[发明专利]一种双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂的制备及纯化的方法，属于一类长链脂肪胺衍生物及其制备方法。

背景技术

LB(Langmuir-Blodgett)膜是一种超薄有序膜，它是将兼具亲水头和疏水尾的两亲性分子分散在水面(亚相)上，经逐渐压缩其水面上的占有面积而排列成单分子层，再转移沉积到固体基片上所得到的一种膜，在亚相上的单层分子膜称为Langmuir单层膜。LB薄膜技术是一种可以在分子水平上精确控制薄膜厚度的制膜技术。LB膜主要有以下几个优点：1)膜的厚度可以在纳米级精确可控；2)制膜条件温和，在常温常压下即可成膜；3)任何材料表面都可沉积LB膜，膜转移方便；4)在膜材料分子中引入适当的功能团，就能得到具备某种特殊性质的功能薄膜。因此LB技术可以在分子水平上进行设计，按预想的次序排列和取向，制成分子组合体系。基于上述优点，LB膜在固体物理学、表面化学、光学、电化学、电催化、材料、气态传感器、生物仿生膜、生物医学和中医方剂学等领域都得到了广泛的应用。特别是近几年，研究LB膜技术在生物医学和中医药学领域中的应用成为了热点，主要集中在以下几个方面：生物膜的化学模拟和仿生生物分子功能材料研制；黄疸和胆结石形成的分子机制及防治方法研究；生物传感器；方剂化学研究及其方剂的LB膜模型；LB膜药物制剂；生物膜修饰和膜诊断技术。

能形成LB膜的材料大都是表面活性剂分子，即两亲性分子。一种好的成膜材料，其亲/疏水比要适中。当亲水性太强时，材料可能会溶于亚相水溶液中；而疏水性太强则导致其在水面上扩展不开，形成油珠悬浮于水面上。本发明专利所述的阳离子表面活性剂，简写为2m-s-2m(其中：m为疏水尾基碳链长度，s为连接基团碳链长度，数字‘2’表示为双尾的意思)，如图1所示，是由两个亲水头基(head)和四条疏水尾基(tail)构成，头基间由连接基团(spacer)连接。由于其特殊的分子结构，该表面活性剂分子具有良好的成膜性能，在水界面形成的单分子膜排列高度有序，在纳米尺寸上的分子自组装，具有潜在的应用价值。

到目前为止，在公开发表的论文和专利中还没有找到关于此类双尾双子阳离子型表面活性剂的研究报道。

发明内容

本发明的目的之一在于提供该双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂的制备、提纯以及表征的方法。该制备方法操作简单，原料廉价易得，反应条件温和，易于控制，对设备无特殊要求。

本发明的另一目的在于用该技术合成了一系列新型的双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂。此类表面活性剂具有较好亲油性能，为达到以上技术目的，本发明专利提供以下技术方案。

1、一种双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂，其结构式如下：

其中：R＝-C_nH_2n+1，n＝4～18；s＝2～12；X＝Cl，Br。

该阳离子表面活性剂为白色粉末固体，属于季铵盐型阳离子表面活性剂。

2、一种双尾双子季铵盐型阳离子表面活性剂的制备方法，以长链脂肪叔胺，其结构式为：

其中R＝-C_nH_2n+1，n＝4～18；和二卤代烷进行季胺化反应制得，卤代烷结构简式为：

X-(CH₂)s-X，其中XX＝Cl，Br；s＝2～12。

3、该阳离子表面活性剂的合成主要利用二长链烷基甲基叔胺与二卤代烷的季铵化反应。

其中：R＝-C_nH_2n+1，n＝4～18；s＝2～12；X＝Cl，Br。

该反应所用原料二长链烷基甲基叔胺，国产，工业纯，市售。二卤代烷，国产，工业纯，市售。

4、该季铵盐型阳离子表面活性剂的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)在装有回流冷凝管的二颈蒸流烧瓶中，  加入计量的乙腈，同时按一定的比例加入二长链烷基甲基叔胺与对应的二卤代烷；二长链烷基甲基叔胺与对应的二卤代烷摩尔比为1-4∶1，乙腈体积数(升)与二卤代烷摩尔数之比为2∶1；

(2)通氮气10-20分钟，排除氧气；

(3)在78-83℃条件下磁力搅拌反应10～15h。

5、该方法反应完全，反应条件温和。本发明具有以下有益效果：

(1)该方法原料易得，反应条件温和，操作方便，进行安全，纯度高。

(2)本发明提供的季铵盐型阳离子表面活性剂具有良好的亲油性能。