N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐及其制备方法技术

本发明专利技术涉及Ｎ－烯丙基－２－烷基氯化吡啶鎓盐、其均聚和共聚物，及其制备方法，本发明专利技术通过将α－长链烷基吡啶和烯丙基氯按１∶３～１∶５的比例混合并置于反应器中，乙腈作溶剂，控制反应物所占质量百分数在３０～５０％左右，在８０～９０℃密闭反应２～３天，蒸出溶剂，得褐色油状混合物，经柱层析提纯，得到Ｎ－烯丙基－２－烷基氯化吡啶鎓盐，通过引发其自聚合或与丙烯酰胺（丙烯酸）共聚，得到该吡啶鎓盐的均聚和共聚物。该吡啶鎓盐及其均聚物具有良好的表面活性和很强的杀菌性能，其共聚物具有较高的粘度和降低表面张力的能力，具有杀菌、防腐、增粘抗盐等多种功能，同时该吡啶鎓盐的制备方法方便可行，易于操作，收率较高，且无环境污染。

【技术实现步骤摘要】
,及其制备方法
本专利技术涉及一种带有烯丙基的烷基氯化吡啶鎓盐、其均聚和与丙烯酰胺、丙烯酸的共聚物，本专利技术还涉及该吡啶鎓盐的制备方法。
技术介绍
表面活性剂在国民经济和人类日常生活中已经成为须臾不可缺少的化学品。在能源矿业、金属加工、轻纺、日用化工、食品制药等领域都有着广泛的用途。1935年Domagk发现了阳离子表面活性剂具有杀菌能力，其中的代表物是季铵盐型的表面活性剂，此外还有吡啶盐、咪唑啉盐、异喹啉盐等。这些阳离子表面活性剂不但具有广谱杀抑菌能力，而且杀菌作用也很强，此外还具有无臭、水溶性大、刺激性小的优点。如苄基二甲基十二烷基氯化铵(俗称1227)的杀菌浓度低、水溶性好、毒性和刺激性小，但价格高，血清对其杀菌效果有一定的影响。在实际应用中发现在同一体系中长时间使用一种表面活性剂，微生物产生的抗药性使其使用效果明显下降，如1227对油田回注水中硫酸还原菌的杀灭用量由30mg/L到100mg/L，所以很有必要寻求新的杀菌剂。本专利技术提供的N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐单体及其聚合物均有广谱杀菌活性，尤其是单体对所选择的四种指示菌的杀菌活性比1227更强。而其均聚物也有一定的抗菌活性；其共聚物有较高的粘度和降低表面张力的能力，具有杀菌、防腐、增粘抗盐等多种功能，可望在三次采油中发挥重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐、其均聚和共聚物，及其制备方法，该吡啶鎓盐及其均聚物具有良好的表面活性和很强的杀菌性能，该吡啶鎓盐与丙烯酰胺或丙烯酸的共聚物与聚丙烯酰胺和聚丙烯酸相比，其表面活性有极大的改善；该吡啶鎓盐的制备方法方便可行，易于操作，收率较高，且无环境污染。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐，具有如下结构 N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐的制备方法将α-长链烷基吡啶(烷基碳原子数分别为8、10、12、14、16)和烯丙基氯按1∶2～1∶5的比例混合并置于反应器中，加入乙腈作溶剂，控制反应物所占质量百分数在30～50％左右，在80～90℃密闭反应2～3天，蒸出溶剂，得褐色油状混合物，经柱层析提纯，洗脱剂是体积比为1∶2的CH3OH和CH2Cl2，从而得到N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐，其中烷基是碳原子数为8～16的长链烷基。α-长链烷基吡啶的制备采用烷基化法，以烷基锂试剂作为亲核试剂和吡啶在无水乙醚做溶剂的反应条件下，合成不同碳链的的α-烷基吡啶，详细过程见中国专利技术专利“含吡啶环的双子季铵盐表面活性剂及其制备方法”(申请号2004100216553，公开号1557535)。本专利技术以α-长链烷基吡啶和烯丙基氯在无水乙腈(dry MeCN)中直接反应得到目标产物N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐，以GSn表示，n为烷基碳原子数，如GS8为N-烯丙基-2-正辛基氯化吡啶鎓盐，依此类推。其反应式如下 GSn均为浅黄色的石蜡状的液体或固体，能溶于甲醇、乙醇、氯仿、二氯甲烷和水中。随着吡啶烷基链的增长，合成的吡啶鎓盐的形状由液体变为固体，熔点逐渐升高，反应收率逐渐降低。可能是随着烷基链的增长，吡啶盐的分子量增大，熔点升高，但吡啶N的α-位的空间位阻逐渐变大，丙烯基进攻N时所受得空间阻碍变大，导致反应收率逐渐降低。但碳原子数为8、10、12的吡啶烷基链生成N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐的收率很高，分别达到87％、76％、64％。