專利名稱：一種三聚表面活性劑及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三聚表面活性劑及其合成方法。
背景技術(shù)：
低聚表面活性劑包括雙子(通常稱為Gemini)、三聚、四聚以及具有更高聚合度的兩親分子，它是由兩個(gè)或兩個(gè)以上相同或幾乎相同的兩親分子，在其親水頭基或靠近親水頭基處由聯(lián)接基團(tuán)通過化學(xué)鍵連接在一起而形成的一類新型表面活性劑。與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，低聚表面活性劑具有更高的表面活性、很低的Krafft點(diǎn)和很好的水溶性，以及更優(yōu)良的應(yīng)用性能，被譽(yù)為新一代表面活性劑。目前低聚表面活性劑的研究多集中于雙子、 三聚體和四聚體，聚集體數(shù)更高的低聚表面活性劑由于合成困難，研究得很少。金剛烷是高度對(duì)稱的籠狀烴，其熔點(diǎn)高069°C)，熱穩(wěn)定性高，無(wú)毒、無(wú)味。金剛烷分子中4個(gè)橋頭氫原子(1，3，5，7位)可以被取代而生成一系列金剛烷衍生物，比苯反應(yīng)性低但潛在的衍生物種類和數(shù)量遠(yuǎn)超過苯衍生物。通過引入金剛烷基作為低聚表面活性劑的連接基，可設(shè)計(jì)合成各種類型的表面活性劑，并賦予表面活性劑極為獨(dú)特的性能，有望制備出性能更為優(yōu)越、多功能(如超高表面活性、高穩(wěn)定性、生物相容性、超低毒性)的表面活性劑。此外，由于金剛烷剛性結(jié)構(gòu)特征，通過引入金剛烷基作為低聚表面活性劑的連接基，使其形成的表面活性劑分子中含有多個(gè)立體結(jié)構(gòu)的疏水鏈，疏水性更強(qiáng)，而且金剛烷基可以使連接的兩親分子鏈距離縮短，其剛性立體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很大的空間位阻，離子頭基間的靜電排斥傾向因受制于立體效應(yīng)而被大大削弱，這樣在水的表面排列更為緊密。因此，從理論上講，金剛烷基連接的兩親分子鏈越多(聚合度越高)，其表面活性越高。而連接基團(tuán)中引入酯基，使之更容易降解而免受環(huán)境污染，具有較好的發(fā)泡性能，泡沫穩(wěn)定性好。這些均預(yù)示著金剛烷基多聚型表面活性劑的巨大潛力。本發(fā)明采用金剛烷為原料，經(jīng)氧化、酯化、季胺化三步反應(yīng)合成了以金剛烷為連接基的三聚酯基季銨鹽型表面活性劑，所得產(chǎn)物純度高，操作簡(jiǎn)單易行，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供了一種三聚表面活性劑及其合成方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的一種三聚表面活性劑，其結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1 一種三聚表面活性劑，其特征在于其結(jié)構(gòu)式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述三聚型表面活性劑的合成方法，其特征在于包括以下步驟(1)1,3,5-三羥基金剛烷的合成將金剛烷加入到冰乙酸中，升溫至60°C，攪拌下滴加三氧化鉻與水形成的溶液，控制溫度不高于100°C，滴加完畢后于80 120°C溫度條件下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1 3h ；減壓除去溶劑，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%的氫氧化鈉溶液中和殘余物，在70°C 以上用乙酸乙酯萃取多次，真空濃縮乙酸乙酯溶液，得到1，3，5_三羥基金剛烷；(2)1,3,5-三溴乙酰氧基金剛烷的合成在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將1，3，5-三羥基金剛烷加入到吡啶、乙腈中攪拌形成懸浮液，加入催化劑，恒溫至O 20°C，經(jīng)Ih滴加乙腈與溴乙酰溴形成的溶液，滴加完畢后升溫至30 80°C反應(yīng)5 10h，加入6M鹽酸溶液和二氯甲烷終止反應(yīng)，用二氯甲烷萃取，濃縮有機(jī)層，將殘余物溶解于二氯甲烷中，用飽和食鹽水、0. 5M的碳酸鈉水溶液洗滌，濃縮有機(jī)層，過硅膠柱，得黃色油狀物1，3，5_三溴乙酰氧基金剛烷；(3)三聚型表面活性劑的合成將1，3，5_三溴乙酰氧基金剛烷溶于丙酮中，加入長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏酚?0 85°C下攪拌下反應(yīng)池，得白色沉淀。過濾得白色固體，丙酮洗滌，干燥，用乙腈 /丙酮重結(jié)晶得三聚型表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步驟(1)中的金剛烷與冰乙酸的摩爾比為1 15 18，金剛烷與三氧化鉻的摩爾比為1 5 10，三氧化鉻與水的摩爾比為1 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步驟(2)中的1，3，5_三羥基金剛烷與吡啶的摩爾比為1 1 5，1，3，5_三羥基金剛烷與溴乙酰溴的摩爾比為1 3 6。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步驟(3)中的1，3，5_三溴乙酰氧基金剛烷與長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏纺柋葹? 3 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步驟⑵中的催化劑為4-二甲氨基吡啶。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于上述步驟(3)中的長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏吠ㄊ?CnH2n+1N(CH3)2, η = 8 16。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三聚表面活性劑及其合成方法，所述三聚型表面活性劑結(jié)構(gòu)式為其中R表示為CnH2n+1，n＝8～16；本發(fā)明所述的合成方法是以金剛烷為原料，通過三步反應(yīng)得到首先由金剛烷直接氧化得到1，3，5-三羥基金剛烷，隨后該三羥基金剛烷與溴乙酰溴反應(yīng)，制備出關(guān)鍵中間體1，3，5-三溴乙酰氧基金剛烷，最后將中間體與長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏芳景坊纬梢越饎偼闉檫B接基的三聚酯基季銨鹽表面活性劑；本發(fā)明合成的三聚表面活性劑的臨界膠束濃度比其他對(duì)應(yīng)的單鏈、雙子表面活性劑的至少低一個(gè)數(shù)量級(jí)，具有顯著的優(yōu)良特性；而且涉及的反應(yīng)條件溫和，原料易得，產(chǎn)物純度高，操作簡(jiǎn)單易行，適合工業(yè)化生產(chǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、制藥、納米材料、三次采油、特種洗滌等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01F17/18GK102513023SQ201110339170
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉卅, 崔英德, 彭進(jìn)平, 朱華, 楊楚芬, 郭建維, 鐘星 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)