表面活性剂及其在相转移催化方面的应用研究
相转移催化剂的原理及应用

相转移催化剂的原理及应用1. 相转移催化剂的基本概念相转移催化剂(Phase Transfer Catalyst,简称PTC)是一种特殊的催化剂,其原理是通过在两相体系中传递离子以实现催化反应。
相转移催化剂通常是具有高度可溶性的季铵盐类化合物,能在两相体系中稳定存在,并能转移来自一个相中的离子到另一个相中,从而促进反应的进行。
2. 相转移催化剂的原理相转移催化剂的原理可以通过以下步骤来说明: - 第一步:相转移催化剂在两相体系中稳定存在,并能在有机相和水相之间快速传递离子。
- 第二步:催化剂从有机相中捕获亲核离子,如负离子,形成化学活性的复合物。
- 第三步:催化剂将活性复合物转移到水相中,使其转化为相应的中间产物。
- 第四步:中间产物在水相中进一步反应,形成最终产物。
- 第五步:催化剂在反应结束后重新回到有机相中,准备进行下一轮催化反应。
相转移催化剂通常通过离子对的形式催化反应,其中一个离子在有机相中,另一个离子在水相中。
该过程使得通常不相容的底物和反应条件能够同时存在,从而实现了一些特殊反应的高效催化。
3. 相转移催化剂的应用相转移催化剂在有机合成中具有广泛的应用。
以下是其中一些主要的应用领域:3.1 反应条件温和相转移催化剂通常能够在温和的反应条件下完成催化反应,如室温下或轻度加热下。
这样的反应条件对于一些温度敏感的底物很有利,能够避免产生副反应和底物失活。
3.2 反应底物选择性相转移催化剂常常能够实现一些传统催化剂无法实现的选择性合成。
通过调节催化剂的结构和反应条件,可以选择性地引发特定的反应途径,从而得到期望的产物。
3.3 应用于不相容溶剂中的反应一些有机反应需要在水相中进行,而底物和催化剂却是有机溶剂可溶的。
相转移催化剂的引入使得这些不相容溶剂中的反应得以顺利进行,提高了反应的效率和收率。
3.4 可控化学反应相转移催化剂在一些高附加值化学反应中发挥了重要作用。
通过合理选择催化剂和调节反应条件,能够实现反应速率的可控和产物分布的选择性。
表面活性剂作用原理及应用

表面活性剂作用原理及应用表面活性剂一词来自英语surfactant。
它实际上是短语surface active agent的缩合词。
它还有一个名字叫做tenside。
凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质,统称为表面活性剂。
它们的表面活性是对某特定的液体而言的,在通常情况下则指水。
表面活性剂一端是非极性的碳氢链(烃基),与水的亲和力极小,常称疏水基;另一端则是极性基团(如—OH、—COOH、—NH₂、—SO₃H等),与水有很大的亲和力,故称亲水基,总称“双亲分子”(亲油亲水分子)。
为了达到稳定,表面活性剂溶于水时,可以采取两种方式:1、在液面形成单分子膜将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气,以减小排斥。
而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力,抵消表面水分子原来受到的向内的拉力,亦即使水的表面张力降低。
这就是表面活性剂的发泡、乳化和湿润作用的基本原理。
在油-水系统中,表面活性剂分子会被吸附在油-水两相的界面上,而将极性基团插入水中,非极性部分则进入油中,在界面定向排列。
这在油-水相之间产生拉力,使油-水的界面张力降低。
这一性质对表面活性剂的广泛应用有重要的影响。
2、形成“胶束”胶束可为球形,也可是层状结构,都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。
如以球形表示极性基,以柱形表示疏水的非极性基,则单分子膜和胶束。
如溶液中有不溶于水的油类(不溶于水的有机液体的泛称),则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。
这称为表面活性剂的增溶作用。
表面活性剂在污垢和基底表面的吸附是去污洗涤的核心,吸附作用也是表面活性剂最基本的性质之一。
在洗涤过程中,表面活性剂的疏水基会尽可能地减少与水的接触,在表/界面上发生定向吸附,达到一定浓度后在体相形成聚集体,因此表面活性剂表现出一系列优良的性能,如润湿、乳化、增溶等。
