[发明专利]羧酸类甜菜碱型双子表面活性剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甜菜碱型双子表面活性剂及制备方法，属于一种两性双子表面活性剂及制备方法。

背景技术

双子表面活性剂由于其独特的物理化学性能，成为近年来表面活性剂研究的一个热点。双子表面活性剂的主要特点有：(1)具有较低的降低溶液表面张力的能力；(2)具有较低的临界胶束浓度：(3)在一定浓度范围内具有增粘性能。目前，国外学者对双子表面活性剂及其性质的研究主要包括：阳离子类双子表面活性剂，这类表面活性剂因为制备方法简单，产物容易纯化而成为双子表面活性剂研究重点，典型代表是N，N-二烷基N，N，N，N-四甲基乙二铵。对这类表面活性剂的研究不仅包括极性头基和非极性疏水基部分对表面活性剂表面活性的影响，同时重点研究了连接臂对表面活性的影响。(R.Zana Journal of Colloid and Interface Science(2002)248，203-220)；阴离子表面活性剂，这类表面活性剂制备的方法比较复杂，同时难于纯化使得对其研究较少，但是阴离子表面活性剂具有较好的表面活性性，这使得对其研究具有着重要的意义。这方面的研究有：羧酸类阴离子双子表面活性剂(T.Yoshimura；K.Esumi Journal of Colloid and InterfaceScience(2004)276231-238)；磺酸类阴离子表面活性剂(P.Renouf，et al Chemistry andPhysics of Lipids(1999)99，21-32)；磷酸类阴离子表面活性剂(J.B.F.N.Engberts，Langmuir 1997，13，3737)，除了阳离子和阴离子类表面活性剂，对两性类表面活性剂的研究也成为近年来研究的一个重点。(E.-O.Alami，K.Holmberg Advance in colloid andinterface science(2003)100-102，13-46)鉴于双子表面活性剂良好的表面活性及其它特殊性能，国类也对其进行了合成与性能的研究(阎云等高等学校化学学报(2002)23，1921-1925)。

尽管国内外对双子表面活性剂进行了大量的研究，但是由于双子表面活性剂的生产工艺条件一般要求比较苛刻，操作繁琐，这使得能够进行工业化生产的双子表面活性剂品种不多，特别是具有良好表面活性的阴离子类双子表面活性能进行工业化生产的品种更少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羧酸类甜菜碱型两性双子表面活性剂，该表面活性剂具有较好的表面活性剂和较低的临界胶束浓度。

本发明的另一个目的在于提供该两性表面活性剂的制备方法，该方法操作简单，原料价廉易得，反应条件温和，易于控制，产物易于纯化，对设备无特殊要求，克服现有双子表面活性剂制备中的一些不足。

为达到以上目的，本发明提供以下技术方案。

一种羧酸类甜菜碱型良性双子表面活性剂：

N，N’-二羧甲基-N，N’-二甲基-N，N’-二烷基乙二铵，简记DCMA，其结构式如下：

n＝7，9，11，13，15，17

该表面活性剂为白色易吸湿型固体，属于两性双子表面活性剂，在水中具有一定的溶解度。

一种羧酸类甜菜碱型两性双子表面活性剂的制备方法：

以N，N’-二烷基-N，N’-二甲基乙二胺，简记DMAE，其结构式为：

n＝7，9，11，13，1 5，17

和卤乙酸钠反应制得。DMAE可由N，N’-二甲基乙二胺和溴代烷反应制得。

该表面活性剂的合成主要利用卤代烷烃和胺类得亲核取代反应进行的。合成反应分两步进行：

(1)N，N’-二甲基乙二胺和溴代烷亲核取代反应

9，11，13，15，17

(2)季铵化反应

11，13，15，17；X＝Cl，Br，I

该反应所需的原料N，N’-二甲基乙二胺和溴代烷均为国产，化学纯，无色液体，市售，卤乙酸钠为国产，化学纯，白色固体。

该两性双子表面活性剂的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)在一干燥的反应器中加入摩尔比为2∶1的卤乙酸钠和N，N’-二烷基-N，N’-二甲基乙二胺、适量的溶剂及碘化钾，搅拌均匀；

(2)在70～100℃下反应24～48小时：

(3)将反应液过滤，滤液在70℃下减压蒸馏，再经干燥，得到浅黄色固体，该固体即为粗产品表面活性剂：

(4)将该固体用丙酮洗涤，再重结晶，得到白色固体。