本发明专利技术涉及一种用于日用化学品及油田开发中的新型两性双子表面活性剂及其合成方法。其技术方案是：该表面活性剂为Ｎ、Ｎ－二甲基－α磺酸钠ｎ脂肪酸乙酯ｍ烷基溴化铵，简记为ＳＡＢＡ系列；其合成方法，先将脂肪酸装入瓶中，加热熔化升温至８８—９０℃，在搅拌下加入氯磺酸，滴完后反应５ｈ，冷却用溶剂冲洗得α磺酸脂肪酸；再以二甲苯为溶剂，加入α磺酸脂肪酸、催化剂、Ｎ、Ｎ－二甲基乙醇胺，１２０℃下反应８ｈ，用石油醚洗涤得中间体Ｎ、Ｎ－二甲基－α磺基脂肪酸乙酯；最后将上面所得的中间体，用乙酸乙酯作溶剂，加入烷基溴代烷，反应２４ｈ，加入３０％的ＮａＯＨ至ｐＨ为７—８，用乙醚洗涤得终产品。该表面活性剂有较高的表面活性、协同性能优良、合成方法简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于生产高效洗涤剂、发中的新型两性双子表面活性剂及其合成方法。增溶剂、乳化剂等日用化学品及油田开
技术介绍
1971年，Bunton等[3]对烷基-a ，-双二烷基双甲基烷基溴化铵[CmH加+iN(CH3)2Br-]2(CH2)5记为(m-x-m， 2Br-)的表面性质和临界胶束浓度(cmc)进行了研究，并考察了联结基团分别为亲水，疏水，柔性和刚性的双子表面活性剂的性质，这些表面活性剂被称为双季铵盐双子表面活性剂二聚表面活性剂等。1974年，Deinega等^合成了一组新型两亲分子，其分子结构是以连接基团为中心，将两个亲水性的离子头连接起来，每个离子头各与一个亲油性的长链碳氢联结。1988年Okahara等[5—7]合成并研究了以柔性基团联结离子头基的双烷烃链表面活性剂。1991年Menger[8]合成了以刚性基团联结离子头基的双烷烃链表面活性剂，他为这种类型的两亲分子起名Gemini(天文学上称双子星座)表面活性剂，同年Rosen小组[9]采纳了Gemini的命名。1993年Rosen小组和Zana组也较为系统地合成了这类表面活性剂并研究了它们的表面性能[1°]。随着双子表面活性剂的结构特点、优异性质和构效关系的进一步揭示，学术界对于双子表面活性剂的研究日益活跃。 1998年，Renouf等首次设计合成了两性的Gemini表面活性剂。与之前报道的阳离子和阴离子Gemini表面活性剂相比，其兼具阴、阳离子表面活性剂的性能，因而引起了人们极大的兴趣[11]。 除了高表面活性，Gemini表面活性剂还具有普通表面活性剂不具备的优点良好的增溶性，低的Krafft点使其应用温度可以明显降低，优良的杀菌性能，在分散体系中的特殊聚集结构而表现出的分离功能，在较低浓度下某些Gemini表面活性剂溶液即表现出粘弹性质。这些性质使Gemini表面活性剂展示了广阔的应用空间。由于国内在Gemini表面活性剂的研究起步较晚，因此开发的Gemini表面活性剂种类也比较有限。 两性双子表面活性剂它是由一个连接基将一个带正电荷和一个带负电荷基团连接起来构成的特殊表面活性剂，由于其结构特点，分子在空气-水界面排列紧密，使得表面活性剂有很低的临界胶束浓度(cmc)和表面张力，双子表面活性剂在日用化妆品、纺织印染、药物合成、膜分离等方面都具有潜在的应用[12—14]。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了合成一种新型两性双子表面活性剂，使其合成方法简单、反应条件比较温和、操作方便，达到表面活性优良，特提供。 为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案 一种新型两性双子表面活性剂，其特征是该表面活性剂的名称为N， N' -二甲基-a磺酸钠n-脂肪酸乙酯m-烷基溴化铵，简记为SABA系列；当n' =m'时n二n' +3、 n = m' +3，即烷基链长对称时当n' =5、 7、 9、 11、 13时分别简记为S-8、 S-IO、 S-12、 S-14， S-16，如果4n' ^m'即烷基链长不对称时可分别表示为S-nm ;其分子结构式如下 CH3-d CH厂CH2—N— CH2 CH2 (CH^ CH3 Br'S03Na Ch3 合成路线按以下三步化学反应进行 (l)脂肪酸的a磺化反应CH「 2-Cm+CiS03H——^CHr^!^,^!!