专利名称：一种三聚表面活性剂及其合成方法
技术领域：
本发明涉及一种三聚表面活性剂及其合成方法。
背景技术：
低聚表面活性剂包括双子(通常称为Gemini)、三聚、四聚以及具有更高聚合度的两亲分子，它是由两个或两个以上相同或几乎相同的两亲分子，在其亲水头基或靠近亲水头基处由联接基团通过化学键连接在一起而形成的一类新型表面活性剂。与传统的表面活性剂相比，低聚表面活性剂具有更高的表面活性、很低的Krafft点和很好的水溶性，以及更优良的应用性能，被誉为新一代表面活性剂。目前低聚表面活性剂的研究多集中于双子、 三聚体和四聚体，聚集体数更高的低聚表面活性剂由于合成困难，研究得很少。金刚烷是高度对称的笼状烃，其熔点高069°C)，热稳定性高，无毒、无味。金刚烷分子中4个桥头氢原子(1，3，5，7位)可以被取代而生成一系列金刚烷衍生物，比苯反应性低但潜在的衍生物种类和数量远超过苯衍生物。通过引入金刚烷基作为低聚表面活性剂的连接基，可设计合成各种类型的表面活性剂，并赋予表面活性剂极为独特的性能，有望制备出性能更为优越、多功能(如超高表面活性、高稳定性、生物相容性、超低毒性)的表面活性剂。此外，由于金刚烷刚性结构特征，通过引入金刚烷基作为低聚表面活性剂的连接基，使其形成的表面活性剂分子中含有多个立体结构的疏水链，疏水性更强，而且金刚烷基可以使连接的两亲分子链距离缩短，其刚性立体结构产生了很大的空间位阻，离子头基间的静电排斥倾向因受制于立体效应而被大大削弱，这样在水的表面排列更为紧密。因此，从理论上讲，金刚烷基连接的两亲分子链越多(聚合度越高)，其表面活性越高。而连接基团中引入酯基，使之更容易降解而免受环境污染，具有较好的发泡性能，泡沫稳定性好。这些均预示着金刚烷基多聚型表面活性剂的巨大潜力。本发明采用金刚烷为原料，经氧化、酯化、季胺化三步反应合成了以金刚烷为连接基的三聚酯基季铵盐型表面活性剂，所得产物纯度高，操作简单易行，适合工业化生产。
发明内容
本发明在于提供了一种三聚表面活性剂及其合成方法。本发明的技术方案如下本发明提供的一种三聚表面活性剂，其结构式为
权利要求
1 一种三聚表面活性剂，其特征在于其结构式为
2.根据权利要求1所述三聚型表面活性剂的合成方法，其特征在于包括以下步骤(1)1,3,5-三羟基金刚烷的合成将金刚烷加入到冰乙酸中，升温至60°C，搅拌下滴加三氧化铬与水形成的溶液，控制温度不高于100°C，滴加完毕后于80 120°C温度条件下恒温搅拌反应1 3h ；减压除去溶剂，用质量分数40%的氢氧化钠溶液中和残余物，在70°C 以上用乙酸乙酯萃取多次，真空浓缩乙酸乙酯溶液，得到1，3，5_三羟基金刚烷；(2)1,3,5-三溴乙酰氧基金刚烷的合成在氮气保护下，将1，3，5-三羟基金刚烷加入到吡啶、乙腈中搅拌形成悬浮液，加入催化剂，恒温至O 20°C，经Ih滴加乙腈与溴乙酰溴形成的溶液，滴加完毕后升温至30 80°C反应5 10h，加入6M盐酸溶液和二氯甲烷终止反应，用二氯甲烷萃取，浓缩有机层，将残余物溶解于二氯甲烷中，用饱和食盐水、0. 5M的碳酸钠水溶液洗涤，浓缩有机层，过硅胶柱，得黄色油状物1，3，5_三溴乙酰氧基金刚烷；(3)三聚型表面活性剂的合成将1，3，5_三溴乙酰氧基金刚烷溶于丙酮中，加入长链叔胺于30 85°C下搅拌下反应池，得白色沉淀。过滤得白色固体，丙酮洗涤，干燥，用乙腈 /丙酮重结晶得三聚型表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步骤(1)中的金刚烷与冰乙酸的摩尔比为1 15 18，金刚烷与三氧化铬的摩尔比为1 5 10，三氧化铬与水的摩尔比为1 3。
4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步骤(2)中的1，3，5_三羟基金刚烷与吡啶的摩尔比为1 1 5，1，3，5_三羟基金刚烷与溴乙酰溴的摩尔比为1 3 6。
5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步骤(3)中的1，3，5_三溴乙酰氧基金刚烷与长链叔胺摩尔比为1 3 6。
6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步骤⑵中的催化剂为4-二甲氨基吡啶。
7.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步骤(3)中的长链叔胺通式 CnH2n+1N(CH3)2, η = 8 16。
全文摘要
本发明公开了一种三聚表面活性剂及其合成方法，所述三聚型表面活性剂结构式为其中R表示为CnH2n+1，n＝8～16；本发明所述的合成方法是以金刚烷为原料，通过三步反应得到首先由金刚烷直接氧化得到1，3，5-三羟基金刚烷，随后该三羟基金刚烷与溴乙酰溴反应，制备出关键中间体1，3，5-三溴乙酰氧基金刚烷，最后将中间体与长链叔胺季胺化形成以金刚烷为连接基的三聚酯基季铵盐表面活性剂；本发明合成的三聚表面活性剂的临界胶束浓度比其他对应的单链、双子表面活性剂的至少低一个数量级，具有显著的优良特性；而且涉及的反应条件温和，原料易得，产物纯度高，操作简单易行，适合工业化生产，在生物医学、制药、纳米材料、三次采油、特种洗涤等领域具有潜在的应用前景。
文档编号B01F17/18GK102513023SQ201110339170
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者刘卅, 崔英德, 彭进平, 朱华, 杨楚芬, 郭建维, 钟星 申请人:广东工业大学