一種膽堿類離子液體表面活性劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膽堿類離子液體表面活性劑及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為：一種膽堿類離子液體表面活性劑，分別為十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基氯化銨、十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基四氟硼酸銨或十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基硝酸銨，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)式分別為、或。本發(fā)明還公開了該膽堿類離子液體表面活性劑的制備方法。本發(fā)明的基底十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基氯化銨的合成減少了多種溶劑的參與，提高了產(chǎn)物的產(chǎn)量，同時(shí)在反應(yīng)液中引入了較少的雜質(zhì)，反離子交換，將傳統(tǒng)的反應(yīng)溶劑水用容易除去的三氯甲烷替換掉，這樣避免了后續(xù)很難把水旋蒸出去的問題，且這種方法簡單易行。
【專利說明】一種膽堿類離子液體表面活性劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子液體表面活性劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種膽堿類離子液體表面活性劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程中，普遍都使用有機(jī)溶劑，這是污染的重要來源之一。近年來，使用無毒無害的綠色溶劑來代替有機(jī)溶劑已經(jīng)成為人們的重要研究方向。伴隨著“綠色溶劑”的提出，各種綠色溶劑(比如超臨界二氧化碳，離子液體和聚乙二醇等)也引起了人們的廣泛關(guān)注。離子液體可根據(jù)陰陽離子分類，陽離子分為:季銨鹽類、季鱗鹽類、吡啶類和咪唑類等；按陰離子分為兩大類:一類是組成固定而且對空氣、水穩(wěn)定的陰離子，另一類是組成可以調(diào)的氯鋁酸類。
[0003]離子液體一般是由結(jié)構(gòu)不對稱，體積相較大的有機(jī)陽離子與體積相較小的無機(jī)陰離子組成，在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)為液態(tài)。一般將熔點(diǎn)低于100°c的離子液體稱作室溫離子液體，離子液體中一般不存在中性分子，只存在陰、陽離子。與水溶液和一般的有機(jī)溶劑相比，離子液體具有許多它們不具備的性質(zhì)；和固態(tài)物質(zhì)相比，它是液態(tài)的；與傳統(tǒng)的液態(tài)物質(zhì)相比較，它又是離子的。因此，離子液體往往表現(xiàn)出一些獨(dú)特的性質(zhì)和功能:(I)離子液體的蒸氣壓小、不可燃、毒性較小、不揮發(fā)，因此能夠減少由于揮發(fā)而帶來的環(huán)境污染問題，還可以應(yīng)用于真空體系；(2)可溶解多種極性、非極性的有機(jī)物和無機(jī)物，相對較易與其他物質(zhì)分離，并且可以循環(huán)利用。若和不相容的有機(jī)溶劑混合，則可以提供一個(gè)可調(diào)控的非水、極性兩相體系，可將室溫離子液體中的憎水基作為與水的不相溶的極性相使用；
[3]其化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性都較好，而且液態(tài)范圍很大，從_96°C到300-400°C，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)都可以作為液體使用，有利于熱力學(xué)控制；(4)離子電導(dǎo)率高，電勢大。以上的特點(diǎn)使得離子液體兼有固體和液體功能，可稱為“固態(tài)”液體或“液體”分子篩。離子液體作為一種新型的綠色溶劑，廣泛的應(yīng)用于有機(jī)合成、分離技術(shù)和催化反應(yīng)等領(lǐng)域。
[0004]目前有關(guān)離子液體的應(yīng)用已有不少報(bào)道，像氯化膽堿和尿素以摩爾比為1:2的比例混合可制得低共熔混合物，其熔點(diǎn)為12°C，比氯化膽堿和尿素的熔點(diǎn)都低，它常溫下為液體，屬于離子液體，可以作為非揮發(fā)性反應(yīng)介質(zhì)。而且氯化膽堿制得的共熔混合物具有很高的離子活性，可以觀察到它具有典型的離子液體特性，具有大多數(shù)分子溶劑所不具備的性質(zhì)，并且可以作為綠色藥物載體。這類低共熔混合物更易被環(huán)境所接受，現(xiàn)今已應(yīng)用在合成微孔結(jié)晶和化學(xué)反應(yīng)等領(lǐng)域。
[0005]季銨鹽和酰胺(包括尿素)或羧酸形成的低共熔混合物也顯示出了不尋常的性質(zhì)，例如可以溶解許多“不溶的”金屬氧化物，應(yīng)用于金屬抽提。羧酸和季銨鹽所形成低共熔混合物的物理性質(zhì)和離子液體相似。這些低共熔物容易提純，不和水反應(yīng)，而且大多都無毒且能被生物降解。
[0006]有報(bào)道指出，低分子的表面活性劑如單鏈的表面活性劑可以在界面上超分子聚合。然而，迄今為止，有關(guān)傳統(tǒng)表面活性劑在水溶液中通過氫鍵自聚的報(bào)道卻很少，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)表面活性劑在水溶液中和離子或金屬配體相互作用的氫鍵力量很弱。但是季銨鹽表面活性劑卻可以和金屬絡(luò)合自發(fā)形成囊泡。金屬配體絡(luò)合，它主要是發(fā)生在金屬配體形成超分子聚集體上，關(guān)于金屬配體和表面活性劑相互作用所形成囊泡的結(jié)構(gòu)也有了一系列報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種膽堿類離子液體表面活性劑及其制備方法，該制備方法中基底十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基氯化銨(C14OCl)的合成減少了多種溶劑的參與，提高了產(chǎn)物的產(chǎn)量，同時(shí)避免了在反應(yīng)液中引入較多的雜質(zhì)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種膽堿類離子液體表面活性劑，其特征在于所述的膽堿類離子液體表面活性劑為十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基氯化銨、十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基四氟硼酸銨或十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基硝酸銨，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)式分別為
