一种Gemini季铵盐阳离子表面活性剂及其合成方法和应用
【专利摘要】本发明属于表面活性剂领域，公开了一种Gemini季铵盐阳离子表面活性剂及其合成方法和应用。该表面活性剂具有式(1)所示结构，其中n为11、13或15，R为亚乙基或苯基，X为氯或溴。合成方法按照步骤：向反应釜中加入饱和脂肪酸、乙醇胺和催化剂，通氮气，搅拌加热反应，减压蒸馏得到中间体A；向带有分水器的反应釜中加入中间体A、卤乙酸、溶剂和催化剂，搅拌升温至120～150℃，回流反应4～8h，减压蒸馏除去溶剂，得到中间体B；向反应釜中加入中间体B、N,N,N′,N′?四甲基二胺和溶剂，搅拌升温至70～100℃，回流10～18h，减压蒸馏除去溶剂，用乙醚重结晶，干燥，得到目标产物。
【专利说明】
-种Gem i n i季读盐阳离子表面活性剂及其合成方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于表面活性剂领域，具体设及一种Gemini季锭盐阳离子表面活性剂及其 合成方法和应用。
【背景技术】
[0002] Gemini表面活性剂是一类分子中含有两个或两个W上亲水亲油基团的新型表面 活性剂。
[0003] Gemini季锭盐表面活性剂由于分子结构的特殊性，决定了具有特殊的性质，表现 出可W更高效地降低水溶液的表面张力，在水溶液中更易聚集形成胶束，达到临界胶束的 浓度更低，具有极好的发泡性、润湿性W及乳化性，还具有良好的柔软性和杀菌作用，被广 泛地应用于石油、化工、医药及食品等领域。
[0004] 目前，公开的Gemini锭盐表面活性剂大多数只是酷胺Gemini季锭盐表面活性剂和 醋基Gemini季锭盐表面活性剂，而有关Gemini季锭盐表面活性剂在结构上同时含有酷胺和 醋基的Gemini季锭盐表面活性剂的报道还很少。因此，为了丰富Gemini季锭盐表面活性剂 在分子结构上的多样性，使其具有良好的应用性能，有必要对一种含有酷胺基和醋基的 Gemini季锭盐表面活性剂的合成方法进行研究。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种 Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。
[0006] 本发明的又一目的在于提供一种上述Gemini季锭盐阳离子表面活性剂的合成方 法。
[0007] 本发明的再一目的在于提供上述Gemini季锭盐阳离子表面活性剂的应用。
[000引本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0009] 一种Gemini季锭盐阳离子表面活性剂，该阳离子表面活性剂具有如式（1)所示的 结构：
[0010]
[00川其中n化1、13或15，R为亚乙基或苯基，X为氯或漠。
[0012]上述Gemini季锭盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于按照W下操作步 骤：
[0013] (I)向反应蓋中加入饱和脂肪酸、乙醇胺和催化剂，通氮气，揽拌，加热至70~100 °C，反应2~化；当测得产物的酸价少于0.5m排OH/g时，停止反应，减压蒸馈除去未反应完的 游离胺和反应生成的水，即为目标产物中间体A;
[0014] (2)向带有分水器的反应蓋中加入中间体A、面乙酸、溶剂和催化剂，揽拌，升溫至 120~150°C，回流反应4~化，直至分水器内的水位不再发生变化，结束反应，减压蒸馈除去 溶剂，得到目标产物中间体B;
[0015] (3)向反应蓋中加入中间体B、N，N，N/，沪-四甲基二胺和溶剂，揽拌，升溫至70~ l〇〇°C，回流10~1她，反应结束，减压蒸馈除去溶剂，用乙酸进行重结晶，干燥，得到目标产 物Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。
[0016] 步骤(1)中所述饱和脂肪酸为十二烧酸、十四烧酸和十六烧酸中的一种;所述催化 剂为盐酸、硫酸、憐酸和对甲基苯横酸中的至少一种;所述饱和脂肪酸与乙醇胺的摩尔比为 1:1~1.2;所述催化剂的用量为反应物总质量的0.Ol %~1 %。