表面活性剂可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用,且表面活性剂用量少(一般为百分之几到千分之几),操作方便、无毒无腐蚀,是较理想的化学用品。
表面活性剂的作用及其应用

表面活性剂的作用及其应用表面活性剂作为一种重要的化学物质,在日常生活中扮演着非常重要的角色,从洁面用品到食品添加剂,从农业杀虫剂到制药原料,表面活性剂无处不在,可谓是现代生活的必备品。
那么,表面活性剂到底是什么,它在哪些方面具有重要的作用呢?本文将从理论和实践两个方面来对表面活性剂进行探究。
一、表面活性剂的理论基础表面活性剂,又称表面活性分子,是一类分子结构具有亲水和疏水两种不同区域的化合物。
它们的分子结构中包含着两个部分,一部分是亲水性较强的“头部”(或称为“极性基团”),这个部分可以与水形成氢键相互作用,因此也被称为水溶性基团;另一部分则是亲水性较弱的“尾部”(或称为“非极性基团”),它们可用于与非极性物质作用。
表面活性剂的这种分子结构使得它们在水中可以形成胶束,即亲水性的“头部”朝向水相,而疏水性的“尾部”则朝向胶束内部,从而使胶束能够承载疏水性物质,如油脂、污垢等,同时也能够稳定乳液和泡沫等。
二、表面活性剂的作用1. 清洁剂由于表面活性剂具有胶束形成的特性,因此它们能够将非极性化合物包裹在胶束内部,使之分散在水中,从而改善了清洁效果。
此外,表面活性剂还具有增溶作用,能够促进清洁剂中的成分相互混合并均匀分布,进一步提高清洁效果。
2. 食品添加剂在食品制造过程中,表面活性剂被广泛应用于乳化、泡沫化和增稠等方面。
例如,在乳制品生产中,表面活性剂被用于稳定脂质和水相之间的界面,从而防止乳化液“分层”;在烘焙食品中,表面活性剂则被用于增强面团的韧性,使得制成的蛋糕、面包等食品口感更好。
3. 医药制剂表面活性剂在医药制剂中也被广泛应用。
例如,在磺胺类抗生素中,表面活性剂被用于促进药物的溶解和吸收;在麻醉剂中,表面活性剂则被用于稳定药物的微小颗粒,从而使麻醉剂更加稳定和有效。
三、表面活性剂的应用1. 洗涤剂洗涤剂是应用最广泛的表面活性剂制品之一。
洗涤剂常常包括清洁剂、润滑剂、增稠剂等多种成分,这些成分的共同作用可以有效地去除污垢和油脂,保护被清洗物品的表面,并且具有增进清洁效果的作用。
相转移催化剂的应用原理

相转移催化剂的应用原理1. 相转移催化剂的定义相转移催化剂是指具有两种不相溶相(比如有机相和水相)之间可转移的反应物催化剂。
它们能够在两相界面之间催化反应,并且能够通过改变界面的性质来促进反应进程。
2. 相转移催化剂的类型2.1 相转移催化剂的基本分类- 相转移催化剂可分为两类:水相转移催化剂(Phase Transfer Catalyst, PTC)和有机相转移催化剂(Liquid-Liquid Phase Transfer Catalyst, LLPTC)。
- 水相转移催化剂的特点是在水相中活化反应物,并促进反应物进入有机相中进行反应。
- 有机相转移催化剂也被称为双相催化剂,可以在有机相中形成催化反应的临界微环境。
2.2 相转移催化剂的具体分类相转移催化剂可以根据催化机理的不同进一步分类,包括:- 表面活性剂型催化剂:如季铵盐类、硫酸亚铁、碘和多巴酸铵等。
- 配位性催化剂:如一些过渡金属离子和有机配体组成的络合物等。
- 键键相转移催化剂:如它们通过共价键与反应物发生作用,然后通过非共价成键与另一个相中的反应物发生作用的催化剂。
3. 相转移催化剂的应用原理3.1 反应物的传递相转移催化剂通过调控界面的性质来促进反应物的传递,并降低反应的活化能。
它们能够将水溶性的反应物转移至有机相,或者将有机溶剂中的反应物转移到水相。
这种转移过程可以降低反应物之间的扩散阻力,提高反应的效率。
3.2 反应物的激活在相转移催化剂的作用下,反应物可以在界面处经历激活过程。
水相转移催化剂通常通过阴离子或阳离子的形式激活反应物,使其更易于反应。
有机相转移催化剂则通过形成络合物或其他非共价键的方式激活反应物。
3.3 反应物的选择性相转移催化剂的选择性主要取决于其结构和配体的性质。
不同的催化剂对于不同的反应物具有不同的选择性。
通过合理选择催化剂,可以实现对于特定反应物的高选择性催化作用。
3.4 反应物的回收相转移催化剂能够促进反应的进行,并确保反应物在两相中的传递。
相转移催化法在药物合成中应用研究

