[发明专利]含有联苯基团的季铵盐型Gemini表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂及其制备方法，具体而言是一种含有联苯基团的季铵盐型Gemini表面活性剂及其制备方法。

背景技术

双子（Gemini）表面活性剂的诞生是表面活性剂工业的一次革命，这标志着一个新时代的到来，有关该类表面活性剂的合成报道最早是在1946年的美国专利US2524218，Bersworth等人合成一种结构对称的羧酸盐有机物。对于Gemini表面活性剂的室内研究是从1971年开始的，Bunton等人首次合成了一系列阳离子Gemini表面活性剂，并对它们的临界胶束浓度（简称CMC）和表面性质进行了研究。此外，他们还改变了亲水、疏水、刚性和柔性基团后，结果发现这些基团对其表面性质有显著的影响。我国自1968年开发生产出第一个季铵盐型阳离子表面活性剂以来，已经开发出了不同的品种，包括脂肪族、芳香族、杂环、高分子季铵盐以及氟、硫等特种季铵盐等五大类阳离子表面活性剂。时至今日，季铵盐型表面活性剂的需求量与生产量还是非常巨大的，它们的适用范围广、发展速度快，已经成为了一个独立的门类。

阳离子Gemini表面活性剂的化学性质比较稳定，合成方法相对简单，所以成为近年来研究最多、应用也较为广泛的离子型表面活性剂。其中，又以季铵盐型Gemini表面活性剂的研究最广。季铵盐型Gemini表面活性剂不仅有双烷基单季铵盐的优点，还具有单烷基双季铵盐型表面活性剂的优点。此外，它们还有很好的疏水、乳化、吸附、抗静电等性能，受到了人们的广泛关注，其合成方法较多，产率也普遍较很高。目前，它们多数是由叔胺与烷基化试剂反应得到的。

通常，季铵盐型阳离子表面活性剂的合成方法主要有两种：一种是单长链烷基二甲基叔胺和二溴取代烷烃进行季铵化反应；另外一种是1-溴代长链烷烃和N，N，N’，N’-四甲基烷基二胺反应。这些方法合成出的表面活性剂的连接基团大多是烷基链。然而，越来越多的研究发现，连接基团的不同对于Gemini表面活性剂的物化性质有很大影响。

目前，主要合成的Gemini表面活性剂的连接基团均是烷基链，分子间无法形成较为稳定的作用力，不利于界面富集和界面结晶的研究。因此，我们需要一种新的季铵盐型表面活性剂及其制备方法，以克服现有技术中的缺陷。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种新颖的含有联苯基团的季铵盐型Gemini表面活性剂，以联苯基团为连接基团，使连接基团具有较强作用力，从而增强表面活性剂分子间的作用力，有利于超分子的形成，进而使得该表面活性剂可用于界面成膜性能研究和界面结晶研究。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种含有联苯基团的季铵盐型Gemini表面活性剂，结构如式Ⅰ所示：

其中，R₁～R₄分别独立地选自空间位阻效应大于氢（H）的取代基，例如但不限于烷基；X为卤素。

在本发明一实施例中，所述R₁～R₄分别独立地选自C₁～C₁₈的烷基中一种。

在本发明一实施例中，所述R₁选自亚甲基、R₂和R₃选自甲基、R₄选自C₈～C₁₈的烷基中一种；更优选地，所述R₄选自C₈或C₁₂烷基。

在本发明一实施例中，所述X选自Cl或Br。

在本发明一较佳实施例中，提供一种含有联苯基团的季铵盐型Gemini表面活性剂，结构如式Ⅰ所示：

其中，所述R₁选自亚甲基、R₂和R₃选自甲基、R₄选自C₈～C₁₈的烷基中一种；所述X选自Cl或Br；更优选地，所述R₄选自C₈或C₁₂烷基。

本发明还提供上述式Ⅰ所示的含有联苯基团的Gemini表面活性剂的方法，其主要步骤是：由式Ⅱ所示化合物与叔胺（式Ⅲ所示化合物）于室温条件下再四氢呋喃溶剂中反应，并经减压蒸馏及重结晶后，得到目标物（式Ⅰ所示化合物）。具体而言，所述方法的步骤包括：由式Ⅱ所示化合物与式Ⅲ所示化合物于室温条件下在四氢呋喃溶剂中反应，并经减压蒸馏及重结晶后得到目标物：