng)控制和控制結(jié)晶領(lǐng)域的應(yīng)用特別引人注目。在這些應(yīng)用情況下，這種能將具有不同物化性質(zhì)的試劑裝載至不同相態(tài)區(qū)的能力對(duì)這些應(yīng)用顯得特別重要。因?yàn)檫@些本發(fā)明所述的物質(zhì)特別適用于將兩種或更多種反應(yīng)物分散到不同的相態(tài)分區(qū)，以及將催化劑或啟動(dòng)劑加入到外部水相溶液中。另外也可以在一個(gè)相態(tài)分區(qū)內(nèi)加入催化劑，然后通過外部水溶液將反應(yīng)物引入。無論如何，這種可作為控制反應(yīng)或聚合場(chǎng)的場(chǎng)所的能力使由這些兩性分子制備整體溶致相和分散相具有非常重要的實(shí)用性。在本發(fā)明生成的不同相態(tài)分區(qū)內(nèi)對(duì)物質(zhì)所進(jìn)行的受控結(jié)晶，能夠?qū)σ虼水a(chǎn)生的新型顆粒的尺寸和性狀進(jìn)行定型或限制。
本發(fā)明中的材料也可以使用于化妝品和護(hù)發(fā)護(hù)膚產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)。并且，在這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，可以獲得一種非常重要的能裝載具有不同性質(zhì)試劑的能力。與使用傳統(tǒng)材料來制備乳膏、凝膠、泡沫、摩絲、油類產(chǎn)品、油膏和類似物相比，使用本發(fā)明中的這些材料進(jìn)行制備將具有許多潛在優(yōu)點(diǎn)，因其耐水性能好，并且皮膚刺激性可能也比較低。同樣，本發(fā)明也能應(yīng)用于護(hù)發(fā)、抗細(xì)菌真菌感染和牛皮癬等皮膚病的局部治療領(lǐng)域。
因?yàn)檫@些材料能產(chǎn)生的分解產(chǎn)物具有非常低的口服毒性，所以也可能將它們應(yīng)用于食品領(lǐng)域，比如乳化劑、分散劑、果凍、果醬與冰激凌和乳酪奶制品。當(dāng)這些兩性分子作為流變和相態(tài)修飾劑應(yīng)用于體系中時(shí)，當(dāng)其加入水中后它們可以獲得非常引人注目的特殊流變性質(zhì)。同樣，這些材料可以使用于維他命和礦物補(bǔ)充配方等中。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例 本發(fā)明的最佳實(shí)施例將通過以下的非限制本發(fā)明保護(hù)范圍的例子來進(jìn)行描述。
實(shí)施例1-1-(3，7，11，15-四甲基-十六烷基)-1-(2-羥乙基)尿素
合成
化學(xué)特征-元素分析 計(jì)算結(jié)果C71.82，H12.58，N7.28，O8.32分析結(jié)果C71.48，H12.44，N6.81，O9.27 化學(xué)特征-NMR分析 1H NMR m，δ0.78-0.93，15H十六烷基CH3；m，δ0.96-1.65，24H十六烷基CH2+十六烷基CH；m，δ3.15-3.27，2H，CO2-CH2；t，δ3.39，J 4.85Hz，NHCH2CH2OH；t，δ3.76，J4.85Hz，NHCH2CH2OH；v br s，δ4.66 2H，N-H；v br s，δ5.351H，N-H 物理性質(zhì) 室溫下，本化合物為淡黃色油狀物。
溶致行為 在20攝氏度，水相朝內(nèi)，同時(shí)在分界面上形成反六角相，并在持續(xù)的20分鐘內(nèi)繼續(xù)慢慢擴(kuò)寬。繼續(xù)進(jìn)行加熱，在50.9攝氏度時(shí)六角相開始溶融，轉(zhuǎn)變?yōu)榭闪鲃?dòng)各向同性相態(tài)，并且在溫度達(dá)到58.1攝氏度時(shí)，樣品完全呈現(xiàn)各向同性。可流動(dòng)各向同性相態(tài)保持到溫度為100攝氏度時(shí)。對(duì)樣品進(jìn)行快速冷卻，在51.1攝氏度時(shí)六角相再次形成。
