含酯基季铵盐Gemini表面活性剂的合成及表面活性

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Gemini表面活性剂C12-3-C12·2Br及C12-3(OH)-C12·2Cl的合成及表面活性

这使得它们能够克服传统表面活性剂由于离子头基间的电荷斥力或水化引起的分离倾向，使得它们在界面或分子聚集体中难以紧密排列而造
成表面活性偏低的缺陷，而比传统表面活性剂从
具有更高的表面活性。对其展开研究是在１９９１年以后，ｅｇｒ』成了以刚性基团联接离子头Ｍｎｅ【合２
基的双烷烃链表面活性剂，后美国的Ｒｓｎ此ｏｅ
烷、氧氯丙烷、，．溴丙烷均为分析纯；环１３二实验
Ｇｅｎ表面活性剂Ｃ２３Ｃ２２ｒ及ｍｉｉｌ－ｌ・Ｂ．Ｃｌ３ＯＨ）Ｃｌ・Ｃ的合成及表面活性２（．－２２１
叶志文
（京理工大学化工学院，苏南京南江２０９）１０４
摘要：成了联结基团分别为亚甲基链及含羟基亚甲基链的两种季铵盐Ｇｍｎ表面活性剂，Ｃ３Ｃ２ｒ合ｅｉｉ即．Ｂ及
度下反应２，率可达８％以上。合成Ｃ２（Ｈ）Ｃ２２１最佳条件为ｎ二甲基十二烷基叔胺）ｎ二甲基十二烷基４ｈ产０１３Ｏ一１Ｃ的 — ・（：（叔胺盐酸盐）ｎ环氧氯丙烷）．：．：．，：（＝２０１０１０以正丙醇为溶剂，回流温度下反应３ｈ产率可达９．％以上。测定了它在，４５们的表面张力ｙ临界胶束浓度ｃｃ降低水溶液表面张力的效率Ｃ０结果表明：相应的单头基单烷烃链表面活性剂、ｍ及２，与相比，ｅｉ表面活性剂具有很低的ｃｃ和很强的表面活性，结基团对其性能有较大的影响。Ｇｍｎｉｍ联

季铵盐双子表面活性剂的合成进展

季铵盐双子表面活性剂的合成进展摘要：1971年，一类季铵盐双子表面活性剂首次合成，但当时并未在社会内部引起太大波澜，随着研究不断深入，直到1999年，福州大学学者向外界系统介绍了季铵盐双子表面活性剂在国外的发展进程，此后逐渐引起社会各界的重视，并实现了广泛应用。

季铵盐双子表面活性剂是由两个普通单季铵盐表面活性剂，通过化学键将两个头基连接而成，根据疏水链和连接基的不同，可将季铵盐双子表面活性剂分为六种类型，即直链型、羟基型、酯基型、含复杂基型、醚基型和含氟型，它的性能十分优良，在多个领域有着广泛应用。

关键词：季铵盐；双子表面活性剂；合成进展季铵盐双子表面活性剂，是通过化学键，将两个普通的单头基单烷烃链表面活性剂，在离子头基处，用联接基团联接起来的新一代表面活性剂。

有效攻克了传统单离子型表面活性剂分离倾向。

季铵盐双子表面活性剂的性能十分优异，可以在痱子聚集体或界面上紧密排列，是现阶段胶体与界面化学领域的研究热点。

一、直链型有学者通过对合成的季铵盐双子表面活性剂进行了研究，着重考察了它的表面性质及其在水溶液中的聚集行为，结果显示，连接基越短，季铵盐双子表面活性剂的ycmc越小，同时cmc也越小，其表面活性越高。

通过采用SEM进一步分析发现，12-2-12型双子表面活性剂更易形成直径在20-30nm的拉长胶束而不易形成小囊泡，与连接基较短有着直接关系。

也有学者以二甲基长链烷基叔胺和1，5-二溴戊烷为原料合成了系列疏水链长度不同的季铵盐双子表面活性剂（m-5-m），并对其表面活性进行了研究，讨论了疏水烷基链对表面活性的影响。

研究表明，随着疏水烷基链长度的增加，表面活性剂的ycmc逐渐降低，当m=12时，ycmc达到最低。

另外，还有学者以溴代烷和N，N，N'，N'-四甲基乙二胺为原料，经两步季铵化反应合成了一种新型的不对称季铵盐双子表面活性剂，二亚甲基-1-正己基二甲基溴化铵-2-十八烷基二甲基溴化铵，通过研究其表面活性发现，产物具有较低的Krafft点和较强的聚集能力。

