双季铵基双肉豆蔻酸酯表面活性剂的合成及性能研究.pdf

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第5期
王碧等:双季铵基双肉豆蔻酸酯表面活性剂的合成及性能研究
双季铵基双肉豆蔻酸酯表面活性剂的合成及性能研究
王碧1,何展荣,李洪岩2
(1.四川职业技术学院环境工程系,四川遂宁6290002,上海联恒异氰酸酯有限公司,上海201507)
摘要:以四甲基乙二胺、亚硫酰氯、肉豆蔻酸原料制备了乙撑双(二甲基)季铵盐双肉豆葱酸酯(BQM),通过正交实验确定了
最佳合成条件:以异丙醇作溶剂,-溴代肉豆葱酸甲酯与四甲基乙二胺的摩尔比为2.2:1,反应温度为84℃,反应时间为8h。用
R, IHNMR和元素分析表征了BQM的结构。经测定BQM的临界胶東浓度(cme)为3.5x10molL,表面张力(Y。)为34.6mNm。
BQM与十二烷基磺酸钠(TLS)的复配体系在物质的量比为1:2时,ceme降为5.0x105molu,yam为33.0mNWm,优于十二烷基三甲
基溴化铵(DTAB)与TLS组成的复配体系
关键词:季铵盐;双肉豆蔻酸酯;双子表面活性剂;表面活性
中图分类号:0647文献标识码:A文章编号:1001-9219(2011)05-37-04
双子表面活性剂具有两个离子头基,是一类低字化核磁共振波谱仪;意大利产 CARLO ERBA
用量、高效率的新型表面活性剂,与传统的表面活1106元素分析仪。
性剂相比,具有更高的表面活性、更好的水助溶性,1.2实验方法
优良的复配性等性能,具有较好的应用前景,因而1.2.1α-溴代肉豆蔻酸甲酯的合成
受到人们的广泛关注?。
在装有滴液漏斗、气体吸收装置的三口烧瓶中,
本文报道了以肉豆蔻酸、亚硫酰氯、四甲基乙加入0.30mol肉豆蔻酸,在55℃下滴加0.36 mol SOCI2
二胺为原料,合成乙撑双季铵盐基联接的双肉豆蔻完毕后,再搅拌Ih,用N2吹扫并用碱液吸收。升温至
酸酯(BQM)双子表面活性剂的方法,研究了合成反85℃,加入催化计量的碘,缓慢滴加0.33mol液溴,8h
应的最佳条件,用红外、 EINMR和元素分析对其结滴完后,再反应1h,用N2吹扫并用碱液吸收。降温至
构进行了表征,还测试了合成产物的表面活性和复55C,滴加50mL无水甲醇后继续回流h。冷至室温,
配性能,结果表明这是一种较好的阳离子型双子表用硫代硫酸钠溶液分出水层,有机层用水洗涤,无水
面活性剂,有望应用于石油三采、催化、制药、精细硫酸镁及3A分子筛干燥,得中间目标物。
化工等方面。
Cl,;Br,催化剂
CH:(CH2)12COO月
CHOH
CH3(CH2)11 CHCOOCH3
实验部分
1.2.2BQM的制备
1.1试剂与仪器
在250mL三口烧瓶中加入22mmol中间目标
试剂:肉豆蔻酸,亚硫酰氯,溴,甲醇,碘,异丙物、10mol四甲基乙二胺、一定量的质量分数为
醇,四甲基乙二胺,氯化铵,十二烷基三甲基溴化铵40%的异丙醇水溶液、催化剂 NH,CI,一定温度下回
(DTAB),十二烷基磺酸钠(TLS)等,均为分析纯,成流反应数小时,产物用丙酮提纯,于燥,得浅黄色固
都科龙化学试剂厂。
体产物。
仪器:上海衡平仪器仪表厂产BYZ-1全自动表
CII3(C12)lie COCH 3
面张力仪;美国 Nicolet公司产MX-T红外光谱仪
(CH, ]NCII CH: N(CT,), H2C-N-C1, Br
2C113(C112)11 CIIC00CI13
徳国 Bruker公司产 Avance300MHZ超导傅立叶数
I1 C"N"CHI
CH3(CH2)11 CHCOOCH 3
收稿日期:201-07-10:基金项目:四川省科技厅科技支撑项1.3性能测定
目(2010CZ0131),四川省教育厅自然科学基金项目
(09ZC055);作者简介:王碧(1965-),女,副教授,博士,主要
1.3.1BQM的表面活性
从事有机合成及应用研究,电话0825-2290395,电邮
将BQM配成浓度为1.,0 mmol的溶液,并逐次
wyb285@sina.com。
稀释,依次在25℃时测定其表面张力y,根据γloge
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天然气化工
2011年第36卷
曲线,求出临界胶束浓度cme和临界胶東浓度下的引起氯化铵的分解而致。
表面张力yam,以表征其表面活性。
通过实验确定出最佳合成条件为:α-溴代肉豆
1.3.2BQM的复配性能
蔻酸甲酯与四甲基乙二胺的物质的量比2.2:1,反应
将BQM按不同物质的量比与TIS复配,并同温度84℃,反应时间8h,以异丙醇作溶剂。
DTAB与TS复配体系的cmc和yam作比较。
2.2结构表征
2结果与讨论
2.2.1BQM的红外光谱
由图1可知,2922cm'、2855cm'谱带归属为
2.1BQM合成反应最佳实验条件的确定
CHx-的伸缩振动峰;2457m1~2623cm2为羧酸C-0
季铵化反应常用无水乙醇、异丙醇(或异丙醇的的伸缩和弯曲振动的倍、合频谱带;1742cm'为C=
水溶液)作溶剂。用无水乙醇做溶剂,反应时间较长,0的伸缩振动峰;1410cm则是C-N弯曲振动峰
需48h;用异丙醇水溶液做溶剂,仅需几个小时,经1282cm1、1153m'为甲酯C-0的伸缩振动峰
实验筛选,以异丙醇水溶液作为合成BQM的溶剂。1484cm1、1468cm1为-CHx的弯曲振动峰,说明合成
为了得到最佳实验条件,以反应时间t、a-溴代了目标化合物BQM。
肉豆蔻酸甲酯与四甲基乙二胺的物质的量比、反应
81.7
温度T为影响因素进行I(3)的正交实验,实验结
果及分析见表1(反应剂量为实验步骤中的一半)。
表1BQM合成正交实验及结果分析
Table 1 Results and analysis of orthogonal experiment of
332
BQM synthesis
序号
“慧
T/C
产量/g
14.2
2.0:1
0.786
2.0:1
0.848
4000360032002802400200016001200800400
图1BQM的红外光谱
2.2:1
Fig 1 IR spectrum of BQM
0.878
2.4:1
0.896
2.2.2核磁共振图谱
中间目标物-溴代肉豆蔻酸甲酯及产物BQM
7008532用DMSO作溶剂,TMS为内标,在 Avance300型核
2.506
2.762
2.762
磁共振仪上作出的 HNMR图谱分别如图2、图3所
2.768
2.768
0.087
0.065
0.060
由表1可知,影响反应的主要因素是酯与胺的
u t mmmmM
物质的量比,反应时间次之。但是反应8h和反应10h
的平均产量相差不大,所以采取反应8h。从温度影响
因素看,温度升高,产率还可能升高。于是再以80℃
84℃、88℃为反应温度,反应8h做一水平实验。
表2平行实验结果
Table 2 Result of