相转移催化法在药物合成中应用研究摘要:相转移催化是指在催化剂的作用下,有机相中的反应物与固相或者水相中的反应物发生反应,加快反应速率、提高产品收得率的新技术。
相转移催化技术的普及给化工企业带来巨大的经济效益和社会效益,一方面能够加快老产品的改造和新产品的开发速度,另一方面有利于产品质量的提高和成本的降低。
相转移催化法最初只是用于有机合成、高分子聚合反应等烷基化反应,但目前已经在分析、制革、造纸等许多化工领域广泛使用。
本文围绕相转移催化法,首先简单介绍相转移催化法的发展现状和特点,然后阐述液-液相转移催化、固-液相转移催化、三相转移催化三大类相转移催化反应机理,最后讲述相转移催化法在药物合成中的应用研究。
关键词:相转移催化法;液-液相转移催化;固-液相转移催化;三相转移催化中图分类号:r9 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2013)23-578-01近年来,随着经济和科学技术的快速发展,化工领域涌现出很多新技术、新方法和新产品,大大降低药物的生产成本和销售价格。
相转移催化法是在20世纪70年代初发展起来的新型有机合成新方法,该方法大多应用在不均匀的相反应体系中,在非极性溶剂的合成中反应条件温和,在药物合成的取代反应、消除反应、酞化反应、氧化反应和还原反应中具有显著的效果,目前已经在制药领域得到广泛的应用。
相转移催化法使药物合成的操作规程得到简化、提高产品的收得率、降低药物合成反应的温度、降低对药物合成设备的强度要求、提高药物合成反应速率、降低药物的生产成本,在一定程度上解决看病贵的问题,给企业和社会均带来巨大的效益。
一、相转移催化法的发展现状及特点相转移催化是20世纪60年代末发展起来的化工有机合成新技术,在合成非极性溶剂中具有反应条件温和、反应迅速、收得率高、产品质量好等优势,在近30年取得巨大的进步,被广泛应用于化工、造纸、制药等工业领域。
与制药相关的有机合成反应在均相条件下很容易进行,但是在非均相条件下难以进行,即使可以进行,反应速率慢、效果不好,相转移催化就是利用催化剂加快非均相条件下的有机合成反应速率。
表面活性剂与各种化学反应的深度解析

表面活性剂与各种化学反应的深度解析表面活性剂,这一在日常生活和工业生产中广泛应用的化合物,其特性使得它能够与众多物质发生反应。
本篇文章将深入探讨表面活性剂与各种化学反应的关联,帮助您更全面地理解这一重要的化学物质。
一、表面活性剂的基本性质表面活性剂是一种具有两亲结构的化合物,由疏水性烃基和亲水性基团组成。
这种特殊的结构使得表面活性剂能够降低溶液的表面张力,从而产生丰富的物理化学性质。
二、表面活性剂与酸碱反应酸碱反应是表面活性剂最常见的一种反应类型。
在酸性和碱性条件下,表面活性剂的亲水性基团和疏水性基团之间的平衡会发生改变。
例如,在酸性条件下,表面活性剂的亲水性基团更易与氢离子结合,从而增强其亲水性;而在碱性条件下,疏水性基团更易与氢氧根离子结合,从而增强其疏水性。
三、表面活性剂与氧化还原反应表面活性剂在氧化还原反应中也有着重要的作用。
例如,某些表面活性剂能够作为催化剂,促进氧化还原反应的进行。
同时,在某些情况下,表面活性剂的氧化还原反应也会对其结构和性能产生影响。
四、表面活性剂与聚合反应聚合反应是生成高分子化合物的反应过程。
在聚合反应中,表面活性剂可以作为乳化剂、分散剂等角色,对聚合物的结构和性能产生重要影响。
此外,某些表面活性剂还可以参与到聚合反应中,成为聚合物链的一部分。
五、表面活性剂与生物反应在生物领域,表面活性剂的应用也十分广泛。
例如,脂溶性维生素的吸收需要借助表面活性剂;在生物膜的研究中,表面活性剂可以模拟细胞膜的结构和功能;此外,一些具有特殊功能的表面活性剂还可以参与到生物催化反应中。
六、结论表面活性剂作为一种具有两亲结构的化合物,能够与多种物质发生反应。
了解表面活性剂与各种化学反应的关联,有助于我们更好地应用这一重要的化学物质,推动相关领域的发展。
相转移催化技术原理及应用
相转移催化技术原理及应用摘要:介绍了相转移催化技术的基本原理, 分别讨论了液一液相转移催化反应、固一液相转移催化反应和三相催化反应的特点。
着重记述了近年来相转移催化技术在医药工业和化工中的应用进展。
采用相转移催化技术具有操作简便、反应条件温和、收率高、质量好等优点, 对于工业生产进行工艺技术改进、降低生产成本, 具有重要现实意义。