實(shí)施例2-1-(3，7，11，15-四甲基-十六基)-3-(2-羥乙基)尿素
合成
H2/催化劑
化學(xué)特征-元素分析 計(jì)算結(jié)果C71.82，H12.58，N7.28，O8.32分析結(jié)果C71.84，H12.77，N7.38，O8.01 化學(xué)特征-NMR分析 1H NMR m，δ0.76-0.94，15H十六甲基CH3；m，δ0.94-1.60，24H十六次甲基+十六CH基團(tuán)；m，δ3.03-3.23，2H，CO2-CH2；t，δ3.30，J 4.7Hz，NHCH2CH2OH；t，δ3.66，J4.7Hz，NHCH2CH2OH；v br s，δ4.68 3H 物理性質(zhì) 室溫下為有色油狀物質(zhì)。
溶致行為 該表面活性劑在分界面上能與水形成反六角相，其溫度范圍較寬，從8攝氏度到58攝氏度下完全溶融。從40.4攝氏度開始，反相開始慢慢溶融，在分界面附近形成各向同性相態(tài)，它流動(dòng)性較大，并向外延伸。當(dāng)溫度到57.3攝氏度時(shí)樣品完全溶融。在冷卻到44.1攝氏度時(shí)反六角相重新結(jié)晶形成。
實(shí)施例3-3，7，11，15-四甲基-十六基尿素
合成
化學(xué)特征-元素分析 計(jì)算結(jié)果C 74.06，H 13.02，N 8.22，O 4.70 分析結(jié)果C 73.79，H 12.83，N 8.11，O 5.97 化學(xué)特征-NMR分析 1HNMRm，δ0.78-0.93，12H十六甲基；m，δ0.93-1.60，24H十六次甲基+十六CH基團(tuán)；m，δ3.00-3.23，2H，CO2-CH2；v br s，δ4.66，2H；v br s，δ5.35，1H。
物理性質(zhì) 室溫下為本化合物可形成熱致型液晶，它在60.6-65.5攝氏度下溶融。
溶致行為 在25攝氏度時(shí)，沿著表面活性劑和水的分界面形成反六角相，并在這些表面活性劑與未形成反六角相的表面活性劑之間帶有各向同性條帶。當(dāng)溫度維持在25攝氏度時(shí)，帶有水的相分界面的位置不能移動(dòng)。在各向同性條帶上可以觀察到流動(dòng)性，并且在兩種中間相內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)存在小球泡。在49.6攝氏度時(shí)，各向同性條帶開始代替結(jié)晶物質(zhì)，并隨著溫度升高該過程加速。在溫度達(dá)54.9攝氏度時(shí)，表面活性劑核心呈現(xiàn)各向同性。在72.6攝氏度時(shí)，在與水的分界面上，反六角相開始溶融成各向同性液體，并在82.1攝氏度時(shí)溶融完全。
實(shí)例4-3，7，11-三甲基-十二烷基尿素
合成
化學(xué)特征-元素分析 計(jì)算結(jié)果C 71.06，H 12.67，N 10.36，O 5.92 分析結(jié)果C 71.41，H 12.38，N 10.37，O 5.84 化學(xué)特征-NMR分析 1H NMR m，δ0.77-0.92，12H十二烷基CH3；m，δ0.92-1.65，17H十二烷基CH2+十二烷基CH；m，δ3.15-3.27，2H，CO2-CH2；v br s，δ4.662H，N-H；v br s，δ5.351H，N-H。
物理性質(zhì) 室溫下為透明的粘性中介液體。液晶熔點(diǎn)為61-62.5攝氏度。
溶致行為 當(dāng)水與粘性油狀表面活性劑在30攝氏度下接觸時(shí)，水將進(jìn)入油中并在油內(nèi)分界面上立即出現(xiàn)反六角相結(jié)構(gòu)，阻止水繼續(xù)進(jìn)入油內(nèi)。當(dāng)溫度在30攝氏度和50攝氏度之間時(shí)，反溶致相清晰透明。溫度為55攝氏度時(shí)在與水的分界面上出現(xiàn)一些動(dòng)力效應(yīng)，特征為六角相溶融和再生長。在溫度為60攝氏度時(shí)溶融和再生長活動(dòng)明顯，當(dāng)溫度大于70攝氏度后反六角相完全溶融。
