表面活性剂两性表面活性剂
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两性离子型表面活性剂
1双性离子型表面活性剂双性离子型表面活性剂（即zwitterionic surfactants）是一种具有特殊结构、既有正电聚合，又有负电复制物的表面活性剂。
在液态状态下，双性离子型表面活性剂可以将形式为离子的阴离子和阳离子的离子交互作用，由此形成具有双重结构的双链表面活性剂。
它不仅具有极好的表面活性特性，而且具有良好的稳定性、环境友好性和降解特性。
2双性离子型表面活性剂的结构双性离子型表面活性剂是由离子性末端基团、非离子性核心基团和中间基团三部分构成的X-Y(X:离子性末端基团，Y：非离子性核心基团)及X-Z(X离子性末端基团，Z：中间非离子性基团)的衍生物，它的结构形式有很多，其中X可以表示含有羧基、磷酸配体或硝基基团，Y可以表示经了高级氧加成和脱水重构等各种微分反应后形成的各种基团，还可以表示未经高级氧化过程和脱水重构过程所构成的各种基团，Z可以表示H、底物或含有羧基的杂环基团等。
3双性离子型表面活性剂的分类双性离子型表面活性剂分为：有机磷型表面活性剂、有机硫型表面活性剂和有机氯型表面活性剂。
（1）有机磷型表面活性剂主要以磷及其衍生物为活性基团，如乙基磷酸（PEG）、化磷酸酯类表面活性剂，以及各种醚醚醚酰磷类表面活性剂等。
（2）有机硫型表面活性剂主要以含有硫基类通过加强环系表面活性剂，如醚硫酸酯表面活性剂、萘硫酸酯表面活性剂、双甲氧基硫醚表面活性剂等。
（3）有机氯型表面活性剂主要以含有氯或三氟乙酸酯位结构、以氨基酸衍生物组成的双链结构以及具有穿孔性双链氯烃类等构成，如氯化烷基磺酸钠表面活性剂、氯烷基氯化基磺酸钠表面活性剂等。
4双性离子型表面活性剂的特点双性离子型表面活性剂具有很高的表面活性能力，具有很好的水溶性能，对于水和油的分离效果很好，运用极广泛。
而且，它极易在水溶液中被氧化水解，无毒易降解，节省能源，清洁环境。
此外，双性离子型表面活性剂具有良好的稳定性和安全性，在稳定高原温度处理也能持续稳定使用，不易爆破或燃烧、不会凝结成固体。
阳离子、两性离子、非离子表面活性剂
②具有良好的抗静电作用 当阳离子表面活性剂吸附吸在纤维表面，形成一定向 吸附膜后，中和了纤维表面的负电荷，减少了因摩擦产生 的自由电子，因而，具有良好的抗静电作用；
③杀菌作用显著
很稀的溶液（1/10000-1/100000）即有杀菌效果，这是 由于细菌被强力吸附后，阻止了细菌的呼吸作用和糖解作用 所致
如十二烷基三甲基氯化铵（防粘剂DT或 1231），合成如下：
C12H25N(CH3)3 Cl C12H25
3 3
C12H25NH2 + 3 CH3Cl C12H25N(CH3)2 + CH3Cl
. N(CH ) .Cl
代表产品： 十二烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂1231）； 十八烷基三甲基氯化铵（阳离子表面活性剂1831）； 十六烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂1631）。
4.具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解质， 甚至在海水中也可以有效地使用。
5.对植物纤维有益的柔软平滑性和抗静电 性。
6.具有良好的乳化性和分散性。
7.可以吸附在带有负电荷或正电荷的物 质表面上，而不产生憎水薄层，因此 有很好的润湿性和发泡性。 8.具有一定的杀菌性和抑霉性。 9.有良好的生物降解性。
表面活性剂的发展现状
2009年阴离子型表面活性剂产量占比仍 为最大，为56％；非离子表面活性剂， 占35%；阳离子和两性离子表面活性剂 合占10%。
（二）、山梨醇及失水山梨醇的脂肪酸酯
