[发明专利]一类均三嗪两性甜菜碱表面活性剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于表面活性剂合成化学领域，特别涉及一类均三嗪两性甜菜碱表面活性剂，另外还涉及其合成方法。

背景技术

三聚氯氰是重要的工业原料，其与胺类反应形成的胺取代均三嗪衍生物具有重要意义。均三嗪环上的三个氯原子可分阶段地被-OH、-NH₂、-SH、-NHR等官能团置换，从而形成不同性质和用途的均三嗪类衍生物，例如活性染料、农药和表面活性剂等。均三嗪类表面活性剂以其优异的性能及环境友好等特性显示出良好的应用前景。

均三嗪型表面活性剂是以三聚氯氰为原料，通过胺取代三聚氯氰环上的氯原子制备的。均三嗪表面活性剂的疏水链由脂肪胺引入，亲水基可以通过水溶性有机胺与均三嗪上的氯直接反应而引入，或者通过季铵化反应引入亲水基。

脂肪胺中的氮原子和均三嗪环所形成的键比较牢固，不容易水解。三聚氯氰与脂肪胺反应的一取代物一般在0～5℃就能进行，胺基取代均三嗪环上的氯原子使剩余的两个氯原子钝化，因此，胺基一取代均三嗪的第二个氯原子被胺取代要在30～50℃才能进行。同理，胺基二取代均三嗪上的第三个氯原子则要在80℃以上才能进行，反应难易程度要根据胺亲核试剂的活性以及反应环境决定。依次取代均三嗪环上的氯原子操作繁琐，副产物较多，后处理麻烦，产率较低。尤其单取代产物的制备为放热反应，0～5℃反应的局部条件难以控制，容易生成二取代甚至三取代产物，后处理提纯也较麻烦。均三嗪环上的三取代反应，一般采用溶剂法，存在反应时间长，后处理困难，柱层析分离提纯产率不高等缺点。Chen L等以三聚氯氰、脂肪胺和H－酸的单钠盐为原料，氢氧化钠为缚酸剂，通过两步取代反应，合成了系列二取代的不同碳链长度的可断键烷基均三嗪磺酸盐阴离子表面活性剂。薛转茹等利用类似方法合成了2-脂肪胺基-4-(2-磺基乙基)胺基-6-氯-1,3,5-均三嗪烷基长链表面活性剂。Xue C L等以均三嗪和脂肪胺为原料合成了克拉夫特点和临界胶束浓度低，表面活性较高的系列烷基甜菜碱型双子表面活性剂。这三类表面活性剂的合成过程中，在第一步反应中，都是用了甲苯作溶剂，对人体有一定伤害。乔卫红等合成一类N-甲基-N-(4,6-二脂肪胺基-1,3,5-均三嗪-2-基)-2-氨基乙磺酸钠两性表面活性剂，合成方法比较简单。Gabriele Candiani等利用三聚氯氰、脂肪胺等合成了系列均三嗪基的阳离子脂质体作为基因载体。

发明内容

本发明的目的是提供一类均三嗪两性甜菜碱表面活性剂，温和性好，不易产生沉淀，在各种pH的介质中，可与任何类型的表面活性剂配合使用，具有很大的优越性。

本发明的另一目的是提供该表面活性剂的合成方法，反应条件温和，后处理简单，转化率较高。

本发明的技术方案：一类均三嗪两性甜菜碱表面活性剂，三嗪环上的长烷基碳链是对称的，化学名：N-(4,6-双脂肪胺基-1,3,5-均三嗪-2-基)-N′,N′-二甲基-N′-羧甲基烷基二胺两性甜菜碱表面活性剂，其结构式为：

其中，n=8,10,12,14，分别对应脂肪辛胺、癸胺、十二胺和十四胺，烷基碳原子总数为16～28；m=1,2，分别对应N,N-二甲基1,2-乙二胺和N,N-二甲基-1,3-丙二胺。

本发明一类均三嗪两性甜菜碱表面活性剂的合成方法，以三聚氯氰、脂肪胺、N,N-二甲基烷基二胺和氯乙酸钠为主要原料分三步反应：

第一步反应：将三聚氯氰溶于氯仿中，室温下滴加脂肪胺反应，并用碱溶液作为缚酸剂；反应完毕后用氯仿/甲醇(体积比1/8～1/1)重结晶得到中间体2,4-双脂肪胺基-6-氯-1,3,5-均三嗪；

第二步反应：在85～95℃下，中间体2,4-双脂肪胺基-6-氯-1,3,5-均三嗪与 N,N-二甲基烷基二胺反应5～6h，反应毕，加去离子水析出白色固体，抽滤，用去离子水洗涤白色固体至pH值为8～9，白色固体用氯仿萃取，氯仿层用无水硫酸钠干燥、过滤，除去溶剂，得到中间体N-(4,6-双脂肪胺基-1,3,5-均三嗪-2-基)- N′, N′-二甲基烷基二胺；

第三步反应：将中间体N-(4,6-双脂肪胺基-1,3,5-均三嗪-2-基)- N′, N′-二甲基烷基二胺的乙醇溶液与氯乙酸钠，在回流条件下季铵化反应12～18h，生成N-(4,6-双脂肪胺基-1,3,5-均三嗪-2-基)- N′, N′-二甲基- N′-羧甲基烷基二胺两性甜菜碱表面活性剂。

所述第一步反应：用质量浓度5%～10%的碱溶液调节pH至7～10，室温下反应12h ，反应结束。