双酯基Gemini季铵盐织物柔软剂的制备与性能研究

ｍｅｈｌｓｅｒｃｄｅｈｌｔｒｉｒｍｉｅａｄ１３～ｉｈｏｒｔｙｔａｉａｉｔｙｅｔａｎｎ．ｄｃｌｏ一２一ｐｏａｏｓｍａｅｉｌ．Ｔｅｅｆｃｓｏｎｔｅｒａｔｎｃａｙｒｐｎｌａｔｒｓｈｆｅｔｈｅｃｉａｏ
ＬＯＵＰｎ－ｎ，ＺｉｇｊＨＵｎ－ｎ，ＤＩｉｕＨｏｇｕ２ｊＮＧＨｕ２，ＮＩａＵＨｕ
（．ｎｎＴｉｎｎｈｍｉａ．Ｌｄ，Ｚｅｇｈｕ５０２Ｃｉａ２ＺｅｇｈｕＳｒａｔｎｎｉｅｒｇ１ＨｅａｔｌｇＣｅｃｌａＣｏ，ｔ．ｈｎｚｏ４００，ｈｎ；．ｈｎｚｏｕｆｃａｔＥｇｎｅｉｎ
ｗａ５９ｍＮ／，ｔｅｃｉｃｉｍｉｃｌｃｎｅｔａｉｎｗａ０９ｍｍｏｆ，Ｋａｆｏｎａ－３４１ＣＴｅｏｔｅｓ３ｍｈｒｉａｓａｌｏｃｎｒｔｓ０．３ｔｏ／Ｌｒｆｔｐｉｔｗｓ．ｏｈｓｆｅｎｒ
（．南省道纯化工技术有限公司，河南郑州４００；２郑州市表面活性剂工程技术研究中心，河南郑州４００）１河５０２．５０２
摘要：以二甲基硬脂酸乙酯基叔胺和１一，二氯～一醇为原料合成了一种双酯基Ｇｍｎ季铵盐织物柔软￣（ＥＱ）３２丙ｅｉｉＵＧＳ通过Ｄ，正交试验考察了反应的影响因素，确定了优化工艺条件：１一ｎ，二氯一一（３２丙醇）（甲基硬脂酸乙酯基叔胺）１．ｗＴ＝Ｏ对反应：二ｎ＝：１（２，ｊ醇）４％（物质量）０℃反应ｌ，；８２收率达到８．．ｈ９３通过ＦＩ、％ＴＲ元素分析、 — ＭＲ进行表征并研究其应用性能．表明：ＥＱ表面张力３． ’ ＮＨ结果ＤＧＳ５９ｍ／，Ｎｍ临界胶束浓度０３ｍｌ，ｒｆ点为一．１Ｃ表面活性较好，．９ｏＬａｔ０ｍ／Ｋ３，４０柔软性能与Ｄ８１１２基本相当，优良的再润湿性和生物降解性具有

硬脂酰胺基Gemini阳离子表面活性剂的合成及应用

第２卷第７期８２１年７０１月
印染助剂
ＴＸｒＩＥＩＡＵＸＩＩＬＡＲＩＳＥ
Ｖ１８Ｎｏ７ｏ．．２
Ｊ１２ｌｕ．０Ｉ
硬脂酰胺基Ｇｍｎ阳离子表面活性剂的ｅｉｉ合成及应用
陶文彩，卢翠萍
（．１张家港科道化学有限公司，江苏张家港２５１；２南通天助化工有限公司，江苏南通２６０）１６３．２４０
一
溶剂，得到浅黄色固体状硬脂酰胺基Ｇｍｎ阳离子表ｅｉｉ
面活性剂．应式如下：反
＋ＣＩＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２２ＣＨ：Ｃ１ — — — ＋
Ｃ３Ｈ
ＣＨ３
ＣＨ３
ＣＨ３
ｌＮＨ２￣２Ｏ２￣２ＣＨ￣＂ＲＨ２ＣＩＣＣＨＣＨ２ＣｃＣＨ２Ｈ２ＣｑＣＨＣ２ｃＨ＋ＨＨ，００ｍ加入适量硬脂酰胺丙
基二甲基胺、（一乙基）和溶剂，热反应，隔双２氯醚加间
定时间测定胺值，并计算硬脂酰胺丙基二甲基胺的转化率【，３当转化率不再明显变化时，止反应，］２８停脱除
ｄｍｅｈｌｎｎｉ２ｃｌｒｅｈ１ｅｈｒｓｒｗｔｒｌ．ｈｐｉｌｙｔｅｉｔｃｎｌｇｓｎｓｅｒｍｉｉｔｙｍｉａｄｂｓ（－ｈｏｏｔｙｔｅａｍａｅｉｓＴｅｏｔｎｈｓｓｅｈｏｏｙｗａ：（ａａ — ａｅ）ａａｍａｓｔｄｐｏｙｄｍｅｈｌｍｉ）ｎｂ２ｃｒｅｈＩｔｅ］２１ｗｉｐｏｙａｏｏ）３％ｆｎｔｅｗｅｇｔｆｅｃｉｎｓｓｏｒｐｌｉｔｙａｎ：［ｉ一ｈ０ｏｔｙ）ｈ：，（ｏｒｐｌｌｈ１０ｏｈｉｈａｔｙ — ｅｓ（Ｊｅｒ＝ｓｃ＝ｏｒｏ