【權(quán)利要求】
1.一種膽堿類離子液體表面活性劑，其特征在于所述的膽堿類離子液體表面活性劑為十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基氯化銨、十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基四氟硼酸銨或十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基硝酸銨，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)式分別為
2.—種權(quán)利要求1所述的膽堿類離子液體表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基氯化銨的合成方法包括以下步驟:(I)將十四醇、多聚甲醛和無水硫酸鈉溶于無水正己烷中形成混合溶液，在上述混合溶液劇烈攪拌的條件下持續(xù)鼓泡通入干燥的氯氣，于5-10°C的反應(yīng)溫度攪拌4.5h，然后將混合溶液過濾，得到的濾液為溶有十四烷基甲基醚的無水正己烷；(2)將無水N，N- 二甲基乙醇胺溶于無水正己烷中，然后滴加步驟(1)制得的溶有十四烷基甲基醚的無水正己烷的濾液，其中N，N-二甲基乙醇胺與十四醇的摩爾比為1.0-1.1:1，持續(xù)攪拌直至反應(yīng)產(chǎn)生的霧氣消失和反應(yīng)體系溫度降至室溫；(3)將步驟(2)制得的最終粗產(chǎn)品用無水正己烷沖洗三遍，然后放入真空干燥箱中于40°C溫度干燥，干燥得到的白色固體再用丙酮重結(jié)晶三遍，其中熱熔解過程控制溫度28-32°C，然后將所得的固體真空干燥即制得膽堿類離子液體表面活性劑十四烷氧基甲基_ (2-輕乙基)-二甲基氯化銨。
3.—種權(quán)利要求1所述的膽堿類離子液體表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基四氟硼酸銨的合成方法包括以下步驟:(I)將十四醇、多聚甲醛和無水硫酸鈉溶于無水正己烷中形成混合溶液，在上述混合溶液劇烈攪拌的條件下持續(xù)鼓泡通入干燥的氯氣，于5-10°C的反應(yīng)溫度攪拌4.5h，然后將混合溶液過濾，得到的濾液為溶有十四烷基甲基醚的無水正己烷；(2)將無水N，N-二甲基乙醇胺溶于無水正己烷中，然后滴加步驟(1)制得的溶有十四烷基甲基醚的無水正己烷的濾液，其中N，N-二甲基乙醇胺與十四醇的摩爾比為1.0-1.1:1，持續(xù)攪拌直至反應(yīng)產(chǎn)生的霧氣消失和反應(yīng)體系溫度降至室溫；(3)將步驟(2)制得的最終粗產(chǎn)品用無水正己烷沖洗三遍，然后放入真空干燥箱中于40°C溫度干燥，干燥得到的白色固體再用丙酮重結(jié)晶三遍，其中熱熔解過程控制溫度28-32°C，然后將所得的固體真空干燥即制得膽堿類離子液體表面活性劑十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基氯化銨；(4)在反應(yīng)容器中加入步驟(3)制得的十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基氯化銨，加入三氯甲烷使十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基氯化銨全部溶解，然后在劇烈攪拌地條件下加入NaBF4，其中十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基氯化銨與NaBF4的摩爾比為1: 1.0-1.1，在室溫下持續(xù)攪拌12h后過濾，然后將濾液抽真空，蒸掉溶劑三氯甲烷，得到白色固體，放入真空干燥箱干燥即制得膽堿類離子液體表面活性劑十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基四氟硼酸銨。
4.一種權(quán)利要求1所述的膽堿類離子液體表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基硝酸銨的合成方法包括以下步驟:(I)將十四醇、多聚甲醛和無水硫酸鈉溶于無水正己烷中形成混合溶液，在上述混合溶液劇烈攪拌的條件下持續(xù)鼓泡通入干燥的氯氣，于5-10°C的反應(yīng)溫度攪拌4.5h，然后將混合溶液過濾，得到的濾液為溶有十四烷基甲基醚的無水正己烷；(2)將無水N，N-二甲基乙醇胺溶于無水正己烷中，然后滴加步驟(1)制得的溶有十四烷基甲基醚的無水正己烷的濾液，其中N，N-二甲基乙醇胺與十四醇的摩爾比為1.0-1.1:1，持續(xù)攪拌直至反應(yīng)產(chǎn)生的霧氣消失和反應(yīng)體系溫度降至室溫；(3)將步驟(2)制得的最終粗產(chǎn)品用無水正己烷沖洗三遍，然后放入真空干燥箱中于40°C溫度干燥，干燥得到的白色固體再用丙酮重結(jié)晶三遍，其中熱熔解過程控制溫度28-32°C，然后將所得的固體真空干燥即制得膽堿類離子液體表面活性劑十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基氯化銨；(4)在反應(yīng)容器中加入步驟(3)制得的十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基氯化銨，加入三氯甲烷使十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基氯化銨全部溶解，然后在劇烈攪拌地條件下加入NaNO3，其中十四烷氧基甲基-(2-羥乙基)-二甲基氯化銨與NaNO3的摩爾比為1: 1.0-1.1，在室溫下持續(xù)攪拌12h后過濾，然后將濾液抽真空，蒸掉溶劑三氯甲烷，得到白色固體，放入真空干燥箱干燥即制得膽堿類離子液體表面活性劑十四烷 氧基甲基-(2-羥乙基)_ 二甲基硝酸銨。
【文檔編號(hào)】B01F17/38GK103933893SQ201410173524
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】宋世理, 張麗婕, 羅二鳳, 王蕓菲, 趙曉業(yè), 韓亞兵 申請人:河南師范大學(xué)