實(shí)施例5-2，3-二羥基丙酸十八-9-烯酯
化學(xué)特征-元素分析 計(jì)算結(jié)果C 71.35，H 10.55，O 18.10 分析結(jié)果C 70.39，H 10.92，O 18.69 化學(xué)特征-NMR分析 1H NMR δ(CDCL3)sl br t，δ0.88，3H，分裂6.3Hz，油烯甲基；m，δ1.2-1.45，22H油烯次甲基；m，δ1.55-1.75，2H，CH2CH2CO2；m，δ1.9-2.1，4H，CH2CH＝CHCH2；v br s*，δ2.05-2.45，1H，OH；vbr s*，δ3.05-3.40，1H，OH；dd，δ3.83，1H，J-11.7Hz，甘油基C3-H；dd，δ3.90，1H，J-11.7Hz 3.3Hz，甘油基C3-H；t，δ4.22，2H，J 6.7Hz，油烯基CH2O；dd，δ4.26，1H，J 3.7Hz 3.3Hz，甘油基C2-H；m，2H，δ5.3-5.4，CH＝CH.*在經(jīng)過D2O處理后，2.2和3.2處的諧振消失。
物理性質(zhì) 23攝氏度時(shí)為部分結(jié)晶蠟。30攝氏度時(shí)粘度出現(xiàn)下降。結(jié)晶在30-35攝氏度時(shí)溶融。
溶致行為 溫度為30攝氏度時(shí)，加入水后，表面活性劑內(nèi)吸入大量水。并且在與水的分界面上形成反溶致相，隨著溫度保持在30攝氏度，在此分界面上形成各向同性膠束立方相。當(dāng)溫度從30攝氏度上升到55攝氏度時(shí)，立方相界向純表面活性劑區(qū)域移動(dòng)。在55-60攝氏度時(shí)，各向同性立方相區(qū)域逐漸變窄，并在65攝氏度時(shí)六角結(jié)構(gòu)開始溶融。70攝氏度時(shí)，各向同性相消失，并發(fā)現(xiàn)六角相進(jìn)一步溶融，此后該過程一直持續(xù)到80攝氏度時(shí)形成單各向同性非膠束液體。該過程可逆，將溫度降低到77攝氏度將使六角結(jié)構(gòu)重新出現(xiàn)，并且在溫度為40攝氏度時(shí)各向同性相再次形成。
實(shí)施例6-2，3-二羥基丙酸-3，7，11，15-四甲基-十六酯
合成
化學(xué)特征-元素分析 計(jì)算結(jié)果C 71.45，H 11.99，O 16.55 分析結(jié)果C 70.78，H 12.24，O 16.98 化學(xué)特征-NMR分析 1H NMR m，δ0.78-0.93，15H十六烷基CH3；m，δ0.93-1.80，24H十六烷基CH2+十六烷基CH；dd，δ2.13，1H，J 8.5Hz 4.6Hz，甘油基C3-OH；d，δ3.16，1H，J4.6Hz，甘油基C2-OH；ddd，δ3.83，1H，J-11.4Hz 4.1Hz 8.5Hz，甘油基C3-H；ddd，1H，δ3.90，J-11.4Hz 3.4Hz 4.8Hz，甘油基C3-H；ddd，δ4.27，1H，J-4.6Hz 4.1Hz 3.4Hz，甘油基C2-H；t，δ4.22，2H，J 6.7Hz，CO2-CH2D2O處理后m，δ0.78-0.93，15H十六烷基CH3；m，δ0.93-1.80，24H十六烷基CH2+十六烷基CH；dd，δ3.83，1H，J-11.4Hz 4.1，甘油基C3-H；dd，1H，δ3.90，J-11.4Hz 3.4Hz；甘油基C3-H；dd，δ4.27，1H，J 4.1Hz 3.4Hz，甘油基C2-H；t，δ4.22，2H，J6.7Hz，CO2-CH2.上述在2.13和3.16處的諧振消失。
物理性質(zhì) 室溫下為淡黃色油狀物質(zhì)。
溶致行為 室溫下，在表面活性劑和過量水的邊界上自然形成反六角相。加熱后，在40攝氏度左右反六角相開始慢慢溶融，并且觀察到有水進(jìn)入反溶致相結(jié)構(gòu)中。當(dāng)溫度達(dá)到48攝氏度時(shí)，整個(gè)樣品呈現(xiàn)各向同性。
