專利名稱：一種磺基甜菜堿型兩性雙子表面活性劑及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙子表面活性劑，具體的是一種兩性雙子表面活性劑，及該兩性雙子表面活性劑的合成方法。
背景技術(shù)：
雙子(Gemini)表面活性劑是帶有兩條疏水鏈、兩個(gè)親水基團(tuán)和一個(gè)聯(lián)接基團(tuán)的 特殊結(jié)構(gòu)的表面活性劑，其合成及性能研究一直是表面活性劑研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但目 前此類活性劑的研究主要集中于陽離子和陰離子Gemini表面活性劑的合成與性能研究， 上述兩類Gemini表面活性劑的合成與構(gòu)效關(guān)系研究報(bào)道較多，趙劍曦(Gemini表面活性劑 的研究與發(fā)展方向[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2008，16 (2) 14-19.)等分別對(duì)此兩類Gemini 表面活性劑的合成與構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了綜述，但是關(guān)于兩性Gemini表面活性劑的合成及性 能研究報(bào)道較少。2000 年，Menger 等(Peresypkin A V, Menger F M. Zwitterionic Gemini Coacervate Formation from a Single Organic Compound[J]. Organic Letters,1999, 1(346) 1347-1350.)合成了含磷酸基和季銨鹽的兩性Gemini表面活性劑，屬于膦酸酯 甜菜堿型，與普通的甜菜堿型合成相似；Seredyuk (V. Seredyuk, E. Alami, M. Nyden, etal. Adsorption of zwitterionic gemini surfactants at the air-water and solid-water interfaces[J]. Colloids and Surfaces A :Physicochemical and Engineering Aspects， 2002(203) =245-258.)等合成出四種膦酸酯類的兩性Gemini表面活性劑并對(duì)其界面性 能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在表面活性劑濃度較低的條件下(臨界膠束濃度)，對(duì)于對(duì)稱 性結(jié)構(gòu)兩性Gemini表面活性劑以緊密排列與氣液界面，非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)兩性Gemini表 面活性劑則疏松狀態(tài)排列，當(dāng)疏水鏈長度相當(dāng)時(shí)表面活性劑分子傾向于單分子層定向 排 列。Kummar (A. Kumar, E. Alami, K. Holmberget al. Branched zwitterionic gemini surfactants micellization and interaction with ionicsurfactants[J]. Colloids and Surfaces A =Physicochem. Eng. Aspects 2003(228) :197_207.)等合成了帶有支鏈結(jié) 構(gòu)的膦酸酯類兩性Gemini表面活性劑，研究結(jié)果表明，帶有支鏈結(jié)構(gòu)兩性Gemini表面活性 劑在膠團(tuán)化作用及表面張力降低方面優(yōu)于直鏈兩性Gemini表面活性劑；國內(nèi)于君明(于 君明，陳洪齡，韋亞兵.新型雙子兩性表面活性劑的合成及性能[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005,27(5) :62-66.)、蔣惠亮(蔣惠亮，單翠翠，方銀軍.新型Gemini兩性表面活性劑的合 成研究[J].化學(xué)試劑，2008，30 (11) :839 841.)、鄭延成(鄭延成，韓冬，楊普華，等.油 田用兩性孿連表面活性劑的合成及表征[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2006， 28(3) 126-128.)等也對(duì)其合成與性能進(jìn)行了研究，并取得了一定的進(jìn)展。盡管國內(nèi)外對(duì)兩性雙子表面活性劑進(jìn)行了一定的研究，但是對(duì)于磺基甜菜堿型雙 子表面活性劑的研究較少，使得該類表面活性劑的應(yīng)用受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磺基甜菜堿型兩性雙子表面活性劑，該表面活性劑具有優(yōu)異的表面性能、良好的增泡性能、穩(wěn)泡性能以及界面性能。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供該雙子兩性表面活性劑的合成方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本申請所采用的技術(shù)方案如下1. 一種磺基甜 菜堿型兩性雙子表面活性劑，是一種N，N’ -磺基甜菜堿化合物，其結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
一種磺基甜菜堿型兩性雙子表面活性劑，是一種N，N’ 磺基甜菜堿化合物，其結(jié)構(gòu)式如下其中m為3或4；n為8～18的偶數(shù)；R為 CH3或 CH2CH3。FDA0000027937320000011.tif
2.按照權(quán)利要求1所述的磺基甜菜堿型兩性雙子表面活性劑，其特征在于所述表面 活性劑結(jié)構(gòu)式中η = 14。
3.制備權(quán)利要求1所述的磺基甜菜堿型兩性雙子表面活性劑的方法，包括以下步驟(1)中間體的合成按照無水乙醇與脂肪二胺的體積與質(zhì)量比為1. OL l.Omol的比例，以及脂肪二 胺NaOH 長鏈溴代烷的摩爾比=1 2 2的比例，將脂肪二胺溶于無水乙醇中，攪拌升 溫至50°C ；攪拌均勻后加入NaOH，滴加長鏈溴代烷，滴加完畢后，控制反應(yīng)溫度不超過80°C 繼續(xù)反應(yīng)12 24小時(shí)后，蒸出無水乙醇，減壓蒸餾后即得中間體；(2)目標(biāo)產(chǎn)物的合成按照丙酮與中間體的體積與質(zhì)量比為1. OL l.Omol的比例，取中間體溶解于丙酮中， 加入3倍于中間體摩爾量的1，3_丙烷磺內(nèi)酯或1，4_ 丁烷磺內(nèi)酯，攪拌均勻后，升溫至回 流，在回流溫度下繼續(xù)反應(yīng)12 48小時(shí)后，蒸出丙酮，用甲醇和丙酮溶劑重結(jié)晶，得白色粉 末狀固體即為磺基甜菜堿型兩性雙子表面活性劑。
4.按照權(quán)利要求3所述的磺基甜菜堿型兩性雙子表面活性劑的合成方法，其特征在 于脂肪二胺為N，N’ - 二甲基乙二胺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磺基甜菜堿型兩性雙子表面活性劑，該表面活性劑是一種N,N’-磺基甜菜堿化合物，同時(shí)公開了其制備方法，具體的合成路線是先利用脂肪二胺與長鏈溴代烷發(fā)生取代反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，再利用中間產(chǎn)物與1,3-丙烷磺內(nèi)酯或1,4-丁烷磺內(nèi)酯發(fā)生季銨化反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物；本發(fā)明系統(tǒng)研究了磺基甜菜堿型雙子表面活性劑，不僅合成出最終產(chǎn)品，還進(jìn)行了具體的應(yīng)用，解決了該類表面活性劑研究較少的問題；本發(fā)明目標(biāo)產(chǎn)物表面性能優(yōu)良，其臨界膠束濃度較相應(yīng)的單鏈表面活性劑低2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，臨界膠束濃度下的表面張力為26.47mN/m，遠(yuǎn)低于相應(yīng)的單鏈表面活性劑。
文檔編號(hào)C07C309/13GK101966437SQ201010503050
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者丁偉, 于濤, 曲廣淼, 欒和鑫, 程杰成, 董志龍, 袁丹丹, 魏繼軍 申請人:東北石油大學(xué);大慶油田有限責(zé)任公司