含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂及其制备方法和应用，所述的阳离子双子表面活性剂的制备方法，它包括以下步骤：(1)以对硝基甲苯为原料还原制备4,4’‑二甲基偶氮苯；(2)以步骤(1)所得的4,4’‑二甲基偶氮苯以及N‑溴化丁二酰亚胺为主要原料、过氧化苯甲酰为催化剂，制备对溴甲基偶氮苯；(3)以溴代十二烷以及二乙胺为主要原料，制备十二烷基二乙胺；(4)以步骤(2)所得的对溴甲基偶氮苯、步骤(3)所得的十二烷基二乙胺为主要原料，制备所述的阳离子双子表面活性剂；本发明专利技术的表面活性剂具有很好的水溶性且能用于多种光响应表面活性剂体系的制备中。

Soluble cationic gemini surfactant containing azobenzene linking chain and its preparation method and Application

Soluble cationic gemini surfactant and the present invention relates to a preparation containing azobenzene spacer preparation and application, preparation method of cationic gemini surfactants described, which comprises the following steps: (1) from p-nitrotoluene reduction preparation of 4,4 'two methyl azobenzene (2;) to step (1) the 4,4' two methyl bromide N and azobenzene Ding two imide as the main raw material, benzoyl peroxide as catalyst, preparation of methyl bromide azobenzene; (3) to twelve and two bromo alkyl amine as the main raw material, the preparation of twelve alkyl two ethylamine; (4) to step (2) steps to methyl bromide, the azobenzene (3) twelve of the two alkyl amine as the main raw material of cationic gemini surfactants the preparation; the surfactant has good water solubility and can be used in many kinds of light response table Preparation of surfactant system.

