一种三羧基两性表面活性剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三羧基两性表面活性剂及制备方法，方法包括：1)在三口烧瓶中加入十二胺和环丁‑3‑烯二甲酸酐，通氮气，进行亲核加成‑消除反应生成酰亚胺；随后以LiAlH

【技术实现步骤摘要】
一种三羧基两性表面活性剂及制备方法
本专利技术属于表面活性剂领域，特别涉及一种三羧基两性表面活性剂及制备方法。
技术介绍
表面活性剂是指分子结构中含有非极性亲油基团和极性亲水基团的两亲性化合物，能够在气液、固液界面形成定向排列，溶液中加入少量即可显著降低溶液表面张力，有效改变界面物理化学性质。因此广泛应用于日常生活、工农业及高新技术等领域，已成为各国化学工艺的重要产业之一。两性表面活性剂是在同一分子中既含有阴离子亲水基又含有阳离子亲水基的表面活性剂。最大特征在于它既能给出质子又能接受质子。两性表面活性剂通常具有良好的洗涤、分散、乳化、杀菌、柔软纤维和抗静电等性能，可用作织物整理助剂、染色助剂、钙皂分散剂、干洗表面活性剂和金属缓蚀剂等。但是，这类表面活性剂的价格较贵，实际应用范围较其他类型的表面活性剂小。
技术实现思路
为了丰富两性表面活性剂类型，本专利技术设计和制备了一种三羧基两性表面活性剂及制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种三羧基两性表面活性剂，结构式为：一种三羧基两性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：十二胺和环丁-3-烯二甲酸酐混合，通氮气，在150～200℃进行亲核加成-消除反应生成酰亚胺；随后以LiAlH4为还原剂在0～35℃下还原羰基；加入氯乙酸钠在80～90℃进行季铵化反应；向季铵化产物中加入高锰酸钾，升温90～100℃进行氧化反应生成羧基；反应结束后进行后处理，得到最终产物。作为本专利技术进一步改进，在亲核加成-消除反应中，十二胺和环丁-3-烯二甲酸酐的摩尔比为1:2。作为本专利技术进一步改进，在还原反应中，LiAlH4与十二胺的摩尔比为1～1.2:1。作为本专利技术进一步改进，在季铵化反应中，采用氯乙酸钠反应，氯乙酸钠与十二胺的摩尔比为1～1.2:1。作为本专利技术进一步改进，在氧化反应中，高锰酸钾的物质的量是十二胺的物质的量的1～2倍。作为本专利技术进一步改进，所述氧化反应中，将季铵化反应产物稀释后，在0℃下缓慢加入高锰酸钾，然后升温反应。作为本专利技术进一步改进，所述后处理包括：反应结束后加入亚硫酸钠除去过量的高锰酸钾，采用硅藻土过滤及乙酸乙酯萃出杂质，收集水相，将pH调至为2～4将产品析出，经过滤干燥至恒重得到最终产物。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术采用十二胺和环丁-3-烯二甲酸酐第一步亲核加成-消除反应生成酰亚胺，随后以LiAlH4为还原剂还原酰亚胺，采用氯乙酸钠进行季铵化反应，加入高锰酸钾，氧化反应得到最终产物。整个过程连续进行反应，步骤简单，成本低，制得的表面活性剂具有润湿、乳化、洗涤等基本性能。所述制备的三羧基两性表面活性剂可用于日用化工、金属缓蚀、石油开采、纺织、印染等领域。附图说明图1为实施例4所得三羧基两性表面活性剂的合成路线图。图2为实施例4所得三羧基两性表面活性剂的表面张力测试图。具体实施方式本专利技术一种具有阴阳离子反转能力的双羧基表面活性剂，其制备过程的反应方程式为：根据上述反应机理，本专利技术采用如下技术方案：一种三羧基两性表面活性剂，该表面活性剂的结构式为：如图1所示，制备上述的三羧基两性表面活性剂的方法，该方法的步骤为：1)在装有回流冷凝管的三口烧瓶中依次滴加十二胺和环丁-3-烯二甲酸酐，通氮气，在150～200℃反应2～5h，进行第一步亲核加成-消除反应生成酰亚胺，其中十二胺和环丁-3-烯二甲酸酐的摩尔比为1:2；以LiAlH4为还原剂还原酰亚胺，其中LiAlH4与十二胺的摩尔比为1～1.2:1，还原温度为0～35℃，还原时间为4～6h；采用氯乙酸钠进行季铵化反应，其中氯乙酸钠与十二胺的摩尔比为1～1.2:1，反应温度为80～90℃，反应时间为2～3h。