1. span 失水山梨醇脂肪酸酯也称山梨醇酐烷基酯， 商品名为司盘(span)。山梨醇可由葡萄糖 加氢制得，是具有六个羟基的多元醇。由 于分子中没有醛基，所以对热和氧稳定。 与脂肪酸反应不会分解或着色。
失水山梨醇酯不溶于水，很少单 独使用，但与其它水溶性表面活性 剂复配，具有良好的乳化力，尤其 与失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚 （Ｔｗｅｅｎ）复配பைடு நூலகம்为有效。
两性表面活性剂
17.09.2019
表面活性剂化学
21
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N+ (C H2)n O S O3
CH 3
N=2-3
17.09.2019
表面活性剂化学
22
1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3
HSO3Cl，2NaOH
R N +Cl(CH2)nOH
CH 3
CH 3
R N+ (C H2)n O S O3
17.09.2019
表面活性剂化学
14
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
17.09.2019
表面活性剂化学
15
1 氯乙酸钠法
叔胺 + 氯乙酸钠
17.09.2019
表面活性剂化学
16
2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸 6 不饱和羧酸与叔胺
17.09.2019
表面活性剂化学
28
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠 R - NH2 + ClCH2COONa
NaOH R – N+H – CH2 – COO - Na
17.09.2019
表面活性剂化学
29
6.4 两性表面活性剂的应用
6.4.1 洗涤剂及香波组分 6.4.2 杀菌剂 6.4.3 纤维柔软剂 6.4.4 缩绒剂 6.4.5 抗静电剂
17.09.2019
表面活性剂化学
35
5 “八重美白” 的诱惑
最近有的电视广告在不停地播出几分钟就能让人 看到肤色神奇变白的产品：
两性表面活性剂_一_两性表面活性剂概述
在高 于克 拉夫 特 点的 温 度条 件 下使 用 才能 发挥 效 用[ 6] 。表 3 列出一些典型两性表面活性剂的克拉夫特 点。
表 3 一些两性表面活性剂的克拉夫特点
两性表面活性剂
KP
CH 3
C16H33 N Ý CH2COO ß
17
CH 3
O
CH3
C15H31C NHCH2CH 2CH2N Ý CH2CO O ß
子型式, 即阳离子型, 两性离子型和阴离 子型之间转 则显示出另外两种不同的离子变换特征, 例如对羧基
换, 这是含弱碱性 N 原子的两性表面活性剂的显著特 甜菜碱而言:
CH3 R N+ COOHCl-
CH3
CH 3
HCl R N+ CH2CO O- NaOH R N + CH2COO- N a+
CH3
在外界电场, 以阴离子形式存在的两性表面活性 界提供质子来抑制负电荷中心的解离, 使正负电荷中
剂会向阳极迁移, 以阳离子形式存在的两性表面活性 心达到平衡; 反之亦然。除了正、负电荷中心的强度是
剂则将向阴极迁移, 而以内盐形式存在的两性表面活 性剂在外界电场中不会向两极迁移, 此条件下的溶液 的 pH 值就被称作两性表面活性剂的等电点( pl) 。由
OH
参考文献:
[ 1] 方云. 两性表面活性剂的进展[ A] . 93. 日用 化工学术 研讨会文 集
[ C] . 无锡: 1993.
[ 2] 方云. 两性表面活性剂的开发和应用[A] . 化工部工业表面活性 剂
信息中心, 工业表面活性剂技术经济文集( 2) [ C ] . 大连: 大连出 版
社, 1996. 96- 106.