关键词:相转移催化技术、原理、医药工业、化工、应用进展相转移催化反应( 简称PTC 反应) 是20 世纪60 年代发展起来的一种异相反应的新理论和方法。
它能使采用传统方法难以实现的异相反应顺利进行,能够加快反应速率,降低反应温度,改变反应的选择性,抑制副反应发生。
同时相转移催化反应无需使用价格昂贵的无水溶剂或非质子溶剂,且对碱的要求低,可以使用碱金属、碱土金属氧化物的水溶液。
因此该技术的研究和应用得到了迅速发展。
现在,相转移催化技术已经应用到了化学合成的绝大多数领域,涉及到医药、农药、香料、造纸、化工、制革、高分子材料等重要领域[1 ]。
1、相转移催化反应的原理相转移催化反应虽然涉及的各种类型化学反应很多, 但概括起来可分为三大类: 液一液相转移催化、固一液相转移催化和三相催化。
1.1 固一液相转移催化在固-液相转移催化反应中,应用较多的络合剂主要有冠醚、穴醚和聚乙二醇类等,其中工业上使用较多的为价格低廉的聚乙二醇等两亲类化合物。
聚乙二醇是一类大众化工产品,结构呈螺旋构象它的催化机理与冠醚等的催化机理相似,均为通过氧原子与金属阳离子络合,将活性阴离子带入有机相,从而达到相转移催化的目的。
聚乙二醇的自动活动的链可以形成与冠醚类似的环,且不受孔穴大小的限制,因此是理想的冠醚取代物,得到了广泛的应用。
1.2 液一液相转移催化液-液相转移催化反应是在一个互不混溶的两相系统中进行。
其中一相( 一般为水相) 为碱或含起亲核试剂作用的盐类,另一相为有机相,其中含与上述盐类起反应的作用物。
碳酸酯基阳离子Gemini表面活性剂的相转移催化性能研究
( col f hmir n h mc nier g A h i nvri , fi 30 9 C i ) S ho o e syadC e ia E g ei , n u U ie t He 0 3 ,hn C t l n n sy e2 a
A s a tBs ( i t lmn ) ty]abncai s r bt c: i[ d h a io e 1croi cdet (I) a rprdb at gdm ty croae i ie ya iot— r me y h e w s eae yr c n i ehl abnt wt dm t l ne p e i h h m h
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ta eba ka C = .0 8 o L T eeo , 1) a a yi ef t nterat n h nt l t b 0 03 m l hrf e (1 hsct t f c o eci . h n / r l a c e h o
液相 转移催化剂 , 对无水 乙酸钠 与对 甲基氯苄亲核取 代反应 的催化性 能进行 了研究 , 果表明 : 结 反应速率常数
k与 ( 的浓度 C 符 合线性 方程 = . 14 C + .6 当 C = .0 8 o L时 , Ⅱ) b 9 8 9 x b 0 02; b 00 3 m l / 反应 活化能 比空 白降低 了 1K / l(Ⅱ) 9 Jmo, 对该反应具有催化 效果 。 关键 词 : 碳酸酯基 ; 阳离子双子表面活性剂 ; 相转移催化
表面活性剂的应用和发展
特种表面活性剂
特种表面活性剂
特种表面活性剂是指具有特定应用性能的表面活性剂,如高泡性、低泡性、 耐硬水性等。有机硅表面活性剂是一种重要的特种表面活性剂,其具有独特的性 能,如高表面活性、低毒性、良好的生物降解性和优异的热稳定性等。这些特点 使得有机硅表面活性剂在个人护理、建筑、工业清洗等领域中得到了广泛的应用。
参考内容
引言
引言
表面活性剂是一类能够降低表面张力、改变界面性质的化学物质。特种表面 活性剂和功能性表面活性剂是其中两个重要的类别。有机硅表面活性剂作为一种 重要的特种表面活性剂和功能性表面活性剂,在许多领域中发挥着广泛的应用。 本次演示将重点介绍有机硅表面活性剂和有机硅功能性表面活性剂的特点和应用 场景。
2、提高液体分散性
2、提高液体分散性
表面活性剂可以降低液体的表面张力,从而提高液体的分散性。在纺织、涂 料和制药等领域中,这一特点可以被用来提高原料的分散性,从而达到更好的混 合和分散效果。
3、乳化和稳定作用
3、乳化和稳定作用
