[发明专利]一种阴离子含氟肌氨酸盐表面活性剂的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种含有全氟基团的肌氨酸盐表面活性剂的制备方法。

(二)背景技术

氟表面活性剂与普通表面活性剂相比，突出的性能是“三高、两憎”。即高表面活性，高耐热稳定性和化学惰性，既憎水又憎油[化工新型材料，2004，32(8)：46]，氟表面活性剂的高表面活性是由于其分子间的范德华引力小，导致了强烈的表面吸附。氟表面活性剂不仅对水的亲和力小，对碳氢化合物的亲和力也不高，因此形成了憎水憎油的特性。另外，因C-F键能(4.9×10⁵J·mol^-1)大于C-H键的键能(4.2×10⁵J·mol^-1)，C-F键比C-H键不易断裂。氟原子取代氢原子后，因氟原子体积比氢原子大，使C-C键因氟原子的屏蔽作用而得到保护，并且更加稳定。这决定了氟表面活性剂的高耐热稳定性和化学惰性。

阴离子氟碳表面活性剂是氟表面活性剂的最重要品种，主要分为羧酸盐型、磺酸酯盐型、硫酸酯盐型和磷酸酯盐型四大类[氟表面活性剂[M].北京，中国轻工业出版社，1998：7]。羧酸盐型氟表面活性剂既包括羧酸的碱金属盐，也包括全氟羧酸，因为全氟羧酸属于强电介质，在水中几乎全部电离，有很好的表面活性，用途广泛。如C₈F₁₇CONH(CH₂)₅COONa[T.Hayashi & Y.Osai，JP 54 044 610]和R_f(CH₂)_mCOONa[N.o.Brace，J.Org.Chem.1962，27，4491]等。K.C.Liu合成了CF₃(CF₂)_mSO₂N(C₂H₅)(CH₂CH₂O)_n(CH₂)₃COOM(M＝K⁺，Na⁺，Li⁺，m＝3～25，n＝2～50)，发现它具有良好的润湿性、流平性，可以用于地板光亮剂、汽车光亮剂以及高固体含量或无溶剂涂料(例如高固体含量环氧涂料)中[U.S.Patent 4 720 578，1988]。但目前鲜有文献涉及含有全氟烯基的肌氨酸盐型氟表面活性剂。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种含有全氟壬烯基的肌氨酸盐氟表面活性剂——N-(p-全氟烯氧基苯磺酰基)肌氨酸盐的制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种阴离子含氟肌氨酸盐表面活性剂，——N-(p-全氟烯氧基苯磺酰基)肌氨酸盐，结构如式(I)所示：

式(I)中，n是2或3，M为K、Na或H离子。

制备本发明所述的阴离子含氟肌氨酸盐表面活性剂的方法，所述方法包括：以(II)所示的N-羟乙基-N-甲基-4-全氟烯氧基苯磺酰胺和氧化剂为原料，在弱极性非质子溶剂中，于30～130℃下进行氧化反应，反应结束后，反应液过滤除去不溶物，滤液蒸馏除去溶剂后得到黄色固体，水洗，过滤，干燥，得到结构如式(I)所示N-(p-全氟壬烯氧基苯磺酰基)肌氨酸盐。

制备本发明所述的阴离子含氟肌氨酸盐表面活性剂所用的氧化剂推荐为：高锰酸钾、重铬酸钾、重铬酸钠、高氯酸钾、次氯酸钠、双氧水或钨酸钠。

氧化剂以高锰酸钾为例，制备本发明所述的阴离子含氟肌氨酸盐表面活性剂反应式如下：

上述制备方法中所述的反应物N-羟乙基-N-甲基-4-全氟烯氧基苯磺酰胺和氧化剂物质的量的比为1:1～1:5，较好的配比为1:1.6～2.5，最佳配比为1:1.6。所述的反应时间0.5～20h，优选的反应时间为4～15h，最佳反应时间为8～10h。在具体的反应过程操作中，无机固体氧化剂先配制成10％～60％的水溶液，参与反应。双氧水可以直接用于氧化反应。

优选的本发明所述的阴离子含氟肌氨酸盐表面活性剂的制备方法，所述的反应温度为50～100℃，最佳反应温度为60～80℃。

本发明所述的弱极性非质子有机溶剂为下列之一：乙腈、乙酸乙酯、二氯乙烷、三氯乙烷、氯仿、四氯化碳、二氯甲烷、氯苯。