2)将上述产物稀释后，在0℃下缓慢加入高锰酸钾，升温反应10～12h，其中高锰酸钾的物质的量是十二胺的1～2倍；采用亚硫酸钠还原过量高锰酸钾，滴加稀盐酸至反应液pH为2～4将产品析出，经过滤干燥至恒重得到最终产物。下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1(1)在装有回流冷凝管的250mL三口烧瓶中依次滴加十二胺(18.5g，0.1mol)和环丁-3-烯二甲酸酐(24.8g，0.2mol)，通氮气3次，然后加热至180℃反应3h，TLC(ThinLayerChromatography，薄层色谱)监测反应完成。待反应完成后冷却至室温，加入50mL蒸馏水，采用80mL乙酸乙酯萃取3次，经无水硫酸镁干燥，过滤，减压浓缩得到粗产品，最后经柱分离得到无色油状酰亚胺。(2)将80mL用金属钠干燥过的四氢呋喃加入到250mL三口烧瓶中，采用冰盐浴冷却至0℃，分批缓慢加入3.8gLiAlH4，搅拌3min后再将溶解在四氢呋喃中的酰亚胺缓慢滴加至三口烧瓶中，待加完后升至25℃反应4h。TLC(ThinLayerChromatography，薄层色谱)监测反应完成。待反应完成后冷却至0℃，冰盐浴下，依次加入3.8mLH2O，3.8mL15％NaOH水溶液及11.4mLH2O淬灭过量的LiAlH4，过滤，将滤液和和11.65g氯乙酸钠加入到三口烧瓶中，在80℃下反应3h。反应液减压浓缩，经柱分离得到中间体。(3)将上述产物及40mL蒸馏水加入到250mL三口烧瓶中，置于冰盐浴冷却至0℃，缓慢加入高锰酸钾KMnO4(20g，添加时间为40min)，待全部加完后缓慢升温至90℃下反应12h。向三口烧瓶中加入80mL饱和亚硫酸钠水溶液淬灭过量的KMnO4；待紫色褪去后，缓慢降温并趁热用硅藻土过滤掉反应中生成的MnO2，得到澄清滤液；然后用乙酸乙酯将滤液萃取3次除去杂质，收集水相，采用稀盐酸将水相pH调至2析出固体，过滤干燥得到纯净的最终产物。实施例1所得产物的产率为55％。实施例2(1)在装有回流冷凝管的250mL三口烧瓶中依次滴加十二胺(18.5g，0.1mol)和环丁-3-烯二甲酸酐(24.8g，0.2mol)，通氮气3次，然后加热至150℃反应2h，TLC(ThinLayerChromatography，薄层色谱)监测反应完成。待反应完成后冷却至室温，加入50mL蒸馏水，采用80mL乙酸乙酯萃取3次，经无水硫酸镁干燥，过滤，减压浓缩得到粗产品，最后经柱分离得到无色油状酰亚胺。(2)将90mL用金属钠干燥过的四氢呋喃加入到250mL三口烧瓶中，采用冰盐浴冷却至0℃，分批缓慢加入4.18gLiAlH4，搅拌3min后再将溶解在四氢呋喃中的酰亚胺缓慢滴加至三口烧瓶中，待加完后升至30℃反应5h。TLC(ThinLayerChromatog本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三羧基两性表面活性剂，其特征在于，结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种三羧基两性表面活性剂，其特征在于，结构式为：





2.一种三羧基两性表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将十二胺和环丁-3-烯二甲酸酐混合，通氮气，在150～200℃进行亲核加成-消除反应生成酰亚胺；随后以LiAlH4为还原剂在0～35℃下还原羰基；加入氯乙酸钠在80～90℃进行季铵化反应；
向季铵化产物中加入高锰酸钾，升温90～100℃进行氧化反应生成羧基；反应结束后进行后处理，得到最终产物。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在亲核加成-消除反应中，十二胺和环丁-3-烯二甲酸酐的摩尔比为1:2。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在还原反应中，LiAl...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，邱冠钧，王海花，杨晓武，李刚辉，张康，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61