季铵盐型两性双子表面活性剂的合成及应用研究进展

季铵盐型两性双子表面活性剂的合成及应用研究进展郭乃妮，王小荣，古元梓，韩一诺，孔裕，荆程程（咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳 712000）［摘要］综述了近年来季铵盐型两性双子表面活性剂的主要合成方法和性能，总结了季铵盐型两性双子表面活性剂在日用化工、纺织、皮革、造纸、石油开采、环境治理和金属加工防护及其他领域的应用。

对新型季铵盐型两性双子表面活性剂的合成机理、合成方法和应用前景进行了总结和展望。

［关键词］两性双子表面活性剂；季铵盐；合成方法；表面活性［文章编号］1000-8144（2021）06-0608-08 ［中图分类号］TQ 423.12 ［文献标志码］AResearch on synthesis and application ofquaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactantsGuo Naini ，Wang Xiaorong ，Gu Yuanzi ，Han Yinuo ，Kong Yu ，Jing Chengcheng（College of Chemistry and Chemical Engineering ，Xianyang Normal University ，Xianyang Shaanxi 712000，China ）［Abstract ］The hydrophilic group of quaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactant is composed of quaternary ammonium salt positive ions and other negative ions ，with a special structure and excellent performance. The main synthetic methods and properties of a series of quaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactants in recent years were reviewed ，the application research of quaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactants in daily chemical industry ，textile ，leather ，papermaking ，petroleum exploitation ，environmental treatment and metal processing protection and other ﬁelds were analyzed. The synthesis mechanism ，synthesis method and performance application development direction of new quaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactants were summarized and prospected.［Keywords ］amphoteric Gemini surfactant ；quaternary ammonium salt ；synthesis methond ；surface activityDOI ：10.3969/j.issn.1000-8144.2021.06.017［收稿日期］2020-12-18；［修改稿日期］2021-01-20。

新型季铵盐表面活性剂的合成、表征及其在发酵中应用的研究的开题报告

新型季铵盐表面活性剂的合成、表征及其在发酵中应用的研究的开题报告一、选题背景表面活性剂是广泛应用于许多领域的一种重要化学物质。

在生物技术和化学工程中，表面活性剂的应用越来越广泛。

与传统的有机合成表面剂相比，季铵盐类表面活性剂有许多优点，如良好的生物可降解性、低毒性和较强的抗菌性等。

另外，季铵盐表面活性剂还具有离子稳定剂和乳化剂等多种功能，因此被广泛应用于发酵、药品制剂、食品添加剂和医用材料等领域。

然而，现有的季铵盐表面活性剂在某些方面存在局限性。

例如，它们的制备过程繁琐，成本较高，且产生的污染物对环境有一定的影响。

因此，研究和开发更加高效、环保的季铵盐表面活性剂具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在合成一种新型季铵盐表面活性剂，并研究其结构特点以及在发酵过程中的应用。

