两性gemini表面活性剂的合成研究现状文献综述

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1、文献综述两性gemini表面活性剂的合成研究现状一、前言部分双子(gemini)型表面活性剂作为一种新型表面活性剂,自1971年Bonton等人[1]首次合成了一组阳离子型gemini表面活性剂:烷基-α,ω-双二烷基双甲基烷基溴化铵以来,良好的表面活性使之成为胶体和界面化学研究的热点。传统的表面活性剂,其分子结构中只有一个疏水基和一个亲水基,而gemini表面活性剂的分子中至少含有2个亲水基和2个疏水链,示意图如下。R为疏水基团,I为亲水基团,Y为联接基团。在gemini表面活性剂的分子结构中,两个(或多个)亲水基依靠联接基团通过化学

2、键联接,由此造成两个(或多个)表面活性剂单体紧密地结合。这种结构,一方面增强了碳氢链的疏水作用,使疏水基团自水溶液中逃逸的趋势增大；另一方面,受化学键限制,离子头极性基间由于电性排斥作用而相互分离的倾向被大大削弱[2]，与传统表面活性剂相比，体系表面活性提高1～3个数量级。表面活性剂独特的定向吸附、有序缔合、改变界面状态及润湿、增溶、乳化、破乳、分散、絮凝、起泡、消泡、洗涤、抗静电等性能强化,使之成为新材料、洗涤剂、化妆品、食品、医药、能源、采矿、纺织、印染、农业、环境保护、水利、建筑、微电子、生物等诸多领域的有用化学品[3]。国内外g

3、emini型表面活性剂的研究一直很活跃，大部分gemini表面活性剂结构中的极性基团和疏水链都是相同的,但也看到关于不对称gemini表面活性剂的文献报道[4,5]。二、主题部分1.传统表面活性剂相比gemini表面活性剂所具有的优缺点gemini表面活性剂是由两个亲水基和两个亲油基通过联结基团连接一起的新型表面活性剂，结构新颖独特，与传统表面活性剂相比较，gemini表面活性剂具有临界胶束低浓度、润湿性能好、不同的聚集态［6.7］、含亲水联结基的Gemini具有很低Krafft点、可以溶于冷水等很多优良性质。保持每个亲水基团联接的碳原

4、子相等的条件下，与单烷烃链和单离子基组成的普通表面活性剂相比，离子Gemini表面活性剂具有如下特征性质：⑴更易吸附在气/液表面，从而更有效地降低水的表面张力；⑵更易聚集生成胶团，因而有更低的临界胶束浓度；⑶具有很低的Krafft点；⑷与普通表面活性剂的复配能产生更大的协调效应；⑸具有良好的钙皂分散能；⑹在很多场合是优良的润湿剂。2.gemini表面活性剂的分类gemini表面活性剂根据亲水基团的不同分为阴离子型、非离子型、阳离子型、两性离子型及阴-非离子型、阳-非离子型等。目前有关阳离子与非离子gemini表面活性剂的研究报道较多，而

5、关于两性型方面的报道相对较少。3.国内外两性gemini表面活性剂的合成研究现状第一个双子表面活性剂早在20世纪70年代初就已问世，1971年Bunton等合成了C16H33Me2N+(CH2)nN+Me2C16H33·2Br－（n=2，4，6）并用其作为氢氧根离子与2，4-二硝基氯（或氟）苯亲核取代反应的催化剂。随后在1974、1979和1985年，分别由деиига、Parreira和Devinsky等人先后合成了一些不同联结基团和不同疏水链的新型季铵盐双子表面活性剂结构。20世纪90年代以后，Zana小组[8]、Menger小组[

6、9]、Rosen小组[10]和其他许多化学家发表了大量论文，申请了许多专利。1990年Cambon及其同事就已报道了全氟烃的双子表面活性剂；1993年，Zhu和Okahara报道了阴离子表面活性剂；1997年Cirelli报道了第一个非离子型表面活性剂[9]；Holmberg等先后合成了具不同头基的杂双子表面活性剂。考虑对环境友好和社会经济可持续发展又开发了无毒或低毒、利用再生资源以及功能性的双子表面活性剂，同时也报道了环双子表面活性剂以及水对称双子表面活性剂等。蒋惠亮［11］等以N,N′-2二羟乙基乙二胺、硬脂酸、氯乙酸等为主要原料，

7、在常压下分3步制得一种新型gemini两性表面活性剂。合成路线：N,N′-2二羟乙基乙二胺与氯乙酸钠反应生成N,N′-2-二羟乙基乙二胺二乙酸钠(中间体),然后用三氯化磷法将硬脂酸制备成硬酯酰氯，再与中间体反应生成N，N′-2-二(β-2十八酰氧基)乙基乙二胺二乙酸钠(终产物)：赵秋伶[12]等用N,N-二甲基十二胺、环氧氯丙烷、盐酸(摩尔比为2：1：1)一锅煮的方法得到连接基上带有羟基的双季铵盐gemini表面活性剂，然后与氯磺酸反应将其羟基硫酸化，再用NaOH中和制得白色粉末状的三头基双季铵盐-硫酸酯钠盐两性gemini表面活性剂。

8、合成方法：三头基双季铵盐-硫酸酯钠盐两性gemini表面活性剂的合成路线如图1所示：王孝科［13］等以十二烷基叔胺、环氧氯丙烷和氯乙酸为原料，利用两步法合成了双季铵盐羧甲基钠盐新型两性双子表面活性剂，采用元