专利名称：一种双羟磺酸甜菜碱表面活性剂及其合成方法
技术领域：
本发明涉及一种新型两性双子表面活性剂，乙撑---双羟磺酸甜菜碱型表面活性剂及其合成方法。
背景技术：
1971 年，Bunton 等对烷撑-双(烷基二甲基溴化铵)[CmH2m+1N+ (CH3)2_(CH2) 5 -CmH2m+1N+(CH3)2]Br_2W表面活性进行了研究，考察了连接基分别为亲水、疏水、柔性和刚性基团时该类表面活性剂的性质。(C. A. Bunton, L. Robinson. Catalysis of nucleophilc substituions by micelles of dieationic detergent [J]· F. J. Org. Chem, 1971.
(36) : 2346-2352)。 1974年，Deinega等合成了一组新型两亲分子，其分子结构顺序为长的碳氢链、离子头基、连接基团、第二个离子头基、第二条碳氢链(Y. P. Zhu，Α. Masuyamaj Deinegaj Preparation and properties of double-or-triple-
-chain surfactants with two sulfonate groups devised from N-acyldiethanolamines [J]· J. Am. Oil Chem. Soc，1991化8):539-543)。 90 年代初日本Osaka大学的Okahara等合成了多种以柔性基团为连接基的阴离子双子表面活性剂，考察了它们的性质。(Zhu Y P，Masuyama A, Okahara M. Preparation and surface active properties of amphipathic compounds with two sulfate groups and two lipoplulic alkyl chains [J]J Am Oil Chem Socj 1990,67(7):459-463 ；Zhu. Y P, Masuyama A，Kirito M. Preparation and surface-active properties of new amphipathic compounds with two phosphate groups and two long-chain alkyl groups [J] J Am Oil Chem Socj 1991, 68 (4) : 268-271 ；Zhu Y. P, Masuyama AjKiriito Y. Preparation and properties of double or triple-chain surfactants with two sulfonate groups derived from N-acyldiethanulamines [J] J Am Oil Chem Soc，1991，68 (7) 539-543)。然而系统的有目的地开展这类新型表面活性剂的研究则是从1991年Emery大学Menger和Lihua的工作开始的。他们合成并研究了以刚性基团为连接基的双烷烃链表面活性剂，取名为“Gemini”(天文学中双子星座的意思)表面活性剂，(Menger F M, Littau CA. Gemini surfactants synthesis and properties [J]. J.Am Chem Soc, 1991 (113) : 1451-1452)。Rosen 小组和 Zana 小组都接受了这一命名，开 MTicfiWWffXiftWff^(Rosen, MJ. Geminis A new Generation of surfactants. [J] J Chem Technol, 1993(30):23-33;Zana R, Talmon Y. Dependence of aggregate morphology on structure of dimeric surfactants. [J]
Nature, 1993(362) :228-229).随着双子表面活性剂结构特点、优异性能和构效关系的进一步揭示，这类新型表面活性剂已受到世界各国科学家的青睐，并引起实业界的普遍关注，为寻求其应用而努力。双子表面活性剂是两个表面活性剂分子以化学键结构连接起来的，这种结构有效地克服了离子头基的相同电荷静电斥力以及头基水化层的排斥作用，促进了表面活性剂离子的紧密排列。与普通表面活性剂相比，双子表面活性剂具有很高的表面活性，表现在 (1)更易在气/液表面上紧密排列，有效地降低水的表面张力；(2)易聚集形成胶团，具有极低的临界胶束浓度，小的cmc值也说明双子表面活性剂的增溶性好于传统表面活性剂。(3) 在较低浓度下形成异形胶束，使得水溶液具有特殊的相行为和流变性，在工程中有特别用途；(4)具有很低的KrafTt点，使之具有较低的使用温度；(5)与普通表面活性剂复配， 可产生显著的协同效应；(6)具有良好的钙皂分散性能；(7)具有优良的润湿性能。国内双子表面活性剂的研究起步较晚，在产品开发、性能研究及应用方面与国外尚有一定的差距；尤其是双甜菜碱表面活性剂很少报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乙撑一双甜菜碱表面活性剂及其合成方法。该表面活性剂具有乙撑连接的双甜菜碱结构；合成方法简单，反应条件温和，易于分离、提纯；表面活性高。该表面活性剂有望应用于三次采油中的碱/表面活性剂、聚合物/表面活性剂二元复合驱、碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱等。也可与普通表面活性剂复配以降低使用成本，为其规模化应用创造条件。
本发明所合成的新型双子表面活性剂为乙撑-双甜菜碱表面活性剂，简记为DBA，当 n=12、14、16、18 时分别记为 DBA -12、DBA -14，DBA -16、DBA -18，其结构式如下
权利要求
1.一种乙撑一双羟磺酸甜菜碱双子表面活性剂，该表面活性剂的结构式为
2.如权利要求1所述的双子表面活性剂的合成方法依次包括以下步骤(1)在置于恒温水浴的三颈烧瓶中加入摩尔比为1:1的烷基胺(n=ll、13、15、17) 和3-氯-2-羟基丙磺酸钠，70%的乙醇水溶液作反应溶剂，Na2CO3作缚酸剂，保持体系的 pH=7 10，搅拌，回流13-16h，反应结束后，过滤掉生成的盐，滤液冷却至室温，有白色晶体析出，抽滤，苯洗涤，70%的乙醇水溶液重结晶，干燥，即得第一级中间产物N - (2-羟基丙磺酸钠)-N_烷基仲胺；(2)在三颈烧瓶中加入N-(2-羟基丙磺酸钠)-N-烷基仲胺，70%的乙醇水溶液和 Na2CO3，保持体系的pH=7 10，加热、搅拌，溶解后，加入1，2-二溴乙烷，仲胺与二溴乙烷的摩尔比为1: 0.55 1: 0. 85，搅拌，回流2-3d ；(3)在上述反应体系中加入过量的溴乙烷，溴乙烷与仲胺的摩尔比为1.5:1，搅拌，回流48-7池，反应结束后，过滤掉生成的盐，滤液在0°C下静置10-12h，有白色粉末析出，抽滤、洗涤、重结晶，即得目标产物D BA。
全文摘要
本发明涉及一种乙撑－双羟磺酸甜菜碱双子表面活性剂，简记为DBA；合成方法如下(1)在反应器中加入烷基伯胺(n=11、13、15、17)和3-氯-2-羟基丙磺酸钠，乙醇水溶液作溶剂，Na2CO3作缚酸剂，保持pH=7～10，搅拌，回流13-16h，抽滤，滤液冷却至室温，有白色晶体析出，抽滤，洗涤，重结晶，干燥；(2)在反应器中加入上述产物，乙醇水溶液和Na2CO3,加热、搅拌，溶解后，加入1,2-二溴乙烷,回流2-3d；(3)在上述反应体系中加入过量的溴乙烷，搅拌，回流48-72h，抽滤，滤液在0℃下静置10-12h,有白色粉末析出，抽滤、洗涤、重结晶，即得目标产物乙撑-双甜菜碱双子表面活性剂(DBA)；本发明反应条件温和，操作简便，产物易于分离、提纯，且具有较高的表面活性。
文档编号C07C309/14GK102491922SQ201110394030
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者杨彦东, 罗丽娟, 耿向飞, 胡星琪 申请人:西南石油大学