非对称型双子咪唑表面活性剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非对称型双子咪唑表面活性剂及其制备方法，将咪唑与氢氧化钾在溶剂DMSO存在下反应，再加入1-溴代烷烃进行反应，利用乙酸乙酯作流动相进行柱层析分离得到长链烷基咪唑；长链烷基咪唑与二溴代烷烃在溶剂丙酮存在下进行单溴亲核取代反应，利用丙酮和甲醇的混合溶剂作流动相进行柱层析分离得到中间体；将得到的中间体与长链烷基咪唑在溶剂异丙醇存在下进行亲核取代反应，先后通过乙酸乙酯和丙酮进行重结晶得到所述的表面活性剂。本发明专利技术所述的表面活性剂的分子结构不对称度对表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)和热力学参数(ΔGmθ，ΔHmθ，ΔSmθ)有较大的影响，可通过调节烷烃主链的不对称度来调控cmc和ΔHmθ,从而扩大了双子表面活性剂的应用范围。

Asymmetric Gemini imidazole surfactant and preparation method thereof

The invention discloses an asymmetric imidazolium Gemini surfactant and preparation method thereof, the imidazole with potassium hydroxide in the presence of solvent DMSO, adding 1- bromoalkane was used as mobile phase separation by long chain alkyl imidazole by ethyl acetate; long chain alkyl imidazole and dibromoalkane by single bromine nucleophilic substitution reaction of acetone in the presence of mobile phase separated by column chromatography to obtain the intermediate using mixed solvent of acetone and methanol; the intermediate and long chain alkyl imidazole in the presence of solvent isopropanol by nucleophilic substitution reaction, successively by ethyl acetate and acetone was recrystallized by surfactant the. The molecular structure of the asymmetric surface active agent of the invention of the critical micelle concentration of surfactant (CMC) and thermodynamic parameters (delta Gm theta theta, Delta Hm, Delta Sm theta) has great effect by adjusting the alkane backbone asymmetry to control CMC and Hm delta theta, thus expanding the the scope of application of Gemini surfactants.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一系列非对称型双子咪唑表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
非对称型双子表面活性剂是通过联接链将两个相同头基和不同长度的疏水链或者两个相同疏水基和不同亲水头基或者两个不同头基和不同疏水基联接在一起的分子，这种分子结构的特殊性为双子表面活性剂的分子结构增加了很多可调控因素，从而也获得了某些新颖的实验结果，例如明显增大了自组织过程的焓驱动力，正-负离子头基分子构成了无反离子的体系，长-短烷烃主链分子成功地将形成的囊泡串接起来等。非对称型双子咪唑表面活性剂以环状的咪唑作为亲水头基，表现出了一些独特的性质，例如，作为阳离子反胶束体系，有着环状的大咪唑头基的反胶束体系比季铵盐阳离子表面活性剂有更强的溶解能力；咪唑头基之间的强烈的相互吸引和芳环间π-π键之间的相互作用，使此类表面活性剂在生物方面有潜在的应用；作为阳离子胶束体系，由于咪唑头基之间的极化作用，使得它们具有更强的自聚倾向，在功能材料制备中可用作超分子模板，或者改变各种化学反应类型：亲核取代反应，脱羧反应及环化反应等。综合两方面的优势，本专利技术设计了一系列非对称型双子咪唑表面活性剂的制备方法。2002年，GuangyueBai等人报道了以N,N-二甲基长链烷基胺，1,6-二溴己烷为原料制备了具有相同总疏水链长度，不同对称度的非对称型双子季铵盐阳离子表面活性剂([CmH2m+1(CH3)2N(CH2)6N(CH3)2CnH2n+1]Br2，m+n＝24，m＝6,8,10,11,12)。该成果发表在《J.Phys.Chem.B》(2002,106(26):6614-6616)。2008年，MingqiAo等人报道了以咪唑，丙烯腈，长链烷基溴，1,4-二溴丁烷为原料制备了具有不同总疏水链长度的对称型双子咪唑表面活性剂([Cn-4-Cnim]Br2，n＝10,12,14)。该成果发表在《JournalofColloidandInterfaceScience》(2008,326:490-495)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种非对称型双子咪唑表面活性剂及其制备方法。实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种非对称型双子咪唑表面活性剂，所述的表面活性剂具有如下结构：R1,R2＝-C8H17,-C10H21,-C12H25,-C14H29,-C16H33,R1≠R2；s＝2,4,6。