[发明专利]一种不对称阳离子Gemini表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及两种不对称的阳离子Gemini表面活性剂及其合成方法，属于表面活性剂科学与应用领域。

背景技术

Gemini表面活性剂是将两个传统的单头单尾的表面活性剂在靠近头基处通过联接链连接而成。与传统表面活性剂相比，其分子结构更加复杂，但也因此表现出其独特的性能。Gemini表面活性剂结构复杂，任何结构要素的改变，都有可能影响Gemini表面活性剂的自组织性能，进而影响到聚集体的形态和性质。这为人们从分子水平认识和调控表面活性剂的自组织行为提供了重要途径，研究表面活性剂的自组织行为与分子结构的关系也有利于加深人们对分子相互作用规律的理解。

Gemini表面活性剂有两条疏水链，当两条疏水链不相同时称为不对称Gemini表面活性剂。目前的研究表明，不对称性对Gemini表面活性剂的微观聚集形貌，流变行为，界面吸附等都有着重要影响。从分子几何角度考虑，疏水链不对称的Gemini表面活性剂，在聚集过程中必然产生与普通Gemini表面活性剂不一样的几何搭配和相互作用形式。当头基距离较短，疏水链长度极度不对称时，表面活性剂的吸附与聚集行为是否有新的表现，目前尚无相关结论。进一步探索不对称Gemini表面活性剂的性质，有助于丰富Gemini表面活性剂自组织的相关知识，对以表面活性剂作为模板的新型材料合成也有着重要的应用价值。

发明内容

本发明涉及一种不对称的阳离子Gemini表面活性剂的制备与表面活性的测定。用溴代烷和乙二胺为起始原料，获得的表面活性剂具有很高的表面活性。

不对称的阳离子Gemini表面活性剂，结构式如下：

6-2-18

8-2-16

一种制备所述的不对称阳离子Gemini表面活性剂的方法，以短链溴代烷与乙二胺的单边反应、单边反应产物与长链溴代烷反应两步制备得到所述的不对称阳离子Gemini表面活性剂，具体反应式如下：

6-2-18合成路线

8-2-16合成路线

所述乙二胺和溴代烷均为市售。

短链溴代烷的单边取代步骤中，是以乙二胺和短链溴代烷反应，乙二胺和短链溴代烷的摩尔比为5∶1。

长链溴代烷的取代反应中，长链溴代烷与短链溴代烷摩尔比为1.2∶1。

短链溴代烷的单边取代中，反应条件为50℃下24小时，然后升温至80-85℃下72小时。

长链溴代烷取代反应中，是以长链溴代烷和短链溴代烷反应，长链溴代烷和短链溴代烷的摩尔比为1.2∶1。

长链溴代烷取代反应中，反应条件为80-85℃下72小时。

使用所述的不对称阳离子Gemini表面活性剂的方法，所用的溶剂为无水乙醇。

本发明取得以下效果：

1.本发明以乙二胺和溴代烷为原料，经两步取代反应合成不对称型阳离子Gemini表面活性剂。探索了取代反应的具体条件，合理控制溴代烷取代的反应时间和反应条件，有利于提高反应产率，降低最终产品纯化的难度。

2.合成的表面活性剂不对称度分别为2和3，其临界胶束浓度可达到6×10^-4mol/L，显示了较强的聚集能力。γ_cmc分别为34.9mN/m、41.9mN/m，pC₂₀分别为0.18mmol·L^-1、0.25mmol·L^-1，这些数据表明该表面活性剂具有较强的降低表面张力的能力和效率。

附图说明

图1为目标产物6-2-18的红外谱图。

图2为目标产物8-2-16的红外谱图。

图3为目标产物6-2-18的核磁共振¹HNMR谱图。

图4为目标产物6-2-18的核磁共振¹HNMR谱图。

图5为表面活性剂6-2-18在25℃时的表面张力曲线。

图6为表面活性剂8-2-16在25℃时的表面张力曲线。

具体实施方式

不对称的阳离子Gemini表面活性剂，结构式如下：

6-2-18

8-2-16

合成路线如下：

6-2-18的合成路线

8-2-16的合成路线