具体目的包括：1. 合成一种新型季铵盐表面活性剂，通过改变反应条件，探索其最佳制备条件。

2. 利用红外光谱、核磁共振等技术手段对新型季铵盐表面活性剂进行表征，并比较其与现有季铵盐表面活性剂的差异。

3. 研究新型季铵盐表面活性剂在发酵过程中的应用效果，分析其在发酵生产中的可行性和优势。

三、研究内容和方法本研究的主要内容为：1.合成新型季铵盐表面活性剂，初步优化反应条件，探索不同反应条件下产物的组成结构及其性质。

2.使用红外光谱、核磁共振等多种表征手段对新型季铵盐表面活性剂的结构、性质及其与现有季铵盐表面活性剂的比较进行综合分析。

3.将新型季铵盐表面活性剂应用于发酵生产中，考察其对发酵进程和产品质量的影响。

本研究将使用有机合成综合技术和现代仪器分析手段为主要方法，包括常规有机合成、波谱分析、物理性质测定等手段。

在发酵实验中，将采用适当的发酵条件和控制组合，比较新型季铵盐表面活性剂与传统表面活性剂对发酵的影响。

四、研究意义本研究将对季铵盐表面活性剂的制备与应用进行深入研究，为季铵盐表面活性剂的高效合成提供新思路，为表面活性剂的应用领域提供新材料，具有重要的理论和实践意义。

新型Gemini 表面活性剂(小论文)

新型Gemini 表面活性剂（小论文）摘要：Gem in i表面活性剂是一类新型表面活性剂，它是由两个单链头基普通表面活性剂通过化学键联接在一起，由于其特殊的结构使其具有优良的性能和广泛应用。

本文对其结构、特点、性质、制备以及应用方面等进行综述和分析，并对未来进行了展望，预测了这种表面活性剂具有较好的应用和开发前景。

关键词：Gem in i表面活性剂高表面活性合成应用1 前言近年来，素有“工业味精”之称的表面活性剂蓬勃发展。

随着全球环保意识的增强，人们正在寻求高效的新品种，一种性能卓越的崭新表面活性剂——Geminis应运而生[1]。

1971年Bunton等首次合成了一类阳离子Gemini。

1974年Deinega等[2]率先合成了一族崭新的两亲分子，其分子中含有两个疏水链、两个亲水头和一个柔或刚性连接基，常见的连接基有聚亚甲基、聚氧乙烯基等柔性基及芳基等刚性基团或杂原子等，其可以是亲水性的，也可以是疏水性的。

1988年Zhu等合成并研究了有柔性基团连接的系列双烷烃链表面活性剂[3-5]。

1990年Zhu等合成了一类磷酸盐类阴离子Gemini。

1991年Menger等[6]第一次合成了刚性基连接的双烷基链连接的（二聚体）表面活性剂，并起名为“Gemini（双子）表面活性剂”，形象表述了此类表面活性剂的结构特征，自此引起了人们对这类新型表面活性剂的研究热潮。

从此，人们开始真正系统地开展了这方面的研究工作。

随后飞速发展，不断深入。

Rosen小组采纳了“Geminis”这个名字，系统合成和研究了聚氧乙烯及聚氧丙烯柔性基团连接的Gemini 表面活性剂[7]。

同时法国Zana小组[8-14]以亚甲基链作为连接基合成并研究了系列双烷基铵盐表面活性剂。

1997年Pestman等合成了糖类非离子Gemini[15]。

1998年，Renouf等[16]首次合成了不对称Gemini表面活性剂。

1999年，Mariano等[17]从葡萄苷出发合成了无公害、高活性的环保型Gemini表面活性剂。

季铵盐Gemini表面活性剂的合成研究进展

Ｒ—ＣＯＣＩ
（７）
Ｒ — 一ＣＯＣＩ＋Ｈ十２Ｎ — 一ＣＨ２ＣＯＯＨ — — — －＿ＩＲ一Ｃ — 一ＮＨ — ｃＣＨ２ＣＯＯＨ－－ｔ－ＨＣＩ
（）
ｌｌ
（８）
（）
Ｉｌ
生季铵化反应，得到目标产物ＨＳＢ．１２［ｍ］。其合成线路如下
式（３）～（５）所示。
ＮａＨＳＯ３＋Ｈ２Ｃ￣／ＣＨ — ＣＨ２ＣＩ
Ｏ
ｃｌ — Ｈ２ｃ— Ｈ—ｃＨ２・ＳＯ３Ｎａ
ＯＨＥｔＯＨ
２．３以乙二胺类与其他原料合成季铵盐６ｅｍｉｎｉ表面活性剂
韩世岩等人以松香酸为原料，经酰化、成盐等化学反应制
备了以乙二胺为联结基的松香酰基甘氨酸型两性双子表面活
性剂】。其合成线路如式（７）～（９）所示。
Ｒ—ＣＯＯＨ
ＰＣＩ３—
②八烷基二甲基叔胺
丁伟等人以壬基酚、环氧氯丙烷、二甲胺及２．羟基一３一氯丙磺酸钠为主要原料合成两性表面活性剂Ｎ，Ｎ．二甲基－Ｎ．（２．羟基．３．对壬基苯氧基）丙铵基（２．羟基）丙磺基甜菜碱。其合成线路如式（２）所示。
Ｏ— Ｃ—ＣＨ２ＮＨ—Ｃ—Ｒ
曲广淼等人以乙二胺、溴代（十二、十四、十六）烷、丙
化学结构式为：
种新型两性表面活性剂¨ ” ；又如赵银凤等人以脱氢松香酸与
环氧氯丙烷、三甲胺反应合成季铵盐中间体（Ｉ），再与试剂