CH3
表面活性剂的分类方法
表面活性剂的分类方法表面活性剂的分类方法有以下几种：1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性；2、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂；3、按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，分子量在103~104者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
在这些分类方法中常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。
1、阴离子表面活性剂阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。
它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%属于这一类2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
如图所示，其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。
阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。
而阴离子表面活性剂水溶液，一般为中性或碱性，与前者正好相反。
这是因为在中和时，各自的酸碱强度不同而造成的。
3、两性表面活性剂广义地说，所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。
然而，通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。
换言之，单就两性表面活性剂结构来讲，在憎水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-)，是两者结合在一起的表面活性剂甜菜碱型表面活性剂两性表面活性剂主要由氨基酸型和甜菜碱型两类其中的甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多去污力好。
可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。
即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可使用。
4、非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团成。
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
12 两性表面活性剂
( C3H6O )n H ( C3H6O )n H
CH2O ( C2H4O ) m
CP5 其它类型的表面活性剂
此外，还可用带有环氧官能团有机的硅化合
物与HO-PE桥连，可制得含硅共聚醚类。例如：
CH3 C2H5O Si CH3 C2H5O C3H6 OCH2CH CH3 Si CH3 O C3H6 CH2
（三）主要性能及用途 1、性能：——P17（划书） 生产制造成本较高，具有良好的表面活性、泡沫、渗透、抗静电、 抗菌和织物柔软性能，对皮肤温和、刺激性小，毒性极低，具有良好 的杀菌作用，与其他类型表面活性剂配伍性好，一般与其他类型表面 活性剂配合使用。 CH2 2、用途——P17 （划书） （四）典型产品 N CH2 1、咪唑啉型 （1）一般结构
CP5 其它类型的表面活性剂
含硼表面活性剂的沸点一般都很高；不挥发，高
温下极稳定，但能水解。与单甘油酯和酸性硼酸烷基甘
油酯相比，具有优良的表面活性。抗菌性试验表明，有
机硼表面活性剂具有很好的抗菌性，其抗菌性的强弱不 仅取决于硼的含量，还与表面活性剂的结构密切相关。 半极性有机硼表面活性剂不但具有抗菌性，而且毒性低， 如液体硼酸双甘酯单棕榈酸酯的大白鼠口服量达
R C +N CH2CH2OH
其中：R为C7~C17饱和或不饱和烃 （2）一般性能及用途 性质温和，对皮肤和眼睛的刺激性小，并有良好的发泡力。广泛应用 于婴儿浴用香波和低刺激性香波中，也用于化妆品和清洁剂制造，纤维的 柔软剂和抗静电剂。
2、甜菜碱型 （1）一般结构：
R
CH3 N
+
CH2COO
-
CH3
油溶性有机硼表面活性剂是一种半极性化合 物，其分子结构通式为：
第6章_两性表面活性剂
叔胺 + 氯乙基磺酸 盐
2019/7/24
表面活性剂化学
12
叔胺
+ NaHSO4 + 环氧氯丙
2019/7/24
表面活性剂化学
13
叔胺 + 磺酸环内酯
2019/7/24
表面活性剂化学
14
叔胺 + 氯代丙烯 + NaHSO4
2019/7/24
表面活性剂化学
15
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N + ( C H 2)n O S O 3
7
2 临界胶束浓度与pH的关系
阳离子 pH变大，cmc减小 阴离子
3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
4 pH对基质上的吸附量及杀菌性的影响
pH
pI
5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系
碳链越长，表面活性越高，cmc越小
6去污力 烷基链为12-16个碳原子去污效果最佳。
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R - NH2 + CH2=CHCN
R – N+H – CH2CH2 – CN
NaOH
R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2019/7/24
表面活性剂化学
21
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠 R - NH2 + ClCH2COONa
R – N+H – CH2 – COO - Na
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CH 3
N=2-3
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表面活性剂化学
16
1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH3
HSO3Cl，2NaOH
两性表面活性剂..
