一种腰果酚型阳离子表面活性剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种腰果酚型阳离子表面活性剂，其结构式如下列式(1)所示，

【技术实现步骤摘要】
一种腰果酚型阳离子表面活性剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及表面活性剂
，具体涉及一种腰果酚型阳离子表面活性剂及其制备方法与应用。
技术介绍
季铵盐型表面活性剂是一种重要的阳离子型表面活性剂，除具有表面活性剂的一般特性外，还具有杀菌性强、受溶液pH值变化的影响小、易吸附在固体表面等特性，应用广泛，在阳离子表面活性剂的市场中占据较大的份额。而腰果酚从腰果壳液中提炼出来，是一种丰富、廉价的可再生资源。与其他石油酚类相比，腰果基阳离子表面活性剂具有生物降解性好、绿色无毒、对环境友好、成本低等诸多优点，因此对腰果酚衍生的表面活性剂的研究极具市场价值。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种腰果酚型阳离子表面活性剂，其结构式如下列式(1)所示，其中，n为3～12；R1，R2和R3分别独立选自C1-C5烷基、—CH2CH2CH2CF3、—CH2CH2CF2CF3、—CH2CF2CF2CF3、—CF2CF2CF2CF3、—CH2CH2OH、—CH2CH2COOH和—CH2CH2NH2中的一种；X为卤素。优选的，n为3～6，更优选为4。优选的，R1，R2和R3独立地为甲基或乙基，更优选均为甲基或乙基。优选的，X为Cl或Br，更优选为Br。本专利技术的一些较佳实施例的腰果酚型阳离子表面活性剂结构如式B、式C、式D、式E、式F和式G所示：本专利技术的第二目的在于提供一种制备腰果酚型阳离子表面活性剂的方法，其包括如下步骤：(a)将化合物(2)与化合物(3)以摩尔比1:0.5～2的比例在碱的作用下，于40℃～120℃反应4h～15h，制得化合物(4)；(b)将化合物(4)与季铵化试剂(5)以摩尔比1:0.5～2的比例于50℃～150℃反应4h～15h，制得化合物(5)；其中，n为1～20，优选2～15，更优选3～6；R1，R2和R3分别独立选自C1-C5烷基、—CH2CH2CH2CF3、—CH2CH2CF2CF3、—CH2CF2CF2CF3、—CF2CF2CF2CF3、—CH2CH2OH、—CH2CH2COOH和—CH2CH2NH2中的一种，优选甲基或乙基，最优选甲基；X为卤素，优选Cl或Br。较佳的，步骤(a)中，化合物(2)与化合物(3)的摩尔比为1:1～1.5，反应温度为50℃～100℃，反应时间为5h～12h，碱选自KOH、NaOH、K2CO3、Na2CO3、NaHCO3和NaH中一种，反应无溶剂或使用丙酮、N,N-二甲基甲酰胺或二氯甲烷作为溶剂。较佳的，步骤(b)中，化合物(4)与季铵化试剂(5)的摩尔比为1:1～1.5，反应温度为50℃～100℃，反应时间为5h～12h，反应溶剂为乙腈、丙酮或N,N-二甲基甲酰胺。优选的，还可添加碘化钾作为催化剂。本专利技术的积极进步效果在于：1、本专利技术提供的腰果酚型阳离子表面活性剂为天然化合物腰果酚和季铵盐的结合，腰果酚本身具有较强的生物降解性，绿色环保，而引入四级铵后，亲水性增强，临界胶束浓度低，临界胶束时的表面张力低，表面活性好，与其他表面活性剂复配性能好，可用于颜料分散、洗涤或电镀等方面，尤其是有机颜料中的偶氮类颜料具有良好的分散性能。2、本专利技术提供的腰果酚型阳离子表面活性剂中，式(1)中，相比于n＝2的情形时，当n＝4，5，6时，临界胶束浓度(cmc)值得到有效降低，可达到10mg/L左右；当n＝3，4，6时，对颜料橙13的分散效果比n＝2时要好。3、本专利技术提供的制备腰果酚型阳离子表面活性剂的方法中，以天然物质腰果酚为底物，将其酚羟基通过卤代烷烃醚化，醚化后进一步季铵化得到腰果酚型阳离子表面活性剂，合成工艺简单，副产物少，且所用原料均价廉易得。附图说明图1～7为化合物A-G的水溶液的表面张力(γ)与浓度(ρ)的关系示意图；图8为颜料橙13分别由化合物A-G分散的溶液的吸光度。具体实施方式为了进一步说明本专利技术，给出以下系列具体实施例，但本专利技术并不受这些具体实施例的限制，任何了解该领域的技术人员对本专利技术的些许改动将可以达到类似的结果，这些改动也包含在本专利技术之中。实施例1化合物A(1)中间体A-1的制备将腰果酚(1eq)和1,2-二溴乙烷(1.1eq)加入反应器中，再加入KOH(1.1eq)，在氩气保护下，磁力搅拌，控制反应温度在50℃～100℃，反应时间为5h～12h。