[0017] 步骤(2)中所述面乙酸为氯乙酸和漠乙酸中的一种;所述溶剂为甲苯和二甲苯中 的至少一种;所述催化剂为盐酸、硫酸和对甲基苯横酸中的至少一种;所述中间体A与面乙 酸的摩尔比为1:1~1.1;所述催化剂的用量为中间体A和面乙酸总质量的0.01%~1%。
[001引步骤(3)中所述的N，N，N'，N'-四甲基二胺为N，N，N'，N'-四甲基乙二胺和N，N，N'， 沪-四甲基对苯二胺中的一种;所述溶剂为乙醇、异丙醇和丙酬中的至少一种;所述中间体B 与N，N，N/，妒-四甲基二胺的摩尔比为2:1~1.1。
[0019] 上述Gemini季锭盐阳离子表面活性剂在抗菌剂中的应用。
[0020] 上述Gemini季锭盐阳离子表面活性剂的合成路线分为=步，其反应方程式如下：
[0021] (1)酷胺化反应：
[0…，
[0
[0
[0
[0
[0027] 本发明相对现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0028] 本发明的工艺简单、原料易得，所得产品在结构上含有酷胺、醋基和季锭盐结构， 具有良好的生物降解性，生态毒性低，还具有良好的发泡、稳泡、抗菌、柔软、抗静电等性能， 能与阴离子表面活性剂进行复配作用，是一种性能优异的表面活性剂。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0030] 实施例1
[0031] W合成结构式如下的Gemini季锭盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为： [0032
[0033] (1)向反应蓋中加入40g十二烧酸、12.3g乙醇胺和0.1 g盐酸，通氮气，揽拌，加热至 75°C，反应2~化。当测得产物的酸价少于0.5mgK0H/g时，停止反应，减压蒸馈除去未反应完 的游离胺和反应生成的水，即为目标产物中间体A。
[0034] (2)向带有分水器的反应蓋中加入36.5g中间体A、14.21g氯乙酸、80ml甲苯和 0.OSg对甲基苯横酸，揽拌，升溫至135°C，回流反应4~化，直至分水器内的水位不再发生变 化，结束反应，减压蒸馈除去溶剂，得到目标产物中间体B。
[00巧](3)向反应蓋中加入16g中间体B、2.98gN，N，N'，N'-四甲基乙二胺和60ml乙醇，揽 拌，升溫至80°C，回流10~1她，反应结束，减压蒸馈除去溶剂，用乙酸进行重结晶，干燥，得 到目标产物Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。
[0036] 实施例2
[0037] W合成结构式如下的Gemini季锭盛阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：
[00；3 引
[0039] 、1/,..,,八一^,卯/、1。.。。，一"叫乂、~.-〇^^,,入1占〇.15邑硫酸，通氮气，揽拌，加 热至80°C，反应2~化。当测得产物的酸价少于0.5m排OH/g时，停止反应，减压蒸馈除去未反 应完的游离胺和反应生成的水，即为目标产物中间体A。
[0040] (2)向带有分水器的反应蓋中加入40.72g中间体A、20.88g漠乙酸、100mL二甲苯和 〇.12g盐酸，揽拌，升溫至140°C，回流反应4~化，直至分水器内的水位不再发生变化，结束 反应，减压蒸馈除去溶剂，得到目标产物中间体B。
[0041 ] (3)向反应蓋中加入19.62g中间体B、2.98gN，N，N/，N/-四甲基乙二胺和70ml丙酬， 揽拌，升溫至85°C，回流10~1她，反应结束，减压蒸馈除去溶剂，用乙酸进行重结晶，干燥， 得到目标产物Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。
[0042] 实施例3
[0043] W合成结构式如下的Gemini季锭盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：
[0044]