2、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱：因结 构中同时带有羟基的阴离子和阳离子基团， 不仅具有两性表面活性剂的所有优点，还具 有耐高浓度酸、碱盐，良好的乳化性、分散 性和抗静电性，以及具有杀菌、抑霉性和粘 弹性等，是恶性循环能优异的表面活性剂。 已可以广泛应用于日用化工、油田驱油、压 裂、酸化等多个领域。
»HLB=3~8 可作为W/O型乳化剂 HLB=7~9 可作为润湿剂 HLB=8~18 可作为O/W型乳化剂 HLB=15以上 可作为增溶剂
• 甜菜碱型
• 1、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱：一种两性离子表 面活性剂，在酸性及碱性条件下均具有优良的稳 定性，分别呈现阳和阴离子性，常与阴、阳离子 和非离子表面活性剂并用，其配伍性能良好。无 毒，刺激性小，易溶于水，对酸碱稳定，泡沫多， 去污力强，具有优良的增稠性、柔软性、杀菌性、 抗静电性、抗硬水性。能显著提高洗涤类产品的 柔软、调理和低温稳定性。
十二烷基甜菜碱
• 实验原理：烷基甜菜碱，即N-烷基-N，N-二甲基 甜菜碱，是一种羧酸盐型两性离子表面活性剂， 其结构式为: • CH3 • | • R—N+ —CH2COO— • | • CH3 • 从十二烷基胺开始，与甲醛和甲酸发生还 原胺基化反应（
Leuckart反应），生成二甲基十二烷基按， 后者再与氯乙酸那进行季铵化反应，生成产 物十二烷基甜菜碱。 n-C12H25NH2+2CH2O+2HCOOHnC12H25N(CH3)2+2CO2+2H2O n-C12H25N(CH3)2+ClCH2COONanC12H25N+(CH3)2CHCOO—+NaCl
HLB值的概念
• 亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance，HLB)是表面活性剂分子中亲水 和亲油基团对油或水的综合亲合力。 • 数值范围：HLB值范围为0~40，其中非离 子表面活性剂HLB值范围为0~20。 • HLB 值愈大，亲水性愈强； HLB 值愈小， 亲油性愈强。
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CH2COOH
2－十七烷基－1－羟乙基－1－羧甲基－2－咪唑啉
2-heptadecyl-1-hydroxyethyl-1-carboxymethyl-2-imidazoline
• 制备
咪唑啉型两性表面活性剂的合成一般分两步进行： 首先，脂肪酸与多胺（如β－羟乙基乙二胺）反应 失水生成咪唑啉环：
其次，咪唑啉环在碱性条件下与氯乙酸钠反应而得 到最终产品：
咪唑啉型(Imidazoline)两性表面活性剂
• 命名与结构
含脂肪烃咪唑啉的羧基两性表面活性剂已占其中的一大类
咪唑结构： N
2－咪唑啉：
4 3N
5
N
3－咪唑啉：3N 4 5
2
NH 1
NH
21
4－咪唑啉：
34 HN
5
NH 21
其命名主要看双键的位置。
代表产品结构及名称：
N
C17H35
N CH2CH2OH
叔胺与氯乙酸甲酯反应：
R3N + ClCH2COOCH3
[R3NCH2COOCH3]+Cl－
NaOH R3N+CH2COO－ + CH3OH + NaCl
反应先在甲醇中回流，反应结束后冷却，缓慢加入 95％的NaOH，控制温度在45～50℃，反应1h，再回流 皂化3h，冷却除NaCl。
• 羧基化反应
羧基化反应所用阴离子羧基化试剂有：氯乙酸钠、 甲基丙烯酸酯、丙烯酸、1,3丙磺内酯、2-羟基-1,3-丙磺 内酯等。常用的是氯乙酸钠 （ClCH2COONa）。