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第52卷第2期　2006年4月武汉大学学报(理学版)J.Wuhan Univ.(Nat.Sci.Ed.)Vol.52No.2　Apr.2006,159～162 收稿日期:2005211210 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40472079);湖北省自然科学基金资助项目(2000J 023)作者简介:高志农(19612),男,教授,现从事应用高分子化学与表面活性剂研究.　E 2mail :gaozn @文章编号:167128836(2006)022*******含酯基季铵盐G emini 表面活性剂的合成及表面活性高志农,吕　波,魏俊超(武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉430072) 摘　要:以氯乙酰氯、乙二醇、长链叔胺为原料,合成了一系列含有酯基的季铵盐G emini 表面活性剂,用正交实验法对实验条件进行了优化,并用IR (红外光谱)、1H NMR (核磁共振氢谱)、MS (质谱)、元素分析等方法对产物结构进行了表征.该表面活性剂的性能测试结果显示,当疏水链R 为C 12H 25,C 14H 29,C 16H 33时,其临界胶团浓度c cmc 值分别为1.62×10-5,1.38×10-5,1.28×10-5mol/L ,临界表面张力γcmc 分别为36.4,38.5,41.2mN ・m -1.关　键　词:G emini 表面活性剂;季铵盐;合成;氯乙酰氯中图分类号:O 647 文献标识码:A0　引　言 Gemini 表面活性剂最早由Bunton 等在1971年合成[1],1991年由Menger 命名(天文学上意思为双子星座)[2],最后Ro sen 研究小组正式采纳了“Gemini ”[3],并展开了系统研究.与传统表面活性剂不同的是,Gemini 表面活性剂分子是由两个疏水链、两个亲水链及一个间隔基团组成[3].由于这种特殊的结构,使得Gemini 表面活性剂有极高的表面活性,很低的克拉夫特(Krafft )点及良好的水溶性.研究还显示,Gemini 表面活性剂除了具有抗菌性[3]外,亦具有良好的钙皂分散能力[4]及耐温性[5]等,从而引起了人们的广泛关注,被誉为新一代表面活性剂,最有可能成为21世纪广泛应用的一类表面活性剂[6].目前,已经合成了数百种Gemini 表面活性剂,在生产生活中广泛应用.近年来,随着人们环保意识的增强,开发和使用生物降解性好、有利于环境保护的表面活性剂已经是一种趋势.据文献报道,与普通的长链烷烃表面活性剂相比,酯键的引入可大大促进表面活性剂的生物降解,有利于减轻环境污染[7].以酯基作为连接基团的Gemini 表面活性剂尚未见正式报道.因此,本课题组以氯乙酰氯、乙二醇、长链叔胺为原料,经过两步反应,用简单方法合成了一类连接基团含有酯基的Gemini 表面活性剂.1　实验部分1.1　主要试剂与仪器试剂:氯乙酰氯、乙二醇、乙酸乙酯、乙醇等为分析纯试剂,N ,N 2二甲基十二胺(D TDA )、N ,N 2二甲基十四胺(D T TA )、N ,N 2二甲基十六胺(D TCA )为优级纯试剂.Vario EL Ⅲ型元素分析仪(德国,Elementar 公司),5700F T 2IR 型红外光谱仪(美国,Nicololet 公司),Mercury 2300型核磁共振仪(美国,Varian 公司,CDCl 3为溶剂,TMS 为内标),ZAB 23F 快速原子轰击质谱仪(英国,V G 公司),Kr üss 2K12型界面张力仪(德国Kr üss 公司),X 26显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司).1.2　实验方法含酯基季铵盐Gemini 表面活性剂的合成路线如图1所示.图1　含酯基季铵盐Gemini 表面活性剂的合成路线武汉大学学报(理学版)第52卷1.2.1　中间体氯乙酸乙二醇酯(EG BC)的合成与分离参照文献[8]方法,在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的四口瓶中加入0.22mol的氯乙酰氯,搅拌,加热,通入氮气.在恒压滴液漏斗中放入0.1mol无水乙二醇,缓慢滴加至四口瓶中.在50℃时,搅拌加热一定时间,停止通入氮气,减压除HCl气体.停止搅拌,冷却至室温后加入少量水,使未反应的氯乙酰氯水解,转移至分液漏斗中,加入饱和食盐水,摇匀静置.取下层油状物,用饱和食盐水多次洗涤直至中性.油状物用乙醚稀释后加入无水MgSO4干燥,过滤.