本专利技术所述非对称型双子咪唑表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将咪唑与氢氧化钾在溶剂DMSO存在下反应，再加入1-溴代烷烃进行反应，利用乙酸乙酯作流动相进行柱层析分离得到长链烷基咪唑；(2)长链烷基咪唑与二溴代烷烃在溶剂丙酮存在下进行单溴亲核取代反应，利用丙酮和甲醇的混合溶剂作流动相进行柱层析分离得到中间体；(3)将得到的中间体与长链烷基咪唑在溶剂异丙醇存在下进行亲核取代反应，先后通过乙酸乙酯和丙酮进行重结晶得到所述的表面活性剂。步骤(1)中，1-溴代烷烃为1-溴代辛烷、1-溴代癸烷、1-溴代十二烷、1-溴代十四烷和1-溴代十六烷中任意一种。步骤(1)中，咪唑与氢氧化钾的反应时间为2h以上；加入1-溴代烷烃后反应4h以上。步骤(2)中，二溴代烷烃为1,2-二溴乙烷、1,4-二溴丁烷和1,6-二溴己烷中任意一种。步骤(2)中，长链烷基咪唑和二溴代烷烃的反应摩尔比为1:2～1:6；反应温度为30～60℃；反应时间为8～14h；溶剂丙酮体积为反应物总质量的5～8倍。步骤(3)中，中间体和长链烷基咪唑的反应摩尔比为1:1～1:3，反应温度为30～80℃，反应时间为8～72h。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：(1)本专利技术制备的非对称型双子咪唑表面活性剂是以环状的咪唑为亲水基，不同长度碳氢链为疏水基，柔性亚甲基链为联接基的表面活性剂分子结构，目前还未见有该不对称分子结构的文献报道。(2)本产品分子结构的不对称度对表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)和热力学参数(ΔGmθ，ΔHmθ，ΔSmθ)有较大的影响，可通过调节烷烃主链的不对称度来调控cmc和ΔHmθ,从而扩大了双子表面活性剂的应用范围。(3)本专利技术合成条件温和，操作易于控制，后处理简单，且产品纯度高。具体实施方式本专利技术的合成路线如下：R1，R2＝-C8H17，-C10H21，-C12H25，-C14H29，-C16H33,R1≠R2；s＝2，4，6实施例1将1g咪唑，0.82g氢氧化钾和5mL二甲亚砜依次加入到反应瓶中，室温搅拌反应2h后，向反应瓶中滴加2.68g1-溴代辛烷，继续室温搅拌反应4h。加入15mL去离子水搅拌5min，后将溶液转移到分液漏斗中，用氯仿(15mL×5)萃取产品。合并氯仿层，加入无水硫酸镁静置过夜。抽滤并旋蒸得到黄色液体，乙酸乙酯作为流动相柱层析分离得到咪唑辛烷。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.44(s,1H),7.03(s,1H),6.88(s,1H),3.90(t,2H),1.75(m,2H),1.23～1.28(m,10H),0.86(t,3H)。实施例2将1g咪唑，0.82g氢氧化钾和5mL二甲亚砜依次加入到反应瓶中，室温搅拌反应2h后，向反应瓶中滴加3.08g1-溴代癸烷，继续室温搅拌反应4h。加入15mL去离子水搅拌5min，后将溶液转移到分液漏斗中，用氯仿(15mL×5)萃取产品。合并氯仿层，加入无水硫酸镁静置过夜。抽滤并旋蒸得到黄色液体，乙酸乙酯作为流动相柱层析分离得到咪唑癸烷。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.43(s,1H),7.02(s,1H),6.87(s,1H),3.89(t,2H),1.75(m,2H),1.23～1.28(m,14H),0.86(t,3H)。实施例3将1g咪唑，0.82g氢氧化钾和5mL二甲亚砜依次加入到反应瓶中，室温搅拌反应2h后，向反应瓶中滴加3.47g1-溴代十二烷，继续室温搅拌反应4h。加入15mL去离子水搅拌5min，后将溶液转移到分液漏斗中，用氯仿(15mL×5)萃取产品。合并氯仿层，加入无水硫酸镁静置过夜。抽滤并旋蒸得到黄色液体，乙酸乙酯作为流动相柱层析分离得到咪唑十二烷。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.43(s,1H),7.02(s,1H),6.87(s,1H),3.89(t,2H),1.75(m,2H),1.22～1.27(m,18H),0.85(t,3H)。实施例4将1g咪唑，0.82g氢氧化钾和5mL二甲亚砜依次加入到反应瓶中，室温搅拌反应2h后，向反应瓶中滴加3.86g1-溴代十四烷，40℃下继续搅拌反应4h。加入15mL去离子水搅拌5min，后将溶液转移到分液漏斗中，用氯仿(15mL×5)萃取产品。合并氯仿层，加入无水硫酸镁静置过夜。抽滤并旋蒸得到黄色液体，乙酸乙酯作为流动相柱层析分离得到咪唑十四烷。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ7.44(s,1H),7.04(s,1H),6.89(s,1H),3.91(t,2H),1.76(m,2H),1.24～1.29(m,22H),0.87(t,3H)。实施例5将1g咪唑，0.82g氢氧化钾和5mL二甲亚砜依次加入到反应瓶中，室温搅拌反应2h后，向反应瓶中滴加4.25g1-溴代十六烷，55℃下继续搅拌反应4h。加入15mL去离子水搅拌5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非对称型双子咪唑表面活性剂，其特征在于，结构如下：其中，R1,R2＝‑C8H17、‑C10H21、‑C12H25、‑C14H29、‑C16H33,R1≠R2；s＝2,4,6。

【技术特征摘要】
1.一种非对称型双子咪唑表面活性剂，其特征在于，结构如下：其中，R1,R2＝-C8H17、-C10H21、-C12H25、-C14H29、-C16H33,R1≠R2；s＝2,4,6。2.一种如权利要求1所述的非对称型双子咪唑表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将咪唑与氢氧化钾在溶剂DMSO存在下反应，再加入1-溴代烷烃进行反应，利用乙酸乙酯作流动相进行柱层析分离得到长链烷基咪唑；(2)长链烷基咪唑与二溴代烷烃在溶剂丙酮存在下进行单溴亲核取代反应，利用丙酮和甲醇的混合溶剂作流动相进行柱层析分离得到中间体；(3)将得到的中间体与长链烷基咪唑在溶剂异丙醇存在下进行亲核取代反应，先后通过乙酸乙酯和丙酮进行重结晶得到所述的表面活性剂。3.如权利要求2所述的非对称型双子咪唑表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，1-溴代烷烃为1-溴代辛烷、1-溴代癸烷、...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志文，赵晓辉，王云，安东，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32