用氯乙酸钠羧基化时可用氢氧化钠为催化剂，在 60～100℃下进行反应，但这时易水解，得到直链仲酰 胺化合物。同时用氯乙酸钠羧基化的产物含盐（NaCl） 量很高。
水解过程：
H+ δ－
N
NaOH H N
R δ+ HO－
N CH2CH2OH
R O
1,2断裂 RC NCH2CH2NHCH2CH2OH
OH
仲酰胺
N
H
CH2CH2OH
2,3断裂
CH2CH2NH2 RC N CH2CH2OH
叔酰胺
O
水解首先生成不稳定的叔酰胺，再重排成热稳定性 好的仲酰胺，所以主要以仲酰胺为主。
3.5两性表面活性剂 ( Amphoteric S. )
• 定义
溶于水后，在同一分子中同时存在阳离子基团和阴 离子基团的表面活性剂。
这里的阳离子基团又称为碱性基，主要有胺基、氨 基和季铵基。
这里的阴离子基团又称为酸性基，主要有羧基、磺 酸基和磷酸基。
• 两性表面活性剂的性质
两性离子呈现的离子性视溶液的pH值而定：
两性表面活性剂发展迅速，但其产量不大，主要是 制备有一定难度，成本较高。
• 分类
根据亲水基上阳离子和阴离子组分的相对强度和位 置，可分为以下4种基本类型：
阴影部分是等电点区， 与阴、阳离子的强弱有关。
按照分子结构，可以分成以下几大类：
• 咪唑啉型 • 甜菜碱型 • 氨基酸型 • 卵磷脂型 • 淀粉、蛋白质衍生物等
羧基咪唑啉广泛使用于硬表面及软物料的清洁剂
咪唑啉型也常用作织物柔软剂及纺织纤维加工助 剂，此时2－位上的烷基链要长一些，以增强对纤维的 亲合能力。其它也用于抗e)两性表面活性剂
• 概述
甜菜碱早期是从甜菜中提前出来的天然含氮化合物，
其化学名称为三甲基乙酸铵或三甲基铵代乙酸酯（盐），
①H2SO4 ②NaOH
N R
N CH2CHCH2SO3Na OSO3Na
• 咪唑啉型的性能和应用
由于咪唑啉型两性表面活性剂无毒、性能柔和无 刺激，常用于香波、浴液及其他化妆品、调理剂中。
调制柔和香波时一般用两性、阴离子、非离子表 面活性剂复配以满足高粘度、高泡、低刺激。
抗菌性香波主要含有单羧基甲基化的咪唑啉衍生 物及氧化胺表面活性剂。可抗革兰氏阳性、阴性细菌、 真菌等。
• 咪唑啉环的生成
缩合反应在不锈钢反应器中进行。操作时先将脂肪 酸和胺放入反应器中，减压加热，共沸带水，并通氮气 吹去系统内空气。然后加热至180～200℃，压力维持在 6.7KPa，务必使2mol水除尽（可通过红外在线检测，酰 胺峰：1560cm-1和1638cm-1；咪唑啉环：1600cm-1）。然 后在真空下冷却，得到产物为黑褐色液体，其含量在65 ％～97％。
N R
N CH2CHCH2SO3Na OH
N R
N CH2CHCH2SO3Na OSO3Na
RCONHCH2CH2NCH2CH2OH CH2CHCH2SO3Na OH
合成：
CH2Cl
O
+ NaHSO3
ClCH2CHCH2SO3Na OH
RCOOH + NH2CH2CH2NH2
N
R
NH
N R
N CH2CHCH2SO3Na OH
无氯化钠杂质的咪唑啉型两性表面活性剂可用无 水丙烯酸或丙烯酸甲酯与2－咪唑啉反应制取：
N C11H23
N CH2CH2OH + CH2 CHCOOCH3
N C11H23
N CH2CH2OCH2CH2COOCH3
此反应产物经皂化后生成两性表面活性剂，甲醇可 从溶液中蒸馏出来。
• 磺化咪唑啉型
一般有以下几种结构：
• 制备
• 羧基甜菜碱
叔胺与氯乙酸钠反应： R3N + ClCH2COO－Na+ 70N～aO8H0R℃3N+CH2COO－ + NaCl