^ HC1' W (2) N， N' -二甲基乙醇胺与a磺基脂肪酸的酯化反应 CH3 — ,TOCHr^CH2》B,1H-!~0H+OHCH2—CH2—i ^CI^HCH^IH—^ClCHfCHfl^ +H20 琴 L| 啡 CH3 (3)N， N' -二甲基-a磺基n-脂肪酸乙酯与烷基溴代烷的季铵化反应 CH3CH3—(CH2)H-8 — CH广CH广，'+ BrCH2CH2 (CH2)ra,CH3- S03H CH3—T-L—P—一SO3H CH3 最后用NaOH中和得目标产物N， N' - 二甲基-a磺酸钠n-脂肪酸乙酯m-烷 基溴化铵。 —种新型两性双子表面活性剂即SABA系列的合成方法，依次包括以下步骤 (l)中间产物的制备 先将0.05-0.2mol的脂肪酸装入三口瓶中，安装搅拌器、排气与吸收装置和滴液 漏斗，水浴加热至熔融状态，待脂肪酸熔化后，缓慢开动电动搅拌器搅拌均匀；然后升 温至88 90，在搅拌下以6滴/min的速度按摩尔比n脂肪酸n氯磺酸二 1 : l.2的量逐滴 加入氯磺酸，用导管将产生的气体导入滴有酚酞的N^C03水溶液中；氯磺酸滴加完全后 继续反应5h，停止加热，停止搅拌，降温，取下装置，将中间产物倒入烧杯中；再选择水一丙酮溶剂体积比v水v丙酮二i : 0.1 0.7溶解前面制得的中间产物并微热至5(rc，完全溶解后静置冷却，有大量片状晶体析出，倾出滤液，用溶剂反复冲洗片状晶体直到呈白色为止，干燥得到a-磺酸脂肪酸W; (2)N， N' -二甲基-a磺基n-脂肪酸乙酯的制备 在装有搅拌器、温度计、分水器和冷凝管的三口瓶中加入100mL的二甲苯做为 溶剂，随后加入0.1mol前面制得的a-磺酸脂肪酸、0.3%催化剂对甲苯磺酸，0.12mol的 N， N-二甲基乙醇胺，设定温度12(TC下反应8小时，停止搅拌，降温，减压除去溶剂， 用石油醚洗涤得到黄色至棕色粘稠液体，得中间体N， N' -二甲基-a磺基脂肪酸乙酯。 (3)N， N' - 二甲基-a磺酸钠n-脂肪酸乙酯m-烷基溴化铵 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝装置的三口烧瓶中，加入0.075mol前面制得 的中间体N， N' -二甲基-a磺基脂肪酸乙酯，用乙酸乙酯为溶剂，加入3mL的烷基溴 代烷C原子数为12， 65t:回流状态下继续反应24小时。反应完后加入30X的NaOH溶 液调至PH为7-8，用乙醚洗涤，得淡黄色固体为终产物N， N' -二甲基-a磺酸钠n-脂 肪酸乙酯m-烷基溴化铵[2]。 季铵盐产物的化学验证在上述季铵化反应中，烷基溴代烷与N， N' -二甲 基-a磺基n-脂肪酸乙酯发生反应，使后者的叔胺基团发生烷基化反应生成带季铵盐基的 N， N' -二甲基-a磺酸钠n-脂肪酸乙酯m-烷基溴化铵，原料溴代烷的溴是以共价态存 在的，而产物中的溴转化为离子态。因此，利用Br-与Ag+生成AgBr黄色沉淀的化学反 应可以验证反应进行与否。实验发现滴加硝酸银后，反应体系中出现了浅黄色沉淀，可 以说明体系中进行了烷基化反应，得到了季铵盐产品。本研究采用红外光谱法对SABA 分子中的各种官能团进行了初步分析。以N， N' -二甲基-a磺酸钠月桂酸乙酯十二烷 基溴化铵为例进行光谱分析，用KBr压片制样，以PE公司生产的Paragon 100型红外光 谱仪对产品作红外分析。 主要的吸收峰如下 2922.47cm-1为CH2的反对称伸縮峰；2849.55cm-1为CH2的对称伸縮振动峰； 1424.36cm-1为CH3平面摇摆振动峰，CH2的面内剪式振动峰被CH3平面摇摆振动峰所覆 盖；1738.46cm-1羰基振动峰，1135.96cm-1为S = O的反对称伸縮峰；1033.56cm-1为S = O的对称伸縮振动峰；698.25cm-1为S-O键的伸縮振动峰；6本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型两性双子表面活性剂，其特征在于：该表面活性剂的名称为Ｎ，Ｎ′－二甲基－α磺酸钠ｎ－脂肪酸乙酯ｍ－烷基溴化铵，简记为ＳＡＢＡ系列；当ｎ′＝ｍ′时ｎ＝ｎ′＋３、ｎ＝ｍ′＋３，即烷基链长对称时当ｎ′＝５、７、９、１１、１３时分别简记为Ｓ－８、Ｓ－１０、Ｓ－１２、Ｓ－１４，Ｓ－１６，如果ｎ′≠ｍ′即烷基链长不对称时可分别表示为Ｓ－ｎｍ；其分子结构式如下： ＣＨ↓［３］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ′］－＊Ｈ－＊－ＯＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－＊－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ′］ＣＨ↓［３］Ｂｒ↑［－］ 合成路线按以下三步化学反应进行： （１）脂肪酸的α磺化反应： ＣＨ↓［３］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ′］－ＣＨ↓［２］－＊－ＯＨ＋ＣｌＳＯ↓［３］Ｈ→ＣＨ↓［３］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ′］－＊Ｈ－＊－ＯＨ＋ＨＣｌ （２） Ｎ，Ｎ′－二甲基乙醇胺与α磺基脂肪酸的酯化反应 ＣＨ↓［３］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ′］－＊Ｈ－＊－ＯＨ＋ＯＨＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－＊→ＣＨ↓［３］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ′］－＊Ｈ－＊－ＯＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－＊＋Ｈ↓［２］Ｏ （３）Ｎ，Ｎ′－二甲基－α磺基ｎ－脂肪酸乙酯与烷基溴代烷的季铵化反应 ＣＨ↓［３］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ′］－＊Ｈ－＊－ＯＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－＊＋ＢｒＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ′］ＣＨ↓［３］→ＣＨ↓［３］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ′］－＊Ｈ－＊－ＯＣＨ↓［２］－ＣＨ↓［２］－＊－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ′］ＣＨ↓［３］Ｂｒ↑［－］ 最后用ＮａＯＨ中和得目标产物：Ｎ，Ｎ′－二甲基－α磺酸钠ｎ－脂肪酸乙酯ｍ－烷基溴化铵。...
【技术特征摘要】
一种新型两性双子表面活性剂，其特征在于该表面活性剂的名称为N，N′-二甲基-α磺酸钠n-脂肪酸乙酯m-烷基溴化铵，简记为SABA系列；当n′＝m′时n＝n′+3、n＝m′+3，即烷基链长对称时当n′＝5、7、9、11、13时分别简记为S-8、S-10、S-12、S-14，S-16，如果n′≠m′即烷基链长不对称时可分别表示为S-nm；其分子结构式如下合成路线按以下三步化学反应进行(1)脂肪酸的α磺化反应N，N′-二甲基乙醇胺与α磺基脂肪酸的酯化反应(3)N，N′-二甲基-α磺基n-脂肪酸乙酯与烷基溴代烷的季铵化反应最后用NaOH中和得目标产物N，N′-二甲基-α磺酸钠n-脂肪酸乙酯m-烷基溴化铵。2.—种如权利要求l所述两性双子表面活性剂的合成方法，其特征在于先将 0.05-0.2mol的脂肪酸装入三口瓶中，水浴加热至熔融状态，待脂肪酸熔化后，缓慢开 动电动搅拌器搅拌均匀；然后升温至88 9(TC，在搅拌下以6滴/min的速度按摩尔 比n脂肪酸11氯磺酸=1 : 1.2的量逐滴加入氯磺酸，用导管将产生的气体导入滴有酚酞的 N&C03水溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵田红，胡星琪，乌永兵，何毅，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：90[]
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