除去乙醚后得15.9g无色柱状晶体,产率约74%,熔点为44～45℃(文献值[9]:43～44℃).1.2.2　3种季铵盐型Gemini表面活性剂的合成在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三口瓶中分别加入一定量的D TDA(或D T TA,D TCA)与EG BC,用乙酸乙酯做溶剂,在快速搅拌条件下加热至一定温度.以物料配比、反应时间、反应温度为因素,做三因素三水平的正交实验,按照得出的最佳条件合成.用乙酸乙酯与乙醇的混和溶剂(体积比5∶1)对反应产物重结晶3次,得到白色粉末状产物.3种表面活性剂均易溶于水、乙醇、三氯甲烷、二氯甲烷,不溶于乙酸乙酯、丙酮、正己烷、石油醚、乙醚.溶于水后,其泡沫呈白色,振荡可使泡沫增加.1.2.3　产物的鉴别在试管中加入质量分数为1%的产物水溶液5mL,加少量NaO H使溶液呈碱性,再加入5mL氯仿,然后滴加质量分数为0.5%的溴酚蓝溶液(溶剂为乙醇/水(体积比2∶3)),振荡.氯仿层显蓝色且油水界面清晰,则表明产物为季铵盐.因季铵盐与溴酚蓝能形成蓝色盐而被氯仿自碱性溶液中萃取出来,因而氯仿层显蓝色[10].1.2.4　表面活性剂的性能测定采用吊片法,用界面张力仪测定不同浓度c(mol・L-1)季铵盐Gemini表面活性剂溶液的平衡表面张力γ(mN・m-1),根据γ2lg c曲线得出临界胶束浓度ccmc、最大表面吸附量Гmax(mol・m -2)、单分子表面积A(nm2)值.所有用水为二次蒸馏水,在15℃下进行.2　结果与讨论2.1　最优合成条件的确定经反复实验筛选,以乙酸乙酯作为反应溶剂比较合适.为获得最佳合成条件,以EG BC与D TDA 的摩尔比nEG BC∶nDTDA、反应时间t(h)、反应温度T(℃)为影响因素,按L9(33)正交表进行实验,结果见表1.表1　季铵盐合成反应的正交实验结果实验编号n EG BC∶n DTDA t/h T/℃产率/% 11∶2.187780.521∶2.1107073.731∶2.1126560.141∶2.2106564.651∶2.2127777.361∶2.287069.471∶2.3127071.681∶2.386562.891∶2.3107776.1同水平71.470.978.0下的产率70.471.571.6平均值70.269.762.5极差　1.2 1.815.5 由表1可知,温度是影响反应的主要因素,反应时间次之.因此,以乙酸乙酯为溶剂,该合成实验的最优条件是:nEG BC∶n DTDA=1∶2.1,反应时间10h,反应温度77℃.为检验该条件的可靠性,进行3次平行实验,产物的平均产率达82%,说明最优条件可靠.同样,用正交实验确定了EG BC与D T TA反应的最优实验条件为:nEG BC∶nD TTA=1∶2.1,反应时间10h,反应温度77℃,产率78%;EG BC与D TCA反应的最优实验条件为:nEG BC∶n DTCA=1∶2.1,反应时间为12h,反应温度77℃,产率85%.2.2　产物的表征图2为合成产物的红外(IR)光谱图.3种表面活性剂在1746cm-1处有强的吸收峰,对应于C O双键的伸缩振动,说明产物中含有羰基.通常脂肪键的νC O约在1735cm-1处,向高频区的图2　3种G emini表面活性剂(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)红外光谱061第2期高志农等:含酯基季铵盐G emini表面活性剂的合成及表面活性位移是由于间隔的季铵盐阳离子具有强的吸电子效应而使羰基伸缩振动吸收频率增高造成的.2923,2851cm-1两处吸收峰为强的亚甲基伸缩振动峰.此外,1467cm-1处的吸收峰对应于C—H键面内弯曲振动,1188cm-1左右的强吸收峰对应于C—O键伸缩振动,而721cm-1处吸收峰则为长链亚甲基的面内摇摆振动峰. Gemini表面活性剂Ⅰ的1H NMR(300M Hz,CDCl3,化学位移)谱图数据:5.460(s,4H),4.483(s,4H),3.795(s,4H),3.541(s,12H),1.771(s,4H),1.345～1.251(t,36H),0.902～0.858(t,6H);快原子轰击质谱数据(m/z):605(M-Cl-),555(M-Cl--CH3Cl),298(C12H25(C H3)2N+CH2COOCH CH2),129((CH3)2N+CH2COOCH CH2);元素分析数据(括号中为理论值,%):C63.70(63.62),H11.05(10.99),N4.42(4.36).Gemini表面活性剂Ⅱ的1H NMR(300M Hz,CDCl3,化学位移)谱图数据:5.510(s,4H),4.474(s,4H),3.810(s,4H),3.549(s,12H),1.781(s,4H),1.385～1.258(t,44H),0.907～0.867(t,6H);快原子轰击质谱数据(m/z):633(M-C2H5Cl),605(M-C2H5Cl-C2H5・),505(M-C2H5Cl-CH3Cl-C2H5・),298(C12H25(CH3)2N+CH2COOCH