雙十四烷基雙磺基甜菜堿表面活性劑合成

孫裔磊

（河北省秦皇島市紫竹藥業(yè)有限公司，河北秦皇島066004）

雙十四烷基雙磺基甜菜堿表面活性劑合成

孫裔磊

（河北省秦皇島市紫竹藥業(yè)有限公司，河北秦皇島066004）

磺基甜菜堿分子結(jié)構(gòu)中具有強(qiáng)酸根基團(tuán),是典型陰離子性和陽(yáng)離子性極性集于一身季胺內(nèi)鹽型兩性表面活性劑。磺基甜菜堿具有耐酸堿、鈣皂分散性強(qiáng)、毒性低，化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；因而日益受到人們的重視,在日用化工及其它行業(yè)中的應(yīng)用前景看好。本文主要介紹一種新型表面活性劑—雙十四烷基雙磺基甜菜堿的合成工藝條件?？疾旆磻?yīng)時(shí)間、溫度等工藝條件對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物收率的影響。并通過(guò)紅外光譜圖驗(yàn)證了產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。通過(guò)優(yōu)化工藝條件，在125℃反應(yīng)16h甜菜堿的收率達(dá)到95.8%。

甜菜堿；兩性表面活性劑；雙十四烷基雙磺基甜菜堿

甜菜堿是一類多功能兩性表面活性劑，因其低刺激性、去污效果好、泡沫細(xì)膩豐富且增稠、穩(wěn)泡性良好，而廣泛應(yīng)用于化工產(chǎn)品中。近年來(lái)國(guó)外甜菜堿兩性表面活性劑得到迅猛發(fā)展，其增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)大于其它類型的表面活性劑。已被應(yīng)用于日用化工、油田驅(qū)油等領(lǐng)域，通過(guò)開發(fā)和推廣應(yīng)用，在農(nóng)藥、皮革、紡織、乳膠及制備助劑等方面也將得到廣泛應(yīng)用。

本文探索了由雙磺內(nèi)酯合成雙十四烷基雙磺基甜菜堿的反應(yīng)工藝條件。這種由聯(lián)結(jié)基團(tuán)連接的具有兩個(gè)疏水“尾巴”（磺基鏈）的特殊結(jié)構(gòu)，將在應(yīng)用上具有其它兩性表面活性劑所不具有的性能。（1）可控制聯(lián)結(jié)基團(tuán)和疏水尾巴，達(dá)到組裝模板的目的。因而可作為模板合成具有特殊結(jié)構(gòu)需要的材料。（2）兩個(gè)離子頭基由基團(tuán)靠化學(xué)鍵而連接，由此導(dǎo)致兩個(gè)表面活性劑單體離子連接相當(dāng)緊密，致使其碳?xì)溟g更容易產(chǎn)生強(qiáng)相互作用，即加強(qiáng)了碳?xì)溟g疏水結(jié)合力，而且離子頭基間的排斥傾向受致于化學(xué)鍵力而被大大削弱，這就使其具有高表面活性的根本原因。另一方面，兩個(gè)離子頭基間的化學(xué)鍵聯(lián)接不破壞其親水性，從而為高表面活性的孿體兩性表面活性劑的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

甲醛（HCHO）、甲酸（HCOOH）、無(wú)水乙醇（CH3CH2OH）、十四胺（C14H31N）工業(yè)級(jí)、氫氧化鈉（NaOH）、氯化亞砜（SOCl）2、甲苯（C6H5CH3）、甲醇鈉（CH3ONa）均為分析級(jí)，季戊四醇（C5H12O）4工業(yè)級(jí)（87.0%）。

1.2 產(chǎn)物制備

1.2.1 十四烷基叔胺制備在裝有溫度計(jì)、球形冷凝管、電動(dòng)攪拌器的三口燒瓶中加入無(wú)水乙醇和十四胺，開始加熱攪拌使其溶解，溫度控制在45℃左右，然后降溫至30℃時(shí)加入甲酸溶液并升溫在45℃左右時(shí)加入甲醛，升高溫度至75℃，回流2h，之后用30%NaOH中和至pH值為10～13，最后將反應(yīng)物倒入分液漏斗中靜置，分去水層，得到二甲基十四烷基叔胺的粗產(chǎn)品。