反应分两步进行：首先叔胺与按计量的氯乙酸在含 水有机溶剂中及碱存在下反应，再加入过量5％～10％ 的氯乙酸继续反应。反应生成的盐需冷却除去。为了除 盐有时可不加水而仅用乙醇，或用电渗透法除盐效果更 佳。
结构如下：
CH3
CH3 +
N CH2COO－
CH3
天然甜菜碱本身不具有表面活性，只有当其中一个
CH3被长链烷基取代后才具有表面活性，才是甜菜碱型 表面活性剂。常见的是其中一个甲基被C12H25取代。
• 分类
• 羧基甜菜碱 • 磺基甜菜碱 • 硫酸基甜菜碱 • 锍基甜菜碱 • 含磷甜菜碱
工业上以羧基甜菜碱生产为主。
当pH值低于等电点时，多呈阳离子性； 当pH值高于等电点时，多呈阴离子性； 在等电点时，以内盐形式存在，在水中的溶解度最 小，多呈两性活性。
两性表面活性剂以其独特的多功能著称，除具有良 好的表面活性、去污、乳化、分散、润湿作用外，还具 有下列共同的性能： • 耐硬水、能与电解质共存。 • 可与阴、阳、非离子表面活性剂混配。 • 毒性小、对皮肤的刺激性小。 • 有抗菌性。 • 对硬表面和织物的去污力较好。 • 具有抗静电及织物柔软性能。 • 有等电点。
2－十七烷基－1－羟乙基－1－羧甲基－2－咪唑啉
2-heptadecyl-1-hydroxyethyl-1-carboxymethyl-2-imidazoline
• 制备
咪唑啉型两性表面活性剂的合成一般分两步进行： 首先，脂肪酸与多胺（如β－羟乙基乙二胺）反应 失水生成咪唑啉环：
其次，咪唑啉环在碱性条件下与氯乙酸钠反应而得 到最终产品：
咪唑啉型(Imidazoline)两性表面活性剂
• 命名与结构
含脂肪烃咪唑啉的羧基两性表面活性剂已占其中的一大类
咪唑结构： N
2－咪唑啉：
4 3N
5
N
3－咪唑啉：3N 4 5
2
NH 1
NH
21
4－咪唑啉：
34 HN
5
NH 21
其命名主要看双键的位置。
代表产品结构及名称：
N
C17H35
N CH2CH2OH
叔胺与氯乙酸甲酯反应：
R3N + ClCH2COOCH3
[R3NCH2COOCH3]+Cl－
NaOH R3N+CH2COO－ + CH3OH + NaCl
反应先在甲醇中回流，反应结束后冷却，缓慢加入 95％的NaOH，控制温度在45～50℃，反应1h，再回流 皂化3h，冷却除NaCl。
• 羧基化反应
羧基化反应所用阴离子羧基化试剂有：氯乙酸钠、 甲基丙烯酸酯、丙烯酸、1,3丙磺内酯、2-羟基-1,3-丙磺 内酯等。常用的是氯乙酸钠 （ClCH2COONa）。
用氯乙酸钠羧基化时可用氢氧化钠为催化剂，在 60～100℃下进行反应，但这时易水解，得到直链仲酰 胺化合物。同时用氯乙酸钠羧基化的产物含盐（NaCl） 量很高。
水解过程：
H+ δ－
N
NaOH H N
R δ+ HO－
N CH2CH2OH
R O
1,2断裂 RC NCH2CH2NHCH2CH2OH
OH
仲酰胺
N
H
CH2CH2OH
2,3断裂
CH2CH2NH2 RC N CH2CH2OH
叔酰胺
O
水解首先生成不稳定的叔酰胺，再重排成热稳定性 好的仲酰胺，所以主要以仲酰胺为主。
3.5两性表面活性剂 ( Amphoteric S. )
• 定义
溶于水后，在同一分子中同时存在阳离子基团和阴 离子基团的表面活性剂。
这里的阳离子基团又称为碱性基，主要有胺基、氨 基和季铵基。
这里的阴离子基团又称为酸性基，主要有羧基、磺 酸基和磷酸基。
• 两性表面活性剂的性质
两性离子呈现的离子性视溶液的pH值而定：
两性表面活性剂发展迅速，但其产量不大，主要是 制备有一定难度，成本较高。
• 分类
