專利名稱：：一種雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備及純化的方法，屬于一類長鏈脂肪胺衍生物及其制備方法。
背景技術(shù)：
：LB(Langmuir—Blodgett)膜是一種超薄有序膜，它是將兼具親水頭和疏水尾的兩親性分子分散在水面(亞相)上，經(jīng)逐漸壓縮其水面上的占有面積而排列成單分子層，再轉(zhuǎn)移沉積到固體基片上所得到的一種膜，在亞相上的單層分子膜稱為Langmuir單層膜。LB薄膜技術(shù)是一種可以在分子水平上精確控制薄膜厚度的制膜技術(shù)。LB膜主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)1)膜的厚度可以在納米級精確可控；2)制膜條件溫和，在常溫常壓下即可成膜；3)任何材料表面都可沉積LB膜，膜轉(zhuǎn)移方便；4)在膜材料分子中引入適當(dāng)?shù)墓δ軋F(tuán)，就能得到具備某種特殊性質(zhì)的功能薄膜。因此LB技術(shù)可以在分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)，按預(yù)想的次序排列和取向，制成分子組合體系?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，LB膜在固體物理學(xué)、表面化學(xué)、光學(xué)、電化學(xué)、電催化、材料、氣態(tài)傳感器、生物仿生膜、生物醫(yī)學(xué)和中醫(yī)方劑學(xué)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。特別是近幾年，研究LB膜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)和中醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用成為了熱點(diǎn)，主要集中在以下幾個(gè)方面生物膜的化學(xué)模擬和仿生生物分子功能材料研制；黃疸和膽結(jié)石形成的分子機(jī)制及防治方法研究；生物傳感器；方劑化學(xué)研究及其方劑的LB膜模型；LB膜藥物制劑；生物膜修飾和膜診斷技術(shù)。能形成LB膜的材料大都是表面活性劑分子，即兩親性分子。一種好的成膜材料，其親/疏水比要適中。當(dāng)親水性太強(qiáng)時(shí)，材料可能會(huì)溶于亞相水溶液中；而疏水性太強(qiáng)則導(dǎo)致其在水面上擴(kuò)展不開，形成油珠懸浮于水面上。本發(fā)明專利所述的陽離子表面活性劑，簡寫為2m-s-2m(其中m為疏水尾基碳鏈長度，s為連接基團(tuán)碳鏈長度，數(shù)字2，表示為雙尾的意思)，如圖l所示，是由兩個(gè)親水頭基(head)和四條疏水尾基(tail)構(gòu)成，頭基間由連接基團(tuán)(spacer)連接。由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，該表面活性劑分子具有良好的成膜性能，在水界面形成的單分子膜排列高度有序，在納米尺寸上的分子自組裝，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。到目前為止，在公開發(fā)表的論文和專利中還沒有找到關(guān)于此類雙尾雙子陽離子型表面活性劑的研究報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于提供該雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備、提純以及表征的方法。該制備方法操作簡單，原料廉價(jià)易得，反應(yīng)條件溫和，易于控制，對設(shè)備無特殊要求。本發(fā)明的另一目的在于用該技術(shù)合成了一系列新型的雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑。此類表面活性劑具有較好親油性能，為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明專利提供以下技術(shù)方案。1、一種雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑，其結(jié)構(gòu)式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>該陽離子表面活性劑為白色粉末固體，屬于季銨鹽型陽離子表面活性劑。2、一種雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備方法，以長鏈脂肪叔胺，其結(jié)構(gòu)式為-。入<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中R=—CnH2n+1，n=4~18;和二鹵代垸進(jìn)行季胺化反應(yīng)制得，鹵代垸結(jié)構(gòu)簡式為-X—(CH2)s—X，其中XX:CI,Br;s=2~12。3、該陽離子表面活性劑的合成主要利用二長鏈垸基甲基叔胺與二鹵代烷的季銨化反應(yīng)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中R=—CnH2n+1，n=4~18;s=2~12;X=CI，Br。該反應(yīng)所用原料二長鏈烷基甲基叔胺，國產(chǎn)，工業(yè)純，市售。二鹵代垸，國產(chǎn)，工業(yè)純，市售。4、該季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備方法，依次包括以下步驟(1)在裝有回流冷凝管的二頸蒸流燒瓶中，加入計(jì)量的乙腈，同時(shí)按一定的比例加入二長鏈烷基甲基叔胺與對應(yīng)的二鹵代烷；二長鏈烷基甲基叔胺與對應(yīng)的二鹵代烷摩爾比為1—4:1，乙腈體積數(shù)(升)與二鹵代垸摩爾數(shù)之比為2:1;(2)通氮?dú)?0-20分鐘，排除氧氣；(3)在78-83。C條件下磁力攪拌反應(yīng)1015h。5、該方法反應(yīng)完全，反應(yīng)條件溫和。