CH2),129((CH3)2N+CH2COOCH CH2);元素分析数据(括号中为理论值,%):C65.45(65.39),H11.33(11.26),N4.05(4.01).Gemini表面活性剂Ⅲ的1H NMR(300M Hz,CDCl3,化学位移)谱图数据:5.423(s,4H),4.464(s,4H),3.774(s,4H),3.524(s,12H),1.762(s,4H),1.338～1.244(t,52H),0.874(t,6H);快原子轰击质谱数据(m/z):689(M-C2H5Cl),298(C12H25(CH3)2N+CH2COOCH CH2),129((CH3)2N+CH2COOCH CH2);元素分析数据(括号中为理论值,%):C66.99(66.90),H11.53(11.50),N3.74(3.72).2.3　产物的表面活性由15℃时测得的3种Gemini表面活性剂的表面张力随对数浓度的变化曲线(图3),得到临界胶束浓度ccmc及相对应的表面张力γcmc(见表2).结果显示,与传统的单基季铵盐(如十二烷基三甲基氯化铵D TAC)表面活性剂相比,其ccmc值要低2～3个数量级,因为季铵盐Gemini表面活性剂的两个离子头基通过连接基团的连接而使两个表面活性剂单体离子紧密连接,增强了碳氢链间的疏水结合力,从而大大提高了Gemini表面活性剂的表面活性.由图3可知,Gemini表面活性剂随着疏水链的增长,ccmc有逐渐减小的趋势.在表面活性剂同系物中,随着疏水基碳链的增长,胶团聚集数增加,更容易大量形成胶团,使得临界胶束浓度变小.同时,以柔性的酯基(—C H2COOC H2C H2OOCC H2—)作为连接基团,生成聚集体的倾向较刚性连接基团更强[11],所以表面张力表现出比较快的降低速率.但与传统的单季铵盐表面活性剂相比(见表2),它们在c cmc值时的表面张力变化不大.图3　3种G emni表面活性剂的γ2lg c曲线(15℃)表2　3种G emni表面活性剂和DTAC的表面性能数据化合物c cmc/mol・L-1γcmc/mN・m-1Г/106mol・m-2A/nm2 GeminiⅠ 1.62×10-536.4 1.08 1.53 GeminiⅡ 1.38×10-538.5 1.03 1.61 GeminiⅢ 1.28×10-541.2 1.21 1.37D TAC[12] 1.20×10-239.03　结　论①以氯乙酰氯、乙二醇、长链叔胺为原料,合成了以易于降解的酯基为连接基团的季铵盐Gemini 表面活性剂,实验条件简单,反应容易进行,产率比较高;②通过正交实验法,获得了3种产物各自的最优化合成条件;③产物易溶于水,ccmc值比传统单基季铵盐低2～3个数量级,具有优良的表面活性,有望成为一种具有良好应用前景的Gemini表面活性剂.参考文献:[1]　Bunton C A.Catalysis of Nucleophili Substitutions byMicelles of Dicationic Detergents[J].J Org Chem, 1971,36(16):234622350.161武汉大学学报(理学版)第52卷[2]　Menger F M,Littan C A.Gemini Surfactants:Syn2thesis and Properties[J].J A m Chem S oc,1991,113(4):145121452.[3]　Rosen M J.G eminis:A New G eneration of Surfac2tants[J].Chemtech,1993,23(3):30233.[4]　Zhu Y P,Araki M,Yusaku K,et al.Double2ChainSurfactants with Two Carbonylate Group s and TheirRelation to Similar Double2Chain Compounds[J].JColloi d I nterf ace S ci,1993,158(1):40245.[5]　Reiko O,Ivan H.Aggregation Properties and MixingBehavior of Hydrocarbon,Fluorocarbon,and HylbridHydrocarbon Fluorocarbon Cationic Dimeric Surfac2 tants[J].L angm ui r,2000,16(25):975929769.[6]　赵剑曦.新一代表面活剂:Geminis[J].