一种含氮五元杂环表面活性剂及其制备方法与应用

本发明涉及精细化工表面活性剂，具体涉及一种含氮五元杂环表面活性剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、表面活性剂为能使溶液体系的表界面发生明显变化的化学物质，通常为两亲化合物分子，可作为乳化剂、消泡剂、分散剂、发泡剂等使用。

3、低泡性表面活性剂是指在工业喷淋清洗或其它应用场合中体现出低泡沫性能的产品。

4、现有技术中，有涉及低泡抗菌表面活性剂、含其的洗碗机清洁片及其制备方法(cn112552509a)公开了：一种低泡抗菌表面活性剂，为经过改性的脂肪胺聚氧乙烯醚或者经过改性的脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚，其改性包括对脂肪胺聚氧乙烯醚或者脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚进行烷基化改性和季铵化改性。因其含有季铵化结构，因此同时还具有抑菌效果，使得制备的洗碗机清洁片具有较好的低泡抗菌性能。另有研究公开了一种生物表面活性剂及其制备方法(cn113477177a)：蛋白酶解产物、蛋白水分散液和多价金属离子水溶液。通过酶水解蛋白后的多肽产物与蛋白及多价金属离子复配，利用两种或多种成分在界面处的协同效应，改善表面活性剂性能。

5、目前低泡沫表面活性剂的研发聚焦在表面活性剂的配方和组合物方面，单一化学组成的物质研究报道较少；另外也面临着制备工艺复杂的缺点。

技术实现思路

1、针对当前技术中存在的低泡表面活性剂种类少、性能不佳、制备方法复杂的不足，本发明目的一为提供一种含氮五元杂环表面活性剂，所述含氮五元杂环表面活性剂表现出抑泡和低泡性质。

2、本发明目的二为提供一种前述含氮五元杂环表面活性剂的制备方法，其制备方法简单，原料广泛，成本低。

3、本发明目的三为提供一种前述含氮五元杂环表面活性剂作为抑泡剂、低泡表面活性剂或乳化剂的应用。

4、为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

5、在本发明的第一方面，提供一种含氮五元杂环表面活性剂，为式g所示化合物或其衍生物，式g所示化合物分子结构式为：

6、

7、作为范例，本发明进一步给出了式g所示化合物的衍生物，其选自：

8、式g-naoh：

9、式g-koh：

10、在本发明的研制中，如果将含氮五元杂环设计并引入到表面活性剂的分子结构中，进一步设计结合羧酸(盐)、胺基、环内酰胺基亲水基团，以及合适的长碳链亲油基团，从而组成了新型结构的含氮五元杂环表面活性剂。该表面活性剂具有抑泡性、低泡性能，并且其表面性能较优。