根据亲水基上阳离子和阴离子组分的相对强度和位 置，可分为以下4种基本类型：
阴影部分是等电点区， 与阴、阳离子的强弱有关。
按照分子结构，可以分成以下几大类：
• 咪唑啉型 • 甜菜碱型 • 氨基酸型 • 卵磷脂型 • 淀粉、蛋白质衍生物等
羧基咪唑啉广泛使用于硬表面及软物料的清洁剂
咪唑啉型也常用作织物柔软剂及纺织纤维加工助 剂，此时2－位上的烷基链要长一些，以增强对纤维的 亲合能力。其它也用于抗e)两性表面活性剂
• 概述
甜菜碱早期是从甜菜中提前出来的天然含氮化合物，
其化学名称为三甲基乙酸铵或三甲基铵代乙酸酯（盐），
①H2SO4 ②NaOH
N R
N CH2CHCH2SO3Na OSO3Na
• 咪唑啉型的性能和应用
由于咪唑啉型两性表面活性剂无毒、性能柔和无 刺激，常用于香波、浴液及其他化妆品、调理剂中。
调制柔和香波时一般用两性、阴离子、非离子表 面活性剂复配以满足高粘度、高泡、低刺激。
抗菌性香波主要含有单羧基甲基化的咪唑啉衍生 物及氧化胺表面活性剂。可抗革兰氏阳性、阴性细菌、 真菌等。
• 咪唑啉环的生成
缩合反应在不锈钢反应器中进行。操作时先将脂肪 酸和胺放入反应器中，减压加热，共沸带水，并通氮气 吹去系统内空气。然后加热至180～200℃，压力维持在 6.7KPa，务必使2mol水除尽（可通过红外在线检测，酰 胺峰：1560cm-1和1638cm-1；咪唑啉环：1600cm-1）。然 后在真空下冷却，得到产物为黑褐色液体，其含量在65 ％～97％。
N R
N CH2CHCH2SO3Na OH
N R
N CH2CHCH2SO3Na OSO3Na
RCONHCH2CH2NCH2CH2OH CH2CHCH2SO3Na OH
合成：
CH2Cl
O
+ NaHSO3
ClCH2CHCH2SO3Na OH
RCOOH + NH2CH2CH2NH2
N
R
NH
N R
N CH2CHCH2SO3Na OH
无氯化钠杂质的咪唑啉型两性表面活性剂可用无 水丙烯酸或丙烯酸甲酯与2－咪唑啉反应制取：
N C11H23
N CH2CH2OH + CH2 CHCOOCH3
N C11H23
N CH2CH2OCH2CH2COOCH3
此反应产物经皂化后生成两性表面活性剂，甲醇可 从溶液中蒸馏出来。
• 磺化咪唑啉型
一般有以下几种结构：
• 制备
• 羧基甜菜碱
叔胺与氯乙酸钠反应： R3N + ClCH2COO－Na+ 70N～aO8H0R℃3N+CH2COO－ + NaCl
反应分两步进行：首先叔胺与按计量的氯乙酸在含 水有机溶剂中及碱存在下反应，再加入过量5％～10％ 的氯乙酸继续反应。反应生成的盐需冷却除去。为了除 盐有时可不加水而仅用乙醇，或用电渗透法除盐效果更 佳。
结构如下：
CH3
CH3 +
N CH2COO－
CH3
天然甜菜碱本身不具有表面活性，只有当其中一个
CH3被长链烷基取代后才具有表面活性，才是甜菜碱型 表面活性剂。常见的是其中一个甲基被C12H25取代。
• 分类
• 羧基甜菜碱 • 磺基甜菜碱 • 硫酸基甜菜碱 • 锍基甜菜碱 • 含磷甜菜碱
工业上以羧基甜菜碱生产为主。
当pH值低于等电点时，多呈阳离子性； 当pH值高于等电点时，多呈阴离子性； 在等电点时，以内盐形式存在，在水中的溶解度最 小，多呈两性活性。
两性表面活性剂以其独特的多功能著称，除具有良 好的表面活性、去污、乳化、分散、润湿作用外，还具 有下列共同的性能： • 耐硬水、能与电解质共存。 • 可与阴、阳、非离子表面活性剂混配。 • 毒性小、对皮肤的刺激性小。 • 有抗菌性。 • 对硬表面和织物的去污力较好。 • 具有抗静电及织物柔软性能。 • 有等电点。