化学进展,1999,11(4):3482357.Zhao Jianxi.A New G eneration of Surfactants:Gemini[J].Prog ress in Chemist ry,1999,11(4):3482357(Ch).[7]　池田功,崔正刚.新型Gemini阳离子表面活性剂的合成与性能(3)[J].日用化学工业,2001,31(5):28231.Sao Ikeda,Cui Zhenggang.Synthesis and Properties of novel G emini Cationic Surfants(3)[J].China S ur2f actant Detergent and Cosmetics,2001,31(5):28231(Ch).[8]　廖白霞,李玉泉,李银奎.乙二醇及聚乙二醇的脂化反应研究[J].高分子学报,1992,2(1):34241.Liao Baixia,Li Yuquan,Li Y inkui.Synthesis ofAlpha2Chloroacetates of Ethylene G lycol and Its Oli2 gomers[J].A cta Pol y merica S inica,1992,2(1):342 41(Ch).[9]　Robert C W,Melvin J A.CRC H andbook of Chemis2t ry and Physics[M].Boca Raton,Florida:ChemicalRubber Publishing Company,1989,C272.[10]段　明,胡星琪,左小玲,等.含酰胺基阳离子表面活性剂的合成[J].应用化学,2004,21(5):5382540.Duan Ming,Hu Xingqi,Zuo Xiaoling,et al.Synthesis of a Cationic G emini Surfactant with Amide Group[J].Chinese J oural of A p plied Chemist ry,2004,21(5):5382540(Ch).[11]Rosen M J,Song L D.Dynamic Surface Tension of A2queous Surfactant Solutions.8.Effect of Spacer on Dy2 namic Properties of G emini Surfactant Solutions[J].J ournal of Colloi d and I nterf ace Science,1996,179(1):2612268.[12]Zhu Y P,Isihara K,Masuyama A,et al.Preparationand Properties of Double Chain Bis(Quaternary Am2 monium)Compounds[J].Yukagaku,1993,42(3): 1612167.Synthesis and Property of Biqu aternaryammonium S altSurfactants with Ester BondG AO Zhinong,LΒBo,WEI Junchao(College of Chemistry and Molecular Sciences,Wuhan University,Wuhan430072,Hubei,China) Abstract:A series of biquaternaryammonium salt surfactant s wit h ester bond were synt hesized using chloroacetylchloride,et hyleneglycol and N,N2Dimet hyldodecylamine(or N,N2Dimet hyltet radecylamine, N,N2Dimet hycetylamine).The optimum reaction conditions were obtained via ort hogonal experiment s. The p roduct s were characterized by IR,1H NMR,MS,element analysis,and t heir surface properties were investigated.Their c cmc values were1.62×10-5,1.38×10-5,1.28×10-5mol/L,andγcmc values were 36.4,38.5,41.2mN・m-1(R:C12H25,C14H29,C16H33),respectively.K ey w ords:Gemini surfactant s;quaternaryammonium salt;synt hesis;chloroacetyl chloride261。