表面活性剂可以作为乳化剂和稳定剂,帮助不同性质的液体混合,形成稳定 的乳液体系。在化妆品和制药等领域中,这一特点可以被用来制备稳定的乳液体 系,从而提高产品的稳定性和使用效果。
一、表面活性剂的应用领域
1、纺织
1、纺织
在纺织工业中,表面活性剂主要用于织物染色、柔顺整理以及纤维保护。通 过使用表面活性剂,可以提高染料的溶解度,从而达到更好的染色效果。此外, 表面活性剂还可以降低纤维表面的摩擦系数,使织物更加柔软、光滑,提高穿着 舒适度。
2、涂料
2、涂料
在涂料中,表面活性剂主要起到润湿、分散、乳化等作用。它们可以帮助颜 料和填料在涂料中更好地分散,提高涂料的稳定性和涂膜的性能。此外,表面活 性剂还可以降低涂料的表面张力,使其更好地润湿和铺展在基材上,提高涂层的 附着力。
表面活性剂的绿色化及其在绿色化学中的应用
表面活性剂的绿色化及其在绿色化学中的应用摘要:绿色的基本准则是绿色环保和原子经济性,在今天的精细化工发展趋势中至关重要。
精细化工技术骨干产品的表面活性剂在制造业和日常生活中的影响力不可忽视。
被形容为“工业调味料”。
文中详细介绍表面活性剂自身在绿色化和绿色中的功效。
在绿色化及其在绿色化学反应中的应用,详细介绍了运用目标的生物降解性、反应过程的原子经济和催化剂的改进。
催化反应是绿色化学合成的核心步骤,其关键是催化剂的活性和选择多样性。
饱和溶液中表面活性剂的自组装构造特点为纳米技术和介孔规格的制取给予了生成模板,具备高选择性的金属催化剂近十年来变成材料科学的主要研究内容。
需要注意的是,与二氧化碳相符合的独特表面活性剂的问世,使这类最绿色、最划算的溶剂在化学合成、超临界萃取和干洗工业等领域绽放新的活力。
关键词:表面活性荆;绿色化;绿色化学;表层活性工业生产是生物化工的主要支系,其生产过程和运用的环保化尤为重要。
“绿色化学”是在生产和制造的过程中,应用相关的技术和方法来达到环境保护、无害环境、减少或去除有害物质的一种技术。
它的主要特点是合理利用自然资源和电力能源,选用无毒无害的原料,以便更好地减少对环境有害的废弃物的排出,在无毒无害的情况下进行反应。
原子的高效利用使得全部作为原料的原子被产品吸收,达到“零排放”的目标。
生产制造有益于环境维护和身体健康的绿色环保产品。
其关键是运用基本原理从根源上减少和清除工业化生产对环境带来的污染。
一.表面活性剂绿色化品种的研究与开发绿色表面活性剂有许多优异的特性,比如安全系数高、生物降解能力强,而且因为其具有较高的稳定性,所以表面活性剂被广泛使用。
表面活性剂主要应用于各式各样的制剂产品中。
经过对化学反应的观察发现,它在反应的全过程中不会发生显著改变。
在其他用途中,如清洗剂、护肤养肤品和别的日常生活用品中,虽然会与人体直接接触,但不会对表层皮肤造成伤害,更为重要的是在使用过后即使会被排向自然界,但也不会对环境造成危害。
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2019 • 01技术应用与研究当代化工研究Chenmical I ntermediate105表面话i 生剂及其在相转移偟化方面的应用研究*陈逸(广州市第二中学广东510530)摘要:表面活性剂是一类两亲性的物质,分子中含有亲水基团和疏水基团,能够显著改变溶液体系的界面性质,是与乳化、增溶、分散、润湿、起泡等界面现象紧密相关的化学物质。
对于非均相系统中的有机化学反应,加入某些表面活性剂可以起到相转移催化的作用, 能够显著加快反应的速率,此类物质在医药、农药、香料、染料中间体和特种高分子的合成中有着广泛的应用。
结合既有的文献报道,本 文对表面活性剂的特殊结构进行了系统介绍,并详细分析了其在相转移催化方面的应用与机理。
最后,对表面活性剂及其作为相转移催化 剂的研究方向与应用前景进行了展望。