【技术实现步骤摘要】
含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂及其制备方法和应用
本专利技术属于新型表面活性剂的制备与开发利用领域，具体涉及一种含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
环境刺激响应型表面活性剂是当前胶体与界面化学领域研究的热点之一，近年来引起了研究学者的广泛关注。刺激响应型表面活性剂或开关型表面活性剂是指在外界环境的刺激下，分子结构或性能可以随之发生改变，进而导致溶液的界面和溶液性质发生相应改变的一类功能性表面活性剂分子。近几年来刺激响应型表面活性剂发展十分迅速，其类型也逐渐增多，根据刺激方式的不同，这类表面活性剂主要包括pH响应、温度响应、氧化-还原响应、光响应、CO2/N2响应等多种类型。与其它的响应方法相比，光响应方法无需向体系中加入其它的化学试剂，不会改变体系的组成。可以通过控制光的波长、强度和光照时间等对体系进行精确的局部区域调控，近年来越来越受到人们的青睐。光刺激响应型表面活性剂的分子结构中通常含有光敏性基团。然而，这些基团通常具有较大的体积，会引起表面活性剂溶解度的降低，限制了这类表面活性剂的研究与应用。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种水溶性良好且能应用于多种光响应表面活性剂体系制备中的含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂。本专利技术的目的之二在于提供所述含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供所述含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的应用。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂(为了表述方便将该阳离子双子表面活性剂简写为C12(Et)-azo-C12(Et))，它的结构式如下：所述的含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的合成路线如下：所述的含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的制备方法，它包括以下步骤：(1)以对硝基甲苯为原料还原制备4,4’-二甲基偶氮苯；(2)以步骤(1)所得的4,4’-二甲基偶氮苯以及N-溴化丁二酰亚胺为主要原料、过氧化苯甲酰为催化剂，制备对溴甲基偶氮苯；(3)以溴代十二烷以及二乙胺为主要原料，制备十二烷基二乙胺；(4)以步骤(2)所得的对溴甲基偶氮苯、步骤(3)所得的十二烷基二乙胺为主要原料，制备所述的阳离子双子表面活性剂C12(Et)-azo-C12(Et)。所述的含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的应用，用于光响应表面活性剂体系的制备中。较之现有技术而言，本专利技术的优点在于：本专利技术通过系列合成步骤得到联接链含有偶氮苯基团的阳离子双子表面活性剂C12(Et)-azo-C12(Et)，有助于推动光响应表面活性剂领域的研究，同时也拓展了双子表面活性剂的研究范围。该表面活性剂具有很好的水溶性，在25℃时，浓度为0.58mol/L时仍为澄清透明溶液，该表面活性剂在25℃时的溶解度大于0.58mol/L；25℃时，其临界胶束浓度为0.28mmol/L，显示出极强的聚集能力；在波长低于340nm的紫外光源的照射下，可发生反式构型向顺式构型的转变，可应用于多种光响应表面活性剂体系的制备中。附图说明图1是本专利技术表面活性剂C12(Et)-azo-C12(Et)的1HNMR。图2是本专利技术表面活性剂C12(Et)-azo-C12(Et)溶液在紫外光照前(实线)和紫光光照10分钟后(点划线)的紫外光谱图(25℃)。图3本专利技术表面活性剂C12(Et)-azo-C12(Et)在0.58mol/L时的水溶液照片(25℃)。图4本专利技术表面活性剂C12(Et)-azo-C12(Et)的表面张力γ随浓度C的变化曲线图(25℃)。具体实施方式下面结合说明书附图和实施例对本
技术实现思路
进行详细说明：一种含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂，它的结构式如下：所述的含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的制备方法，它包括以下步骤：(1)以对硝基甲苯为原料还原制备4,4’-二甲基偶氮苯；(2)以步骤(1)所得的4,4’-二甲基偶氮苯以及N-溴化丁二酰亚胺为主要原料、过氧化苯甲酰为催化剂，制备对溴甲基偶氮苯；(3)以溴代十二烷以及二乙胺为主要原料，制备十二烷基二乙胺；(4)以步骤(2)所得的对溴甲基偶氮苯、步骤(3)所得的十二烷基二乙胺为主要原料，制备所述的阳离子双子表面活性剂。其中，步骤(1)的具体步骤为：将四氢呋喃加入三口瓶中，用药匙将氢化锂铝于-12～-10℃下缓慢加入装有四氢呋喃的三口瓶中，再将对硝基甲苯的四氢呋喃溶液缓慢滴入三口瓶中，使其在35～40min内滴完；滴完后继续反应1.5～2h，用与氢化锂铝等质量的水与质量分数15％的NaOH水溶液进行猝灭；猝灭后加入无水硫酸镁干燥，静置半小时；抽滤，旋转蒸发除去溶剂，剩余物用乙醇重结晶3次，经真空干燥后得到4,4’-二甲基偶氮苯。步骤(2)的具体步骤为：用乙腈将4,4’-二甲基偶氮苯溶解在烧杯中，先加入一半的N-溴化丁二酰亚胺和足量的催化剂过氧化苯甲酰，完全溶解后再加入另一半N-溴化丁二酰亚胺，搅拌加热回流4-6h，反应结束后将混合物冷却过滤，收集固体，将固体重结晶三次得产品。步骤(3)的具体步骤为：将溴代十二烷、二乙胺以及乙醇置于单口瓶中，加热回流下反应48～50h，反应结束后，冷却至室温,加入NaOH后充分搅拌1～1.5h，旋转蒸发去除过量的乙醇，减压蒸馏得到十二烷基二乙胺。步骤(4)的具体步骤为：用无水乙醇溶解一定量的十二烷二乙胺以及对溴甲基偶氮苯于密闭的单口瓶中，在80～85℃下反应48～50h；反应结束后，旋转蒸发除去溶剂乙醇后，剩余物用乙醇/乙酸乙酯重结晶三次，经真空干燥后得到终产品。所述的含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的应用，用于光响应表面活性剂体系的制备中。实施例1：4,4’-二甲基偶氮苯的合成：将500mL四氢呋喃加入1000mL三口瓶中做溶剂，用药匙将氢化铝锂(2.5g，0.066mol)于-10℃缓慢加入四氢呋喃中，再将对硝基甲苯(6.0g，0.044mol)的四氢呋喃溶液缓慢滴入，使其在40min内滴完。滴完后继续反应1.5h，用等质量水(2.5g)与NaOH水溶液(2.5g，质量分数15％)进行猝灭。然后加入无水硫酸镁干燥，静置半小时。抽滤，旋转蒸发除去溶剂，剩余物用乙醇重结晶3次，经真空干燥后得到4,4’-二甲基偶氮苯，为橙红色针状晶体。实施例2：对溴甲基偶氮苯的合成：用乙腈将4,4’-二甲基偶氮苯(2.8g，0.013mol)溶解在250ml烧杯中，加入一半的N-溴化丁二酰亚胺(NBS)(2.6g，0.015mol)和足量的催化剂过氧化苯甲酰(BPO)，完全溶解后再加入另一半NBS(2.6g，0.015mol)，搅拌加热回流4h。反应结束后将混合物冷却过滤，收集固体，将固体重结晶三次得产品。实施例3：十二烷基二乙胺的合成：取溴代十二烷(99.9g，0.4mol)，二乙胺(117.0g，1.6mol)与200mL无水乙醇置于单口瓶中，加热回流反应48h，反应结束后，冷却至室温，加入NaOH(80.0g，2.0mol)后充分搅拌1h，旋转蒸发去除过量的乙醇，减压蒸馏(160℃/5mmHg)得到十二烷基二乙胺，为淡黄色液体。实施例4：C12(Et)-azo-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂，其特征在于：它的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂，其特征在于：它的结构式如下：2.根据权利要求1所述的含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：(1)以对硝基甲苯为原料还原制备4,4’-二甲基偶氮苯；(2)以步骤(1)所得的4,4’-二甲基偶氮苯以及N-溴化丁二酰亚胺为主要原料、过氧化苯甲酰为催化剂，制备对溴甲基偶氮苯；(3)以溴代十二烷以及二乙胺为主要原料，制备十二烷基二乙胺；(4)以步骤(2)所得的对溴甲基偶氮苯、步骤(3)所得的十二烷基二乙胺为主要原料，制备所述的阳离子双子表面活性剂。3.根据权利要求2所述的含偶氮苯联接链的易溶型阳离子双子表面活性剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)的具体步骤为：将四氢呋喃加入三口瓶中，用药匙将氢化锂铝于-12～-10℃下缓慢加入装有四氢呋喃的三口瓶中，再将对硝基甲苯的四氢呋喃溶液缓慢滴入三口瓶中，使其在35～40min内滴完；滴完后继续反应1.5～2h，用与氢化锂铝等质量的水与质量分数15％的NaOH水溶液进行猝灭；猝灭后加入无水硫酸镁干燥，静置半小时；抽滤，旋转蒸发除去溶剂，剩余物用乙醇重结晶3次，经真空干燥后得到4,4’-二甲基偶氮苯。4.根据权利要求2所述的含偶氮苯联接...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢丹华，应少明，蒋遇龙，
申请(专利权)人：宁德师范学院，
类型：发明
国别省市：福建,35