實(shí)施例7-3，7，11，15-四甲基-十六酸(1，1-雙-羥甲基-乙基)酰胺
合成
化學(xué)特征-NMR 1H NMR sl br d，δ0.84，6H，分裂6.3Hz，CH3；d，δ0.86，6H，分裂6.6Hz，CH3；d，δ0.94，3H，分裂6.2Hz，CH3；m，δ0.97-1.42，21H，chainCH2+CH；s，1.23，3H，CH3CH-N；m，δ1.40-1.63，1H，C(3)-H；m，δ1.85-20.7，1.45H，CH2-N；m，δ2.15-2.34，0.55H，CH2-N；br s，δ3.47，2H，OH；d，δ3.60，2H，J 11.5Hz，CCH2OH；d.δ3.74，2H，J11.5Hz，CCH2OH；br s，δ6.02，1H，NH. 物理性質(zhì) 室溫下為淡黃色粘稠油狀物，帶有結(jié)晶材料斑紋。
溶致行為 在溫度為10-15攝氏度時(shí)，該表面活性劑能在其與水的分界面上快速形成一各向同性相，并且在該相與未成相表面活性劑之間存在六角相。當(dāng)樣品在23攝氏度下保存30分鐘時(shí)，在表面積活性劑與水的分界面上沒有出現(xiàn)任何變化，并且兩個(gè)區(qū)域均向內(nèi)擴(kuò)展，這說明它們?yōu)榉慈苤孪?。在某些地方水進(jìn)入油中，并沿水相邊界可以觀察到枝狀結(jié)構(gòu)。該各向同性條帶區(qū)域粘稠，并觀察到相內(nèi)不具有流動(dòng)性。收集到的氣泡為非球形。
六角相在25.5攝氏度時(shí)開始溶融，并在26.7攝氏度時(shí)完全呈現(xiàn)各向同性。溶融后的六角相形成第二各向同性相。邊界通過折光率變化來進(jìn)行確定。在32.9攝氏度時(shí)，在各向同性相內(nèi)與水接觸時(shí)形成細(xì)粒。當(dāng)樣品在32.9攝氏度時(shí)維持20分鐘后，前述的六角各向同性區(qū)朝外向著水分界面擴(kuò)散，而減少粘性各向同性區(qū)面積。34.4攝氏度時(shí)兩種各向同性相轉(zhuǎn)化為一種單一各向同性相，這種相態(tài)更具流動(dòng)性。當(dāng)溫度增加到95攝氏度時(shí)，各向同性相內(nèi)的水分分離進(jìn)入相近的水相內(nèi)。
實(shí)施例8-1-(2-羥乙基)-3-順式十八-9-烯尿素
合成
化學(xué)特征-NMR 1H NMR sl br t，δ0.88，3H，分裂6.4Hz，油烯基CH3；m，δ1.17-1.43，22H，油烯基CH2；m，δ1.43-1.63，2H，油烯基CH2CH2N；m，δ1.91-2.08，4H，CH2CH＝CHCH2；t，δ3.19，2H，J 7.6Hz，油烯基CH2N；t，δ3.36，2H，J 4.8Hz，乙基CH2N；t，δ3.72，2H，J 4.8Hz，乙基CH2OH；m，δ5.25-5.43，1.75H，CH＝CH. 物理性質(zhì) 白色晶狀固體，熔點(diǎn)為80-84.7攝氏度。
溶致行為 在進(jìn)行加熱時(shí)，在溫度達(dá)到59.5攝氏度之前固體表面活性劑和水之間沒有出現(xiàn)相互作用，而在該溫度下與水接觸開始，逐漸生成各向同性相。在樣品在62攝氏度時(shí)保持10分鐘后，各向同性條帶慢慢拓寬，逐漸進(jìn)入表面活性劑中心。在分界面的邊緣上可以觀察到具有類似膠狀物的粘度，這說明產(chǎn)生了高粘度溶致相。在各向同性條帶的內(nèi)區(qū)(區(qū)域2)和外區(qū)(區(qū)域1)之間的折光率存在輕微差異。外區(qū)朝內(nèi)穩(wěn)定擴(kuò)大。在這兩個(gè)各向同性區(qū)域內(nèi)均不具有明顯的流動(dòng)性；能夠收集到非球形氣泡則意味著這些區(qū)域具有高粘度性。