[0045] (I)问反应盖甲加入日1.27邑十巧婉酸、12.3g公醇胺和0.2g憐酸，通氮气，揽拌，加 热至85°C，反应2~化。当测得产物的酸价少于0.5m排OH/g时，停止反应，减压蒸馈除去未反 应完的游离胺和反应生成的水，即为目标产物中间体A。
[0046] (2)向带有分水器的反应蓋中加入44.92g中间体A、14.21g氯乙酸、120ml甲苯和 〇.15g硫酸，揽拌，升溫至145°C，回流反应4~化，直至分水器内的水位不再发生变化，结束 反应，减压蒸馈除去溶剂，得到目标产物中间体B。
[0047] (3)向反应蓋中加入18.Sg中间体B、3.OgN,N，N/，沪-四甲基乙二胺和80ml乙醇，揽 拌，升溫至90°C，回流10~1她，反应结束，减压蒸馈除去溶剂，用乙酸进行重结晶，干燥，得 到目标产物Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。
[004引实施例4
[0049] W合成结构式如下的Gemini季锭盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：
[(K)加
[0051」 U "可化拉金T /UU八AUg下^婉暇、i Z . Jg心0字妝、U . 12g对甲基苯横酸，通氮气，揽 拌，加热至90°C，反应2~化。当测得产物的酸价少于0.5m排OH/g时，停止反应，减压蒸馈除 去未反应完的游离胺和反应生成的水，即为目标产物中间体A。
[0化2] (2)向带有分水器的反应蓋中加入36.5g中间体A、20.9g漠乙酸、90ml甲苯、0.06g 盐酸和0.05g对甲基苯横酸，揽拌，升溫至138°C，回流反应4~8h，直至分水器内的水位不再 发生变化，结束反应，减压蒸馈除去溶剂，得到目标产物中间体B。
[0053] (3)向反应蓋中加入18.22g中间体B、4.12gN，N，N'，N'-四甲基对苯二胺和100mL丙 酬，揽拌，升溫至90°C，回流10~1她，反应结束，减压蒸馈除去溶剂，用乙酸进行重结晶，干 燥，得到目标产物Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。
[0054] 实施例5
[0055] W合成结构式如下的Gemini季锭盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：
[0化6
[0化7」（1)向反应蓋中加入45.6g十四烧酸、12.3g乙醇胺、O. Ig盐酸和O . 08g憐酸，通氮 气，揽拌，加热至80°C，反应2~化。当测得产物的酸价少于0.5m排OH/g时，停止反应，减压蒸 馈除去未反应完的游离胺和反应生成的水，即为目标产物中间体A。
[005引（2)向带有分水器的反应蓋中加入40.72g中间体A、14.21g氯乙酸、IlOml甲苯、 0.07g盐酸和0.0?硫酸，揽拌，升溫至142°C，回流反应4~化，直至分水器内的水位不再发 生变化，结束反应，减压蒸馈除去溶剂，得到目标产物中间体B。
[0059] (3)向反应蓋中加入18.：3g中间体B、4.15gN，N，N'，N'-四甲基对苯二胺和IlOml异 丙醇，揽拌，升溫至92°C，回流10~1她，反应结束，减压蒸馈除去溶剂，用乙酸进行重结晶， 干燥，得到目标产物Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。
[0060] 实施例6
[0061 ] 合成结构式化下的Gemini季锭曲阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：
[0062；
[0063] (1)向反应蓋中加入51.27g十六烧酸、12.3g乙醇胺、0.12g憐酸和O.lg对甲基苯横 酸，通氮气，揽拌，加热至90 °C，反应2~化。当测得产物的酸价少于0.5m巧OH/g时，停止反 应，减压蒸馈除去未反应完的游离胺和反应生成的水，即为目标产物中间体A。
[0064] (2)向带有分水器的反应蓋中加入44.92g中间体A、20.9g漠乙酸、120ml二甲苯、 0.0 Sg硫酸和0.1地对甲基苯横酸，揽拌，升溫至148°C，回流反应4~化，直至分水器内的水 位不再发生变化，结束反应，减压蒸馈除去溶剂，得到目标产物中间体B。
