一种多羧基两性Bola型表面活性剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多羧基两性Bola型表面活性剂及制备方法，制备方法包括：1)在三口烧瓶中加入1,12‑二氨基十二烷和环丁‑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】
一种多羧基两性Bola型表面活性剂及制备方法
本专利技术属于表面活性剂领域，特别涉及一种多羧基两性Bola型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。Bola型表面活性剂是一种新型、功能性表面活性剂。一方面，传统表面活性剂是由一个疏水链和一个亲水的极性头组成，而Bola型表面活性剂却是由两个亲水的极性基团与一条或两条疏水链连接键合起来的化合物；另一方面，由于Bola型表面活性剂具有两个亲水基的特殊结构，决定了它不仅有传统表面活性剂所具有的润湿、乳化、洗涤等基本性能，还具备独特的表面性能、聚集和自组装行为以及形成稳定单层类脂膜和囊泡的能力。在生物膜模拟、生物科学、新型材料、信息科学、印染工业等方面具有重要作用。
技术实现思路
为了丰富Bola型表面活性剂类型，本专利技术设计和制备了一种多羧基两性Bola型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：一种多羧基两性Bola型表面活性剂，结构式为：一种多羧基两性Bola型表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：1,12-二氨基十二烷和环丁-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；加入还原剂LiAlH4，在0～35℃还原羰基；再加入氯乙酸钠，在80～90℃进行季铵化反应；向季铵化反应产物加入氧化剂高锰酸钾，升温90～100℃进行氧化反应生成羧基，后处理得到最终产物。作为本专利技术进一步改进，所述亲核加成-消除反应中，1,12-二氨基十二烷和环丁-3-烯二甲酸酐的摩尔比为1:4。作为本专利技术进一步改进，所述还原反应中，LiAlH4与1,12-二氨基十二烷的摩尔比为(2～2.4):1。作为本专利技术进一步改进，所述季铵化反应中，氯乙酸钠与1,12-二氨基十二烷的摩尔比为(2～2.5):1。作为本专利技术进一步改进，所述氧化反应中，高锰酸钾的物质的量是1,12-二氨基十二烷的物质的量的2～4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1,12-二氨基十二烷和环丁-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，制得具有润湿、乳化、洗涤等基本性能，还具备独特的表面性能、聚集和自组装行为以及形成稳定单层类脂膜和囊泡的能力的多羧基两性Bola型表面活性剂。所述制备的多羧基两性Bola型表面活性剂可用于生物膜模拟、生物科学、新型材料、信息科学、印染工业等领域。附图说明图1为实施例4所得多羧基两性Bola型表面活性剂的合成路线图。图2为实施例4所得多羧基两性Bola型表面活性剂的表面张力测试图。具体实施方式本专利技术的反应方程式为：根据上述反应机理，本专利技术采用如下技术方案：一种多羧基两性Bola型表面活性剂，该表面活性剂的结构式为：如图1所示，制备上述的多羧基两性Bola型表面活性剂的方法，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1,12-二氨基十二烷和环丁-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1,12-二氨基十二烷和环丁-3-烯二甲酸酐的摩尔比为1:4；随后以LiAlH4为还原剂还原酰亚胺，其中LiAlH4与1,12-二氨基十二烷的摩尔比为2～2.4:1，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1,12-二氨基十二烷的摩尔比为2～2.5:1，反应温度为80～90℃，反应时间为2～4h。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1,12-二氨基十二烷的2～4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1,12-二氨基十二烷(20.0g，0.1mol)和环丁-3-烯二甲酸酐(49.6g，0.4mol)，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120mL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7.6gLiAlH4，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7.6mLH2O，7.6mL15％NaOH水溶液及22.8mLH2O淬灭过量的LiAlH4。过滤，将滤液和和23.3g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80mL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(40g，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58％。实施例2(1)在装有回流冷凝管的250mL三口烧瓶中依次滴加1,12-二氨基十二烷(20.0g，0.1mol)和环丁-3-烯二甲酸酐(49.6g，0.4mol)，通氮气3次，然后加热至150℃反应2h，TLC(ThinLayerChromatogr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多羧基两性Bola型表面活性剂，其特征在于，结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种多羧基两性Bola型表面活性剂，其特征在于，结构式为：





2.一种多羧基两性Bola型表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将1,12-二氨基十二烷和环丁-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；
向酰亚胺产物中加入还原剂LiAlH4，在0～35℃还原羰基；再加入氯乙酸钠，在80～90℃进行季铵化反应；
向季铵化反应产物加入氧化剂高锰酸钾，升温90～100℃进行氧化反应生成羧基，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，所述亲核加成-消除反应中，1,12-二氨基十二烷和环丁-3-烯二甲酸酐的摩尔比为1:4。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述还原反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，朱嘉琪，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