在溫度達(dá)到64.4攝氏度時(shí)，在臨近殘余表面活性劑處出現(xiàn)層狀+各向同性區(qū)域(區(qū)域3)和另一種各向同性相(區(qū)域4)，并且向內(nèi)擴(kuò)張。折光率變化說明了這一現(xiàn)象。在內(nèi)各向同性相內(nèi)觀察到具有流動(dòng)性，說明形成了非粘性相。當(dāng)溫度升高到67攝氏度附近時(shí)，樣品完全呈現(xiàn)各向同性，并且伴隨著層狀相轉(zhuǎn)化為各向同性相，并且逐漸越過表面活性劑中心。73攝氏度時(shí)，開始的區(qū)域2慢慢擴(kuò)大，到83攝氏度時(shí)覆蓋了區(qū)域3。區(qū)域1和2之間的折光率差異一直維持到高溫狀態(tài)(＞98攝氏度)。
實(shí)施例9-順式十八-9-烯雙縮脲
合成
化學(xué)特征-NMR 1H NMR sl br t，δ0.88，3H，分裂6.5Hz，油烯基CH3；m，δ1.17-1.43，22H，油烯基CH2；m，δ1.43-1.63，2H，CH2CH2N-；m，δ1.89-2.08，4H，CH2CH＝CHCH2；sl br dt，δ3.22，2H，J 5.6Hz 6.9Hz，油烯基CH2N；m，δ5.23-5.44，2，CH＝CH.” 物理性質(zhì) 白色蠟狀固體，熔點(diǎn)為100-106攝氏度。
溶致行為 在加熱時(shí)溫度達(dá)到85攝氏度之前固體晶狀表面活性劑都不會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)溫度達(dá)到85攝氏度時(shí)，六角相開始在分界面上形成。當(dāng)溫度升高到87攝氏度時(shí)，在六角相和晶體物質(zhì)之間開始形成液體各向同性相。六角相在107攝氏度時(shí)溶融。
實(shí)施例10-順式十八-9-烯尿素
合成
化學(xué)特征-NMR 1H NMR sl br t，δ0.883H分裂6.5Hz，CH3；m，δ1.10-1.70，24H，油烯基-CH2；m δ1.89-2.12，4H，CH2CH＝CHCH2；t δ3.14，2H，分裂7.0Hz，CH2-NHCONH2；v br s，δ3.3-4.3，3H，NHCONH2；m，δ5.23-5.44，2H，CH＝CH. 物理性質(zhì) 白色蠟狀固體，熔點(diǎn)為68-83攝氏度。
溶致行為 在溫度達(dá)到61攝氏度之前與水接觸時(shí)不會(huì)發(fā)生改變，在達(dá)到61攝氏度時(shí)，反六角相開始形成。在65攝氏度時(shí)，在六角相和固體尿素之間開始形成液體各向同性相。隨著溫度進(jìn)一步升高，固體尿素開始轉(zhuǎn)化成液體各向同性相，繼而轉(zhuǎn)化為六角相。所有物質(zhì)最后均轉(zhuǎn)化為六角相，該相在110攝氏度溶融。
實(shí)施例11-順，順-十八-9，12-二烯尿素
合成
化學(xué)特征-NMR 1H NMR sl br t，δ0.89，3H分裂6.5Hz，CH3；m，δ1.15-1.63，20H，CH2；m，δ1.93-2.17，4HCH2-CH2-C＝C；sl br t，δ2.78，2H分裂5.5Hz，C＝C-CH2-C＝C；sl br t，δ3.35，2H，分裂4.7Hz，油烯基-CH2-NH；v br s，δ3.3-4.4，2.5H，-NHCONH2；v br s，δ4.5-5.1，0.9H，NHCONH2；m，δ5.22-5.42，4H，CH＝CH. 物理性質(zhì) 白色蠟狀固體，熔點(diǎn)為70-79攝氏度。
溶致行為 在溫度達(dá)到53攝氏度之前與水接觸時(shí)不會(huì)發(fā)生改變，在達(dá)到53攝氏度時(shí)，反六角相開始形成。在59攝氏度時(shí)，在六角相和固體尿素之間開始形成液體各向同性相。隨著溫度進(jìn)一步升高，固體尿素開始轉(zhuǎn)化成液體各向同性相，繼而轉(zhuǎn)化為六角相。在表面活性劑內(nèi)加入水分可以加快此過程。在80攝氏度時(shí)固體尿素溶融，并且向其中快速加入水，這樣可使所有物質(zhì)轉(zhuǎn)化為六角相，該相在92-93攝氏度溶融。
