两性Gemini表面活性剂的制备及其应用开题报告

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1、开题报告两性Gemini表面活性剂的制备及其应用一、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键联接,由此造成两个

2、(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gemini型表面活性剂的研究一直很活跃,

3、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、相关研究的最新成果及动态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

4、纪90年代以后，Zana小组[6]、Menger小组[7]、Rosen小组[8]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。在我国蒋惠亮［9］等以N,N′2二羟乙基乙

5、二胺(分析纯,苏州联胜化学有限公司)；硬脂酸、氯乙酸、无水碳酸钠、三氯化磷、无水乙醇、氢氧化钠、盐酸、氯仿、十二烷基苯磺酸钠(LAS)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)(分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司)；十二烷基聚氧乙烯(9)醚(AEO9)(优级纯,Nikko公司)；甲酸、甲醇、异丙醇、正己烷为主要原料，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(β2十八酰氧基)乙基乙二胺二乙

6、酸钠(终产物)：赵秋伶[10]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。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［11］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，采用元素分析、红外光谱对其结构进表征，考察了反应条件对合成收率的影响。第一步合成最佳

7、条件为：n（叔胺）：n（盐酸盐）：n（环氧氯丙烷）为1.0:1.1:1.0，反应时间18h；第二步合成最佳条件为：n（双季铵盐）：n（氯乙酸）为1.0:1.4，反应时间3h，反应温度40℃，NaOH质量分数为25%，产物收率达96.5%。产物优于季铵盐阳离子双子表面活性剂及传统两性表面活性剂。郑延成[12]等通过月桂醇与2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷低温酯化反应及与N,N-二甲基十二胺在65℃下亲核溶剂中开环反应合成了两性孪联表面活性剂(C12H25OPO-(O)O(CH2)2(CH3)2N+C12H25,C12-C12)。吴江勇[13]等以十

8、二胺、2-氯乙基磺酸钠为主要原料，采用二氯代的亲水性基团作为联结基