本發(fā)明具有以下有益效果(1)該方法原料易得，反應(yīng)條件溫和，操作方便，進(jìn)行安全，純度高。(2)本發(fā)明提供的季銨鹽型陽離子表面活性劑具有良好的親油性能。(3)本發(fā)明提供的雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑在水界面形成的單分子膜排列高度有序。圖1為雙尾雙子陽離子表面活性劑結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1準(zhǔn)確稱取二十二烷基甲基叔胺15.414g(0.042mol)于裝有回流冷凝管的二頸燒瓶中，室溫下加入二溴代正丙垸4.04g(0.02mo1)，加入乙腈20ml，通入氮?dú)?0min后，在83。C條件下磁力攪拌反應(yīng)1015h。反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體212一3—212。實(shí)施例2準(zhǔn)確稱取二十二烷基甲基叔胺15.414g(0.042mol)于裝有回流冷凝管的二頸燒瓶中，室溫下加入二溴代正丁垸4.32g(0.02mo1)，加入乙腈20ml，通入氮?dú)?0min后，在83。C條件下磁力攪拌反應(yīng)1015h。反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體212—4—212。實(shí)施例3準(zhǔn)確稱取二十二烷基甲基叔胺15.414g(0.042mol)于裝有回流冷凝管的二頸燒瓶中，室溫下加入二溴代正己垸4.88g(0.02mo1)，加入乙腈20ml，通入氮?dú)?0min后，在83°C條件下磁力攪拌反應(yīng)1015h。反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體212—6_212。實(shí)施例4準(zhǔn)確稱取二十二烷基甲基叔胺15.414g(0.042mol)于裝有回流冷凝管的二頸燒瓶中，室溫下加入二溴代正己垸9.76g(0.04mo1)，加入乙腈80ml，通入氮?dú)?5min后，在8CTC條件下磁力攪拌反應(yīng)15h。反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體212—7_212。實(shí)施例5準(zhǔn)確稱取二十二烷基甲基叔胺15.414g(0.042mol)于裝有回流冷凝管的二頸燒瓶中，室溫下加入二溴代正己垸2.562(0.0105mol)，加入乙腈21ml，通入氮?dú)?0min后，在78'C條件下磁力攪拌反應(yīng)10h。反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體212一8_212。實(shí)施例6將提純的樣品用氧瓶燃燒法，以意大利CARLOERBA1106元素分析儀分析，結(jié)果如下表l表面活性劑212-3-212、212-4-212、212-6-212、212-7-212、212-8-212的元素分析結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表1可以看出，在允許誤差范圍內(nèi)，實(shí)測值與計(jì)算值相吻合，表明所得產(chǎn)品十分純凈。權(quán)利要求1.一種雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑，其特征在于其化學(xué)結(jié)構(gòu)是，其中疏水基團(tuán)R＝CnH2n+1，n＝4～18；s＝2～12；X＝Cl或Br。2.—種制備權(quán)利要求1所述的季銨鹽型陽離子表面活性劑的方法，其特征在于包括以下步驟(1)在裝有帶回流冷凝管的二頸蒸流燒瓶中，加入計(jì)量的乙腈，同時(shí)加入二長鏈烷基甲基叔胺與對應(yīng)的二鹵代烷，二長鏈烷基甲基叔胺與對應(yīng)的二鹵代垸摩爾比為1一4:1，乙腈體積數(shù)(升)與二鹵代烷摩爾數(shù)之比為2:1;(2)通氮?dú)?0-20分鐘，排除氧氣，防止叔胺被氧化；(3)在78-83"C條件下磁力攪拌反應(yīng)1015h;(4)反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于-1)在二長鏈院基甲基叔胺與二鹵代烷的配比中，叔胺摩爾量過量0%-10%;2)通氮?dú)?0—30分鐘；3)反應(yīng)溫度為70°C-95°C。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于1)在二長鏈烷基甲基叔胺與二鹵代垸的配比中，叔胺摩爾量過量2%-5%;2)通氮?dú)?0分鐘；3)反應(yīng)溫度為80-85'C。全文摘要本發(fā)明涉及一種雙尾雙子季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備及純化方法。其制備方法依次包括以下步驟(1)在裝有回流冷凝管的二頸蒸流燒瓶中，加入計(jì)量的乙腈，同時(shí)按一定比例加入二長鏈烷基甲基叔胺與相應(yīng)的二鹵代烷；(2)通氮?dú)?0-20分鐘，排除氧氣；(3)在78-83℃條件下磁力攪拌反應(yīng)10～15h。反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體。將此白色粉末用于元素分析和核磁共振氫譜分析，其分析結(jié)果與目標(biāo)產(chǎn)物一致。該方法原料廉價(jià)易得，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)完全，反應(yīng)收率高，亦可在乙醇等常用溶劑中進(jìn)行。文檔編號B01F17/18GK101332419SQ20081013381公開日2008年12月31日申請日期2008年7月11日優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日發(fā)明者馮玉軍,操衛(wèi)平,志陳,魯紅升申請人:中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司