反应结束后，加溶剂二氯甲烷稀释并抽滤，旋除滤液中有机溶剂后，经柱层析提纯(淋洗剂为石油醚：乙酸乙酯＝50:1)，得到油状液体，即中间体A-1。中间体A-1的1HNMR如下：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.21-7.17(m,1H),6.85–6.68(m,3H),5.89-5.78(m,0.3H),5.48–5.26(m,3H),5.07-4.97(m,0.6H),4.28(t,J＝6.4Hz，1.2H),3.63(t,J＝6.4Hz,1.2H),2.87–2.74(m,1.7H),2.57(t,J＝7.6Hz,2H),2.10–1.95(m,3.3H),1.66–1.57(m,2H),1.42–1.21(m,13H),0.93-0.86(m,2H).(2)化合物A的制备将中间体A-1(1eq)溶在乙腈中，加入三甲胺(1.5eq)的甲醇溶液，并加入碘化钾(0.2eq)，在氩气保护下，磁力搅拌，控制反应温度在50℃～100℃，反应时间为5h～12h。反应结束后，旋除乙腈，固体用乙醚重结晶，得到黄色固体化合物A。化合物A的MS如下：HRMS(ESI-TOF):m/z[M-Br]+calculatedforC26H48NO+,C26H46NO+,C26H44NO+,C26H42NO+:390.37,388.36,386.34,384.33；Found:390.35,388.34,386.32,384.31。采用两相滴定法对化合物A进行阳离子检验。具体步骤如下：配制1g/L的化合物A的水溶液，取5mL加入具塞试管中，加入3～4滴5wt％的NaOH溶液，加入5mL的氯仿和2滴0.5wt％的溴酚蓝指示剂，上下剧烈震荡15次，静止分层，氯仿层显蓝色，说明有阳离子结构的存在。实施例2化合物B中间体B-1和化合物B的合成步骤以及化合物B阳离子检验参照实施例1。中间体B-1的1HNMR如下：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.20-7.15(m,1H),6.81–6.69(m,3H),5.87-5.77(m,0.3H),5.46–5.31(m,3H),5.09–4.95(m,0.7H),4.10-4.07(t,J＝6.4Hz,1.4H),3.60(t,J＝6.4Hz,1.4H),2.84-2.74(m,2H),2.57(t,J＝7.6Hz,2H),2.34-2.23(m,1.7H),2.06-1.99(m,3.3H),1.67–1.52(m,2H),1.43–1.22(m,13H),0.93-0.86(m,2H).化合物B的MS如下：HRMS(ESI-TOF):m/z[M-Br]+calculatedforC27H50NO+,C27H48NO+,C27H46NO+,C27H44NO+:404.39,402.37,400.36,398.34；Found:404.32,402.31,400.29,398.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种腰果酚型阳离子表面活性剂，其结构式如下列式(1)所示，

【技术特征摘要】
1.一种腰果酚型阳离子表面活性剂，其结构式如下列式(1)所示，其中，n为3～12；R1，R2和R3分别独立选自C1-C5烷基、—CH2CH2CH2CF3、—CH2CH2CF2CF3、—CH2CF2CF2CF3、—CF2CF2CF2CF3、—CH2CH2OH、—CH2CH2COOH和—CH2CH2NH2中的一种；X为卤素。2.如权利要求1所述的腰果酚型阳离子表面活性剂，其特征在于，n为3～6。3.如权利要求2所述的腰果酚型阳离子表面活性剂，其特征在于，n为4。4.如权利要求1所述的腰果酚型阳离子表面活性剂，其特征在于，R1，R2和R3独立地为甲基或乙基。5.如权利要求1所述的腰果酚型阳离子表面活性剂，其特征在于，X为Cl或Br。6.如权利要求5所述的腰果酚型阳离子表面活性剂，其特征在于，所述的腰果酚型阳离子表面活性剂结构如式B、式C、式D、式E、式F和式G所示：7.如权利要求1～6任一项所述的腰果酚型阳离子表面活性剂在颜料分散、洗涤或电镀方面的应用。8.一种制备腰果酚型阳离子表面活性剂的方法，其特征在于，其包括如下步骤：(a)将化合物(2)与化合物(3)以摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利民，赵雪华，车飞，张景清，康文倩，韩建伟，
申请(专利权)人：上海邦高化学有限公司，华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31