一种由动态亚胺键构筑的三聚季铵盐表面活性剂、其制备方法和用途技术

一种由动态亚胺键构筑的三聚阳离子季铵盐表面活性剂及其制备方法和用途；本发明专利技术涉及的制备工艺简单，反应条件温和，反应周期短，后处理简单，易于工业化生产。本发明专利技术的三聚阳离子季铵盐化合物可在酸或CO

【技术实现步骤摘要】
一种由动态亚胺键构筑的三聚季铵盐表面活性剂、其制备方法和用途
本专利技术涉及含季铵盐类的新型化合物
，特别涉及一种由动态亚胺键构筑的三聚阳离子季铵盐表面活性剂及其制备方法和用途。
技术介绍
三聚表面活性剂具有比传统的单链表面活性剂和Gemini表面活性剂更低的临界聚集浓度，更高的表面活性，更高的聚集体电荷密度和更丰富的聚集行为，因而具有更丰富的应用潜力。然而传统的共价键型三聚表面活性剂一般合成困难，成本昂贵，从而限制了三聚表面活性剂的应用。现有的思路一方面是优化三聚表面活性剂的合成路线，但依然面临许多障碍；另一方面是通过非共价键构筑得到三聚表面活性剂，目前也有一些报道，但是非共价键型的三聚表面活性剂通常存在稳定性差，可获得的表面活性剂种类有限等缺点。动态共价键是一类具有可逆的形成和解离的共价键，具有共价键的强度，而在特定条件下能够分解，和重新形成的性质。将表面活性剂通过动态共价键构筑，能够赋予表面活性剂一定条件下稳定，并在该条件下具有一般共价键型表面活性剂相似的稳定性，聚集行为和相行为；当条件改变，表面活性剂发生解离，失去其聚集性质和相态性质，并且当条件回复，表面活性剂又可重新形成，从而赋予表面活性剂动态性质。并且通过动态共价键构筑可以在温和条件下高产率的得到一系列的不同表面活性剂，不仅简化了表面活性剂的合成，也大大丰富了表面活性剂的种类。通过动态共价键构筑的单链和Gemini表面活性剂已经有一些报道，但是三聚型的动态共价键基表面活性剂还未见报道。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术提供了一种由动态亚胺键构筑的三聚阳离子季铵盐表面活性剂及其制备方法和用途。所述表面活性剂具有良好的表面活性和聚集行为，应用领域广泛。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种化合物，所述化合物具有如式(1)所示结构：式(1)中，X为Cl、Br、I中的任一种；每一个R1相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Ra取代的C1-C20的亚烷基；每一个R2和R3相同或不同，彼此独立地选自H、C1-C10的烷基、C1-C10的烷氧基、卤素、-OH、-NO2、-CN、-SCN中的至少一种；R4,R5和R6相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Rb取代的下列基团：C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基、C1-12烷氧基、C3-20环烷基、3-20元杂环基、C6-20芳基、5-20元杂芳基；每一个Ra相同或不同，彼此独立地选自O、S、N；每一个Rb相同或不同，彼此独立地选自O、S、N、卤素、-NO2、-CN、-SCN、C1-12烷基、C2-12烯基、C1-12烷氧基、C3-20环烷基、C6-20芳基、5-20元杂芳基、3-20元杂环基。根据本专利技术，每一个R1相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Ra取代的C1-C16的直链的亚烷基，每一个Ra相同或不同，彼此独立地选自O、S、N；作为实例，每一个R1相同或不同，彼此独立地选自以下结构中的一种：还优选地，所述每一个R1相同或不同，彼此独立地选自-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-中的一种。根据本专利技术，每一个R2和R3相同或不同，彼此独立地选自-H、-CH3、-CH2CH3、-OH、-OCH3、-F、-Cl、-Br、-I、-NO2、-CN、-SCN中的至少一种，优选地，每一个R2和R3相同或不同，彼此独立的选自-H、-CH3、-OCH3、-F、-Cl、-Br、-NO2中的至少一种，优选地，R2和R3选自-H。根据本专利技术，R4,R5和R6相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Rb取代的下列基团：C1-12的直链烷基、C2-12的直链烯基、C1-12的直链烷氧基、C3-20环烷基、C6-20芳基、5-20元杂芳基；每一个Rb相同或不同，彼此独立地选自O、S、N、卤素、-NO2、C1-12烷基、C2-12烯基、C1-12烷氧基、C3-20环烷基、C6-20芳基、5-20元杂芳基；作为实例，R4,R5和R6相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Rb取代的下列基团：每一个Rb相同或不同，彼此独立地选自O、S、N、卤素、-NO2、C1-12烷基、C2-12烯基、C1-12烷氧基、C3-20环烷基、C6-20芳基、5-20元杂芳基。优选地，R4,R5和R6相同或不同，彼此独立地选自无取代或被C1-12烷基取代的根据本专利技术，所述化合物如下述式(1-1)所示：其中，n为3-25之间的整数，n-2代表括号内-CH2-的数量，示例性地，n为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25。根据本专利技术，所述式(1)所示化合物具有如下结构：本专利技术提供还提供上述式(1)所示的化合物的制备方法，包括如下步骤：1)将式(2)所示的化合物进行羰基化处理，得到式(3)所示的化合物；2)式(3)的化合物与式(4)所示的化合物发生亲核取代反应，生成式(5)所示的季铵盐化合物；3)将式(5)的化合物与伯胺化合物NH2R4、NH2R5和NH2R6反应生成式(1)所示化合物；其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6的定义如上所述。根据本专利技术的制备方法，步骤1)中，所述式(2)化合物的羰基化可以通过本领域常规的方法来实现，其中式(2)所示的化合物可为市售或通过化学合成得到。所述羰基化的反应条件如下：将式(2)所示化合物溶于有机溶剂(例如可以为二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷和甲苯中的一种或几种，该有机溶剂的用量例如可以使得式(2)所示化合物的浓度为0.3-2mol/L)中，冰浴冷却至0-5℃，加入ZnCl2或TiCl4作为催化剂(催化剂的用量为式(2)所示化合物摩尔量的1.2-2倍)，保持温度为0-2℃，然后将羰基化试剂1,1-二氯甲醚(用量优选为与式(2)所示化合物的摩尔比为0.80-0.95:1)缓慢滴加到混合体系中，滴加完后继续搅拌反应5-10min，缓慢升温至35℃下继续搅拌15-30min，反应完后将反应混合物缓慢倒入装有冰水的烧瓶，然后转入分液漏斗，用萃取剂(如二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷和甲苯中的一种或几种)萃取两遍后得到有机相，再用饱和NaHCO3水溶液洗涤有机相，蒸除溶剂后得粗产品，再经过柱层析(乙酸乙酯/石油醚体积比1:7作为洗脱剂)可得到纯化的式(3)所示的化合物，成深黄色的油相。根据本专利技术的制备方法，步骤2)中，所述式(3)所示的化合物与式(4)所示的化合物发生亲核取代反应，也即叔胺的季铵化反应。所述亲核取代反应的反应条件如下：将式(4)所示的化合物溶于极性有机溶剂(如乙醇、甲醇、乙腈、DMF、丙酮和硝基甲烷中的一种或几种，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化合物，其中，所述化合物具有如式(1)所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种化合物，其中，所述化合物具有如式(1)所示结构：