关键词:表面活性剂;两亲性结构;相转移催化剂中图分类号:T文献标识码:ASurfactant and its Application in Phase Transfer CatalysisChenYi(Giiangzhou Second Middle School , Guangdong , 510530)Abstract'. Surfactant is a kind o f amphiphilic substance, which contains hydrophilic and f^drophobic groups in the molecule, and cansignificantly change the interfacial p roperties o f t he solution system. Surfactant is closely related t o the interfacial p henomena such as emulsification, solubilization, dispersion, wetting andfoaming. For organic chemical reactions in heterogeneous systems, the addition o f s ome surfactants can p lay a role o f p hase transfer catalysis, which can significantly speed up the reaction rate. These substances have been widely used in the synthesis o f medicines, pesticides, spices, dye intermediates and s pecial p olymers. In this p aper, the special s tructure o f s urfactant was introduced s ystematically, and its application and mechanism in p hase transfer catalysis were analyzed in detail. Finally, the research directions and application prospects o f surfactants as p hase transfer catalysts were p rospected.Key words : surfactant i two affinity structure-, phase transfer catalyst表面活性剂是一种两亲性分子,分子结构中同时含有亲水集团和疏水集团,对不同性质的溶剂都表现出强亲和力, 在界面化学中有着广泛的应用。
随着20世纪50年代石油化工 业的兴起,表面活性剂也得到了飞速发展,并享有“工业味 精”的美称。
时至今日,表面活性剂不仅在日用化学品领域 应用广泛,在新型材料等领域也逐渐显现出其应用价值,在 相转移催化方面更是起着关键性的作用。
本文以表面活性剂为研究对象,以既有的文献报道为基 础,对表面活性剂的特殊结构进行了系统介绍,并详细分析 了其在相转移催化方面的应用与机理。
最后,对表面活性剂 作为相转移催化剂的研究方向与应用前景进行了展望。
1.表面活性剂的特殊性能及其分类表面活性剂 surface active agent图1 (b)非离子、阴离子、阳离子和两性表面活性剂示意图表面活性剂(Surface A ctive A gent ,简称 S urf a ctant )是指加入少量即可显著降低溶剂表面张力的一类物质,其 分子结构具有两亲性,头部为亲水基团,尾部为疏水基团(图l a )。
亲水基团为极性基团,如磺酸、硫酸、羧 基、胺基等;而疏水基团多为非极性的长链烃,如8个碳 原子以上的烃链。
一般而言,按亲水基团在水中的电离 情况进行分类,表面活性剂可为非离子(Non -io n ic )、 阴离子(A n i o n i c )、阳离子(C a t i o n i c )和两性 (Zw itterionic )表面活性剂(图lb )。
下文将结合已有的 文献基础,详细介绍非离子、阴离子、阳离子和两性表面活 性剂的不同特点及其应用。
(1)非商子表面活性剂非离子表面活性剂在水溶液中不电离,其亲水基团主要106当代化工研究Chenmical Intermediate技术应用与研究2019•01由亲水性的含氧基团(一般为醚键和羟基)构成,这一特点 决定了非离子表面活性剂在某些性能方面比离子型表面活性 剂更优越。
相比较,其乳化能力更高,具有较强的耐硬水能 力,而且稳定性高,不易受电解质或体系酸碱性的影响,是 净洗剂、乳化剂配方中不可或缺的成分。