實(shí)施例12-通過向表面活性劑中加入水形成粘性溶致相 有用表面活性劑可以在過量水存在的情況下，優(yōu)先形成粘性溶致相。過量水中由表面活性劑生成的溶致相可以通過浸水實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行測(cè)定，在該實(shí)驗(yàn)中，將少量脂類物質(zhì)(通常為5mg)置于玻璃顯微鏡載玻片和蓋玻片之間，水通過毛系管作用引入到樣品中，樣品通過保溫的方法維持在40攝氏度。200放大倍數(shù)交叉極化光下進(jìn)行觀察，可對(duì)由各向異性結(jié)構(gòu)生成的相態(tài)進(jìn)行鑒定，或可鑒定出不存在該相態(tài)。表1列出了被測(cè)試的表面活性劑和在過量水存在情況下形成的溶致相。
進(jìn)入溶致相內(nèi)的水量通過制備表面活性劑存在于過量水中的300mg樣品來進(jìn)行測(cè)定，首先在40攝氏度進(jìn)行平衡，接著通過費(fèi)歇爾滴定法來對(duì)溶致相中的水含量進(jìn)行測(cè)定。這些表面活性劑水復(fù)合體測(cè)試數(shù)值也列于表1中。除非另外標(biāo)明，否則給出的數(shù)值為三個(gè)樣品的平均值+/-標(biāo)準(zhǔn)偏差。
表1
最后，對(duì)于在本發(fā)明內(nèi)此處描述的制品和方法，可能存在其他變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種化合物，含有以下結(jié)構(gòu)(I)的頭基
其中X為O、S或N，
t和u分別為0或1，
R5為-C(CH2OH)2烷基、-CH(OH)CH2OH、-CH2CH(OH)CH2OH(若尾基不為油烯基)、-C(OH)2CH2OH、-CH(CH2OH)2、-CH2(CHOH)2CH2OH、-CH2C(O)NHC(O)NH2；
并且尾基從下列各項(xiàng)中選擇
其中n為2-6的整數(shù)，a為1-12的整數(shù)，b為0-10的整數(shù)，d為0-3的整數(shù)，e為1-12的整數(shù)，w為2-10的整數(shù)，y為1-10的整數(shù)，z為2-10的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的化合物，其特征在于其尾基從由(3，7，11)-三甲基十二烷、(3，7，11，15)-四甲基十六烷、或十八-9-烯和十八-9，12-二烯鏈組成的基團(tuán)中選取。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的化合物，其特征在于其頭基為
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的化合物，其特征在于其頭基為
5.一種能形成溶致相并能穩(wěn)定存在于過量極性溶液中的表面活性劑，該表面活性劑含有以下結(jié)構(gòu)(I)的頭基
并且，其尾基從支化烷鏈、支化烷氧鏈或鏈烯鏈構(gòu)成的基團(tuán)中選擇，其中
X為O、S或N，
t和u分別為0或1，
R5為-C(CH2OH)2烷基、-CH(OH)CH2OH、-CH2CH(OH)CH2OH(若尾基不為油烯基)、-CH2COOH、-C(OH)2CH2OH、-CH(CH2OH)2、-CH2(CHOH)2CH2OH、-CH2C(O)NHC(O)NH2，
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的表面活性劑，其特征在于其尾基從下列各項(xiàng)中選擇