式(1)中，X为Cl、Br、I中的任一种；
每一个R1相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Ra取代的C1-C20的亚烷基；
每一个R2和R3相同或不同，彼此独立地选自H、C1-C10的烷基、C1-C10的烷氧基、卤素、-OH、-NO2、-CN、-SCN中的至少一种；
R4,R5和R6相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Rb取代的下列基团：C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基、C1-12烷氧基、C3-20环烷基、3-20元杂环基、C6-20芳基、5-20元杂芳基；
每一个Ra相同或不同，彼此独立地选自O、S、N；
每一个Rb相同或不同，彼此独立地选自O、S、N、卤素、-NO2、-CN、-SCN、C1-12烷基、C2-12烯基、C1-12烷氧基、C3-20环烷基、C6-20芳基、5-20元杂芳基、3-20元杂环基。


2.根据权利要求1所述的化合物，其中，每一个R1相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Ra取代的C1-C16的直链的亚烷基，每一个Ra相同或不同，彼此独立地选自O、S、N；作为实例，每一个R1相同或不同，彼此独立地选自以下结构中的一种：



优选地，所述每一个R1相同或不同，彼此独立地选自-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-中的一种。
优选地，每一个R2和R3相同或不同，彼此独立地选自-H、-CH3、-CH2CH3、-OH、-OCH3、-F、-Cl、-Br、-I、-NO2、-CN、-SCN中的至少一种，优选地，每一个R2和R3相同或不同，彼此独立的选自-H、-CH3、-OCH3、-F、-Cl、-Br、-NO2中的至少一种，优选地，R2和R3选自-H。
优选地，R4,R5和R6相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Rb取代的下列基团：C1-12的直链烷基、C2-12的直链烯基、C1-12的直链烷氧基、C3-20环烷基、C6-20芳基、5-20元杂芳基；
每一个Rb相同或不同，彼此独立地选自O、S、N、卤素、-NO2、C1-12烷基、C2-12烯基、C1-12烷氧基、C3-20环烷基、C6-20芳基、5-20元杂芳基；作为实例，R4,R5和R6相同或不同，彼此独立地选自无取代或任选被一个、两个或更多个Rb取代的下列基团：



每一个Rb相同或不同，彼此独立地选自O、S、N、卤素、-NO2、C1-12烷基、C2-12烯基、C1-12烷氧基、C3-20环烷基、C6-20芳基、5-20元杂芳基。
优选地，R4,R5和R6相同或不同，彼此独立地选自无取代或被C1-12的直链烷基取代的


3.根据权利要求1-2任一项所述的化合物，其中，所述化合物如下述式(1-1)所示：



其中，n为3-25之间的整数，n-2代表括号内-CH2-的数量。
优选地，所述式(1)所示化合物具有如下结构：








4.权利要求1-3任一项所述的式(1)所示的化合物的制备方法，包括如下步骤：
1)将式(2)所示的化合物进行羰基化处理，得到式(3)所示的化合物；
2)式(3)的化合物与式(4)所示的化合物发生亲核取代反应，生成式(5)所示的季铵盐化合物；
3)将式(5)的化合物与伯胺化合物NH2R4、NH2R5和NH2R6反应生成式(1)所示化合物；



其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6的定义如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅琳，刘斌，范雅珣，李浩飞，赵微微，罗思琪，王华，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11