非离子表面活性剂主要分为多元醇酯类、嵌段聚醚类、聚氧乙烯醚类和酰胺类四种类型。
由于其强乳化能力,非离 子表面活性剂在皮革加工、煤浮选、纺织印染、硬表面清 洗、造纸工业等领域都有着广泛的应用。
(2)阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂是产量最大、用途最广、品种最多 的一类表面活性剂,是日常生活中使用的洗涤剂的主要活性 组分。
根据离子基团的种类可以把阴离子表面活性剂分为磺 酸盐、硫酸盐、羧酸盐、磷酸盐等;其中,磺酸盐类和硫酸 盐类表面活性剂占据了主要的市场和产品销量。
如我们所熟 悉的十二烷基苯磺酸钠,去污能力强,而且具有原料来源广 泛、生产成本低的优点,在洗涤剂、清洗剂等领域有着广泛 的用途,是目前销量最多的表面活性剂。
(3) 阳商子表面活性剂阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍生物,由于 分子中的氮原子上带有孤对电子,用盐酸或醋酸处理之后可 使氨基带上正电荷。
因此,阳离子表面活性剂在酸性条件下 才具有良好的表面活性,在碱性条件下则会失去表面活性。
与阴离子表面活性剂不同的是,阳离子表面活性剂不适用于 洗涤,因为一般纤维织物和固体表面均带有负电荷,阳离子 表面活性剂带正电的亲水端在强静电的作用下会吸附在表面 上,使亲油端朝向水相,导致表面疏水。
也正是由于带正电 基团的存在,阳离子表面活性剂具有良好的抗静电作用和杀 菌作用,有着其独到的应用方向。
⑷两性表面活性剂两性表面活性剂在水中同时具有可电离的阳离子和阴离 子,阳离子部分都是铵盐或季铵盐;而阴离子部分可以是磺 酸盐、竣酸盐、硫酸盐等。
两性表面活性剂结合了阴离子表 面活性剂和阳离子表面活性剂的优点,具有良好的洗涤、分 散、乳化性能,同时具有杀菌和抗静电能力;而且,两性表 面活性剂还具有低毒性,对皮肤刺激小的特点。
但是,两性 表面活性剂价格昂贵,应用范围窄,只在体系pH接近等电点时才能发挥出良好的功效。
2.表面活性剂在相转移催化方面的应用有机合成中,许多看似并不复杂的反应却由于不同相 之间的隔离导致反应速率减慢,产率降低,相转移催化剂 (Phase transfer C atalyst,PTC)的出现在很大程度上解 决了这个问题。
相转移催化技术是20世纪70年代发展起来的 应用在有机合成中的技术,其优越性在于使需要跨过相界面 的不同底物得以在温和的条件下高效接触。
部分阳离子表面 活性剂如铵盐在有机合成中可充当相转移催化剂,其两亲性 的特点得到了充分的应用,此类表面活性剂充当着底物载体 的作用,使底物在相界面或内部高效反应。
⑴催化机理以季铵盐型表面活性剂Q+F为相转移催化剂的亲核取 代反应为例(图2),亲核试剂M+Nir只能溶于水相,而有机 反应物R-X只溶于有机相,两者不易接触,取代反应难以进行。
在上述体系中加入具有两亲性的Q+X-,在水相中与亲核试剂M+Nir接触形成Q+Nir离子对后,这个离子对可以从水相进入有机相,从而与反应物R-X接触并发生反应生成产物R-Nu,而反应生成的季铵盐则回到水相,实现循环,达到催化的作用。
有机相Q®X~+/?-N u-—R-X+(?®Nu_界面水相(相转移)q®X+m®^u_^m®x~ +Q®^u图2季铵盐表面活性剂作为相转移催化剂的催化机理示意图⑵相转移催化剂的优点相转移催化剂的出现使得不同相之间的有机反应得以快速的进行,总的而言,相转移催化剂具有以下突出的优点:① 加快反应速率,提高反应收率;② 广泛适用于各种合成反应且副反应易控制;③降低反应温度,避免使用常规的高温髙压或危险试 剂。
3.总结与展望本文结合既有的文献报道,对表面活性剂的特殊结构进行了系统介绍,并详细分析了其在相转移催化方面的应用与机理。
值得一提的是,尽管表面活性剂已经应用在人们日常生活的方方面面,但是表面活性剂往往具有不易分离,难降解的特点,给环境带来了一系列影响。
20世纪90年代后,表面活性剂日趋朝着利用天然可再生资源、易生物降解、对人体和环境安全、高效多功能的方向发展。
展望未来,表面活性剂在相转移催化领域还大有可为,发展能在多相体系中仍有髙催化效率的相转移催化剂是一个趋势,加强相转移催化荆在氧化性环境或酸碱性条件下的稳定性也是一个发展方向。
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