11、本发明第二方面，提供一种第一方面所述含氮五元杂环表面活性剂的制备方法，包括如下s1的步骤或s1和s2的步骤；

12、s1：将n-氢化牛脂基-1,3-丙撑二胺、醇类溶剂和衣康酸混合反应，得到产物g(即上述式g所示化合物)；

13、s2：将碱金属氢氧化物水溶液加入到产物g中，调节溶液ph值为10～12，室温下混合反应，即得到式g所示化合物的衍生物(式g-naoh或式g-koh)。

14、其反应如下：

15、

16、

17、

18、在一种或多种实施方式中，所述n-氢化牛脂基-1,3-丙撑二胺、醇类溶剂、衣康酸的摩尔比为1：(8～17)：(1.00～1.07)。

19、在一种或多种实施方式中，步骤s1中，所述醇类溶剂为乙醇或异丙醇。

20、在一种或多种实施方式中，步骤s1中，合成产物g的过程中，反应温度为65～80℃，反应时间为3～5h。

21、在一种或多种实施方式中，步骤s1中，产物g常压下蒸去溶剂，再经有机溶剂重结晶分离提纯，即得到纯品g。

22、在一种或多种实施方式中，步骤s1中，重结晶分离提纯的有机溶剂为甲醇、石油醚、乙酸乙酯。

23、在一种或多种实施方式中，步骤s2中，反应温度为室温，碱金属氢氧化物调节溶液ph值为10～12。

24、在一种或多种实施方式中，步骤s2中，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾。

25、在一种优选的实施方式中，上述含氮五元杂环表面活性剂g的制备方法具体包括如下(1)的步骤或(1)和(2)的步骤：

26、(1)将n-氢化牛脂基-1,3-丙撑二胺加入到反应容器中，加入醇类溶剂，加热搅拌溶解，再分批加入衣康酸，加入完毕后，在65～80℃搅拌反应3～5h，得到产物g，产物g常压下蒸去溶剂，再经采用有机溶剂进行重结晶分离提纯2～3次，即得到纯品g；

27、(2)使用时，也可以将碱金属氢氧化物水溶液加入到产物g中，调节溶液ph值为10～12，室温下混合反应，即得到含氮五元杂环表面活性剂产物g的衍生物(式g-naoh或式g-koh)。

28、在本发明的第三方面，提供一种第二方面所述制备方法制备得到的含氮五元杂环表面活性剂。

29、在本发明的第四方面，提供一种第一方面所述含氮五元杂环表面活性剂作为抑泡剂、低泡表面活性剂或乳化剂的应用。

30、如上述所述的应用，比如，在工业清洗剂领域中的应用，泡沫的产生会给生产和控制带来不利的影响，导致物料溢出、浪费，以及环境污染。

31、本发明以n-氢化牛脂基-1,3-丙撑二胺作为含氮五元杂环表面活性剂的主原料，在含氮五元杂环表面活性剂的制备中通过加入衣康酸及碱金属氢氧化物在分子结构中引入了羧酸(盐)、胺基、环内酰胺基亲水基团，提升了抑泡性、低泡性能和表面活性。

32、本发明的具体实施方式具有以下有益效果：

33、①本发明给出了含氮五元杂环表面活性剂的分子结构，将羧酸(盐)、胺基、环内酰胺基亲水基团与长碳链亲油基结合形成了新型结构的含氮五元杂环表面活性剂，其抑泡性、低泡性能及表面性能较优。②生产原料来源易得，价格便宜，生产成本低。③反应温度较低，能耗较低。④技术实用性较好。

技术特征：

1.一种含氮五元杂环表面活性剂，其特征在于，为式g所示化合物或其衍生物，式g所示化合物分子结构式为：

2.权利要求1所述的含氮五元杂环表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下s1的步骤或s1和s2的步骤；

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述混合反应的反应温度为65～80℃，反应时间为3～5h。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述n-氢化牛脂基-1,3-丙撑二胺、醇类溶剂、衣康酸的摩尔比为1：(8～17)：(1.00～1.07)。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述醇类溶剂为乙醇或异丙醇。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，产物g常压下蒸去溶剂，再经有机溶剂重结晶分离提纯，即得到纯品g；

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，反应温度为室温。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体包括如下(1)的步骤或(1)和(2)的步骤：

10.权利要求1所述的含氮五元杂环表面活性剂或权利要求2-9任一所述的制备方法获得的含氮五元杂环表面活性剂作为抑泡剂、低泡表面活性剂或乳化剂的应用。

技术总结
本发明属于精细化工技术领域，涉及一种含氮五元杂环表面活性剂及其制备方法与应用，含氮五元杂环表面活性剂的分子结构式为：该含氮五元杂环表面活性剂是由以下摩尔配比的原料制备而成：N‑氢化牛脂基‑1,3‑丙撑二胺、醇类溶剂、衣康酸的摩尔比为1：(8～17)：(1.00～1.07)。本发明的含氮五元杂环表面活性剂可作为抑泡剂、低泡表面活性剂或乳化剂应用。

技术研发人员：施来顺,陈立娜,马京秋,孟昊磊,滕海洋,曹英杰,季通
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13