其中n為2-6的整數(shù)，a為1-12的整數(shù)，b為0-10的整數(shù)，d為0-3的整數(shù)，e為1-12的整數(shù)，w為2-10的整數(shù)，y為1-10的整數(shù)，z為2-10的整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的表面活性劑，其特征在于其尾基從由(3，7，11)-三甲基十二烷、(3，7，11，15)-四甲基十六烷、或十八-9-烯和十八-9，12-二烯組成的鏈中選取。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的表面活性劑，其特征在于其頭基為
9.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的表面活性劑，其特征在于其頭基為
10.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的表面活性劑，其特征在于在溫度小于150攝氏度時(shí)于過量水中形成溶致相。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的表面活性劑，其特征在于其形成的溶致相為一雙連續(xù)立方液晶相。
12.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的表面活性劑，其特征在于其形成的溶致相為一反六角液晶相。
13.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的表面活性劑，其特征在于其形成的溶致相在添加過量水時(shí)不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^親水相。
14.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的表面活性劑，其特征在于將過量水添加到溶致相中后將形成一個(gè)相態(tài)分離區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的表面活性劑，其特征在于溶致相含有一種包含在溶致相內(nèi)的溶質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的表面活性劑，其特征在于可從列表中選擇一種或幾種物質(zhì)作為溶劑，該列表物質(zhì)包括診斷劑、聚合單體、聚合啟動(dòng)劑、蛋白質(zhì)和其他多肽、寡核苷酸、變性和非變性DNA、放療試劑、遮光活性劑、透皮劑、皮膚病治療劑、透皮活性化合物、穿透黏膜活性化合物、皮膚修復(fù)劑、傷口愈合化合物、皮膚清洗劑、脫脂劑、粘度改變聚合物、護(hù)發(fā)活性劑、易變胃脂肪酶化合物、農(nóng)業(yè)化學(xué)藥品、肥料和營養(yǎng)劑、維他命和礦物質(zhì)、爆炸劑或起爆劑和混合物、采礦原料、或者表面涂層物質(zhì)。
17.一種混合物含有由權(quán)利要求5中的表面活性劑生成的溶致相。
18.一種由膠束溶致相或者液晶溶致相構(gòu)成的膠體顆粒，由權(quán)利要求5中的表面活性劑生成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種化合物，含有以尿素、甘油酸酯、或羥氨作為基團(tuán)的頭基，而其尾基則從由支化烷鏈，支化烷氧鏈或鏈烯鏈構(gòu)成的基團(tuán)中選擇。該化合物可以作為表面活性劑，形成反溶致相，該反溶致相在過量極性溶液中是穩(wěn)定的。
文檔編號(hào)C07C275/62GK101538200SQ20081018895
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月5日
發(fā)明者本杰明·詹姆斯·波依特, 格雷戈里·安德魯·戴衛(wèi), 卡柳恩·莊·德拉蒙德, 西萊斯特·方, 派特里克·哥頓·哈特利, 艾琳娜·克羅琦爾思嘉, 安尼特·瓊·墨菲, 拉塞爾·莊·臺(tái)特, 格雷戈里·古德曼·沃爾, 達(dá)萊爾·威爾斯, 達(dá)列爾·威恩斯頓·維塔科, 尤隆·羅斯·葉 申請(qǐng)人:梅茵制藥國際股份公司