本专利技术N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐具有良好的表面活性和很强的广谱杀菌性能，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌黑色变种芽胞、白色念珠菌都有很强的杀灭作用。可广泛应用于石油化工、轻纺、制药等领域。N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐是一种可聚合表面活性单体，采用水溶液聚合，过硫酸钾(K2S2O8)做引发剂，通过引发GSn自聚合得到N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐均聚物(PGSn)，反应式如下 或通过引发N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐GSn、丙烯酰胺(AM)或丙烯酸(AA)的聚合，得到共聚物PGSn-AM或PGSn-AA，反应式如下 均聚物PGSn同样具有良好的表面活性和杀菌性能，这种聚吡啶盐型的高分子可被用作防治微生物污染，防止病毒污染，用作生物传感器和生物反应器，凝集沉淀微生物悬浊液，开发生物降解塑料和用于防治土壤病害等。其制备方法如下称取一定量的单体GSn(n＝8，10，12)于反应器中，注入一定量的蒸馏水使单体浓度为10～15％，通N2，抽气，重复数次，排尽体系中的氧，密封。将反应器置于60-85℃水浴中恒温数分钟，注入过硫酸钾溶液，搅拌6～8小时后反应结束。将混合物在剧烈搅拌下，滴加到4～10倍量的无水乙醇(或异丙醇)中，冷却、离心分离、真空干燥得到白色粉末状的聚合物PGSn(n＝8，10，12)。共聚物PGSn-AM或PGSn-AA，作为含吡啶盐的改性聚丙烯酰胺或聚丙烯酸高分子表面活性剂，具有较高的粘度和降低表面张力的能力，极大地改进了聚丙烯酰胺(PAM)或聚丙烯酸(PAA)的表面活性，可将水的表面张力降至39mN/m，该共聚物具有杀菌、防腐、增粘抗盐等多种功能，可望在三次采油中发挥重要作用。其制备方法如下称取一定量的单体GSn(n＝8，10，12，14，16)、AM(或AA)(摩尔比为1∶17～1∶22)于反应器中，注入一定量的蒸馏水(质量75～90％)，通N2，抽气，重复数次，排尽体系中的氧，密封。将反应器置于60～85℃水浴中恒温数分钟，注入过硫酸钾溶液，搅拌6～8小时后反应结束。将混合物在剧烈搅拌下，滴加到4～10倍量的无水乙醇(或异丙醇)中沉淀，过滤，减压烘干得到白色共聚物PGSn-AM(PGSn-AA)。与现有技术相比，本专利技术合成了N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐及其均聚物和与丙烯酰胺/丙烯酸的共聚物，这些物质具有良好的表面活性和很强的杀菌性能，应用范围广泛，因而本专利技术增加了带吡啶环的季铵盐及其聚合物的新品种；其制备方法工艺简单，易于操作，收率高，且无环境污染；本专利技术N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐是一种可聚合表面活性单体，自聚合得到聚吡啶盐高分子表面活性剂，具有良好的表面活性和杀菌性能，与丙烯酰胺(或丙烯酸)共聚，得到含吡啶盐的改性PAM或PAA高分子表面活性剂，极大地改进了PAM、PAA的表面活性。附图说明图1是N-烯丙基-2-十二烷基氯化吡啶鎓盐GS12的氢谱2是N-烯丙基-2-十烷基氯化吡啶鎓盐的均聚物PGS10的红外谱3是N-烯丙基-2-十四烷基氯化吡啶鎓盐和丙烯酰胺的共聚物PGS14-AM的红外谱图具体实施方式下面结合附图，进一步说明本专利技术。实施例1N-烯丙基-2-烷基氯化吡啶鎓盐GSn的制备1)、按1∶2的比列称取2-十二烷基吡啶和烯丙基氯于反应器中，加入适量的乙腈作溶剂，控制反应物所占质量百分数在40％左右，在80℃的水浴中密闭反应3d，反应结束。蒸出溶剂，得褐色油状混合物，柱层析提纯(洗脱剂V(CH3OH)∶V(CH2Cl2)＝1∶2，在添加洗脱剂时以一定浓度梯度加入)，得到目标产物N-烯丙基-2-十二烷基氯化吡啶鎓盐GS12，收率达到64％。图1是N-烯丙基-2-十二烷基氯化吡啶盐GS12的氢谱图，从图中可以看出，1HNMR(300MHz，CDCl本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ｎ－烯丙基－２－烷基氯化吡啶鎓盐，具有如下结构：＊＊＊ｎ＝８，１０，１２，１４，１６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晓慧，陈志，胡星琪，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]