[发明专利]双季铵盐化合物、合成方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的双季铵盐化合物、合成方法及其用途。

背景技术

双季铵盐化合物由于其独特的结构特性具有离子基团，也具有疏水基团，通常可以作为表面活性剂，是一种新型的表面活性剂。

1951年，Fuoss合成一种新型的表面活性剂，该表面活性剂分子中的疏水链两端各连一个离子基团，该表面活性剂分子被称为Bolaform electrolyte，简写为bolyte或bolion。从此，“Bola”成为这种特殊结构两亲分子的代称。Bola型表面活性剂在水中通常具有较好的溶解度。同样链长的Bola型表面活性剂由于具有两个极性头，亲水性更强，因此与疏水基碳原子数相同、亲水基碳原子数也相同的一般表面活性剂相比，常温下具有较好的溶解性。Bola型表面活性剂具有聚集和自组装行为，引起越来越多科研工作者的关注，对Bola型化合物的进一步开发应用将带来界面科学和交叉学科的发展新阶段。

因此，将双季铵盐化合物的结构特性与Bola型表面活性剂的结构特征结合起来，研究一种新型的具有Bola型结构的双季铵盐化合物值得人注目。

发明内容

由鉴于此，确有必要提供一种新型的双季铵盐化合物及其合成方法及用途，该双季铵盐化合物具有Bola型结构，可以作为表面活性剂、除垢剂、吸附剂、驱油剂等。

一种双季铵盐化合物，为烷基六甲基二溴化铵，其结构通式如下式1所示：

式1。

其中，“正偶数”为能被2整除的正整数；“烷基六甲基二溴化铵”是指正烷基六甲基二溴化铵。所述烷基六甲基二溴化铵分子具有对称结构。

基于上述双季铵盐化合物，所述烷基六甲基二溴化铵的结构通式中的n为2、4、6、8或10。那么，所述双季铵盐化合物则可以为乙基六甲基二溴化铵；丁基六甲基二溴化铵，其结构式如式2所示；己基六甲基二溴化铵；辛基六甲基二溴化铵，其结构式如式3所示；或癸基六甲基二溴化铵，其结构式如式4所示。

式2

式3

式4

一种双季铵盐化合物的合成方法，包括以下步骤：

步骤一：将三甲胺溶液与1,n-二溴X烷混合并发生反应，形成烷基六甲基二溴化铵混合液，其中n与X表示相同的数值，且n为正偶数；

步骤二：分离、纯化所述烷基六甲基二溴化铵混合液，得到烷基六甲基二溴化铵成品，其结构式如上述式1所示。

其中，1,n-二溴X烷中的X代表的数值意思与n相等，1,n-二溴X烷是由溴原子取代正X烷两端的甲基上的一个氢原子而形成的。

三甲胺溶液与1,n-二溴X烷的反应分两步进行，且主要按照双分子亲核取代（SN2）反应历程进行，具体如下：

基于上述合成方法，当所述1,n-二溴X烷为1,4-二溴丁烷时，所述步骤一包括：向三甲胺溶液中滴入1,4-二溴丁烷，并加热至75～85℃使所述三甲胺溶液和1,4-二溴丁烷反应，形成丁基六甲基二溴化铵混合液。

其中，优选地，1,4-二溴丁烷以5～35滴/分钟的速度滴入到所述三甲胺溶液中，更优地，1,4-二溴丁烷的滴入速度为10～30滴/分钟；所述反应溶液为三口烧瓶。所述三甲胺溶液中的溶剂为水、乙醇等。

基于上述合成方法，所述步骤二包括：冷却静置所述丁基六甲基二溴化铵混合液，使其分层、分离，得到丁基六甲基二溴化铵水相混合液；采用乙醚萃取所述丁基六甲基二溴化铵水相混合液，收集乙醚相混合液层；蒸发纯化乙醚相混合液，得到丁基六甲基二溴化铵成品。

基于上述合成方法，所述步骤二包括：冷却静置所述丁基六甲基二溴化铵混合液，使该丁基六甲基二溴化铵混合液分成油相和水相两层，去除所述油相，得到所述丁基六甲基二溴化铵水相混合液；多次采用乙醚萃取所述丁基六甲基二溴化铵水相混合液，收集所述乙醚相混合液层；用旋转蒸发器在45～55℃旋转蒸发所述乙醚相混合液，除去所述乙醚相混合液中的乙醚和部分杂质，得到丁基六甲基二溴化铵粗品，依次用少量水洗，干燥所述丁基六甲基二溴化铵粗品，得到所述丁基六甲基二溴化铵成品。