[00化](3)向反应蓋中加入21.02g中间体B、4.18gN，N，N'，N'-四甲基对苯二胺和120ml乙 醇，揽拌，升溫至95°C，回流10~1她，反应结束，减压蒸馈除去溶剂，用乙酸进行重结晶，干 燥，得到目标产物Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。
[0066] 实施例7
[0067] 抗菌性能测试：
[0068] 对本发明合成的产品进行抗菌性能测试，记实施例1、实施例2、实施例3、实施例4 合成的Gemini季锭盐阳离子表面活性剂产品分别为A、B、C、D。抗菌样品是采用逐步稀释液 体培养基的方法进行制作，W样品的最小抑菌浓度(MIC)来衡量产品的抗菌能力，样品的最 小抑菌浓度(MIC)越小，表示其抗菌活性越强;反之，其抗菌作用越弱。实验结果见表1。
[0069] 表1抗菌性能测试结果
[0070]
[0071] 由表1可知，合成的Gemini季锭盐阳离子表面活性剂对枯草芽抱杆菌、金黄色葡萄 球菌、大肠杆菌和白色念珠菌都具有很好的抗菌性能。
[0072] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种Gemini季锭盐阳离子表面活性剂，其特征在于:该阳离子表面活性剂具有如式 (1)所示的结构：其中n为11、13助i。，心番现不番，义户」飘<现巧。2. 根据权利要求1所述的一种Gemini季锭盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在 于按照W下操作步骤： (1) 向反应蓋中加入饱和脂肪酸、乙醇胺和催化剂，通氮气，揽拌，加热至70~100°C，反 应2~化；当测得产物的酸价少于0.5m排OH/g时，停止反应，减压蒸馈除去未反应完的游离 胺和反应生成的水，即为目标产物中间体A; (2) 向带有分水器的反应蓋中加入中间体A、面乙酸、溶剂和催化剂，揽拌，升溫至120~ 150°C，回流反应4~化，直至分水器内的水位不再发生变化，结束反应，减压蒸馈除去溶剂， 得到目标产物中间体B; (3) 向反应蓋中加入中间体B、N，N，沪，沪-四甲基二胺和溶剂，揽拌，升溫至70~100°C， 回流10~18h，反应结束，减压蒸馈除去溶剂，用乙酸进行重结晶，干燥，得到目标产物 Gemini季锭盐阳离子表面活性剂。3. 根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于:步骤（1)中所述饱和脂肪酸为十二烧 酸、十四烧酸和十六烧酸中的一种； 所述催化剂为盐酸、硫酸、憐酸和对甲基苯横酸中的至少一种； 所述饱和脂肪酸与乙醇胺的摩尔比为1:1~1.2; 所述催化剂的用量为反应物总质量的0.01 %~1 %。4. 根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于:步骤(2)中所述面乙酸为氯乙酸和漠 乙酸中的一种； 所述溶剂为甲苯和二甲苯中的至少一种； 所述催化剂为盐酸、硫酸和对甲基苯横酸中的至少一种； 所述中间体A与面乙酸的摩尔比为1:1~1.1; 所述催化剂的用量为中间体A和面乙酸总质量的0.01 %~1 %。5. 根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于:步骤(3)中所述的N，N，N/，沪-四甲基 二胺为N，N，N/，妒-四甲基乙二胺和N，N，N/，妒-四甲基对苯二胺中的一种； 所述溶剂为乙醇、异丙醇和丙酬中的至少一种； 所述中间体B与N，N，N/，沪-四甲基二胺的摩尔比为2:1~1.1。6. 根据权利要求1所述的一种Gemini季锭盐阳离子表面活性剂在抗菌剂中的应用。
【文档编号】C07C233/18GK105903405SQ201610264689
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】成晓玲, 谢妃军, 余培荣, 梁子钦
【申请人】广东工业大学, 广东椰氏实业股份有限公司