1.2.2 中間體雙磺內(nèi)酯制備在燒瓶中加入1mol季戊四醇，40℃時(shí)加入300g甲苯溶液，然后降溫至30℃，滴加SOCl22mol。逸出的HCl氣體堿液吸收，至反應(yīng)不再發(fā)生為止。反應(yīng)完成后，減壓蒸餾除去溶劑甲苯，將產(chǎn)物真空干燥，稱重。

1.2.3 雙十四烷基雙磺基甜菜堿制備將1mol十四烷基叔胺和0.5mol雙磺基內(nèi)酯加入三口燒瓶中，加入甲醇鈉作為催化劑，升溫到125℃回流，至游離胺的含量基本不變。

1.3 產(chǎn)物紅外表征

采用ThenmoNicolet IR200紅外分光光度計(jì)（壓片），分別測(cè)定比磺內(nèi)酯和雙十四烷基雙磺基甜菜堿。

圖1 雙十四烷基雙磺基甜菜堿的紅外譜圖Fig.1 IR of ditetradecyl sulphobetaine

2 結(jié)果與結(jié)論

2.1 反應(yīng)溫度對(duì)立物收率的影響

在原料配比固定的情況下，控制加料溫度35℃，隨著反應(yīng)溫度的升高，雙十四烷基雙磺基甜菜堿的收率逐漸增大。產(chǎn)物收率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系見圖2。

圖2 溫度與收率關(guān)系圖Fig.2 The diagram of temperature and yield

由圖2可看出，反應(yīng)溫度達(dá)到125℃時(shí)，收率最高。而反應(yīng)溫度繼續(xù)升高，它的收率反而下降。可能原因是溫高使得產(chǎn)物揮發(fā)，從而降低反應(yīng)收率；而溫度過(guò)低，是由于反應(yīng)速率降低，產(chǎn)率下降。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物收率的影響

在原料配比固定的情況下，控制加料溫度35℃，反應(yīng)溫度為125℃，只改變反應(yīng)時(shí)間，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)于產(chǎn)物收率的影響。產(chǎn)物收率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系見圖3。

圖3 時(shí)間與收率關(guān)系圖Fig.3 The diagram of time and yield

由圖3可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，雙十四烷基雙磺基甜菜堿收率逐漸增大，但反應(yīng)時(shí)間16以后，收率增加緩慢。在綜合考慮下，反應(yīng)時(shí)間16h較為適宜，此時(shí)游離胺含量為4.2%，產(chǎn)物收率95.8%。

2.3 紅外譜圖分析

從圖1中間體的IR中可知：3000～3500cm-1（O-H），2700～3000cm-1（C-CH2），1230～1170cm-1（S=O伸展振動(dòng)），1000～1100cm-1(C-O)的存在，從而證明被檢物中含有磺內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)。圖2產(chǎn)物IR：3000～3500cm-1（O-H），2700～3000cm-1（C-CH3，N-CH3，C-CH2，N-CH2），1230～1170cm-1（S=O），進(jìn)一步證明本試驗(yàn)合成了雙十四烷基雙磺基甜菜堿。同時(shí)也說(shuō)明所制得中間體含有少量的雜質(zhì)（單十四烷基磺基甜菜堿）。

3 結(jié)論

通過(guò)本次探索合成實(shí)驗(yàn)，初步得到以下結(jié)論：

（1）在合成雙磺內(nèi)酯時(shí)，溶劑甲苯加入溫度控制在40℃左右，然后降溫至30℃時(shí)滴加SOCl2，至反應(yīng)不再發(fā)生HCl氣體為止，其轉(zhuǎn)化率高達(dá)91.5%。

（2）在制備雙十四烷基雙磺基甜菜堿，最佳反應(yīng)時(shí)間為16h，轉(zhuǎn)化率達(dá)95.8%。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)其轉(zhuǎn)化率僅有緩慢提高，經(jīng)濟(jì)上趨于不利。

（3）雙磺基甜菜堿兩性表面活性劑的合成簡(jiǎn)單，原料易得，成本較其它類型的兩性表面活性劑低，有廣闊應(yīng)用前景。

［1］朱桂花，楊高文，陳曉光.枸杞半成品飲料中甜菜堿含量的測(cè)定［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，1998，10（4）：433-435.

［2］夏紀(jì)鼎，倪永全.表面活性劑和洗滌劑化學(xué)與工藝學(xué)［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1997.

［3］奚美.十八烷基（2-亞硫酸）乙基二甲基銨的合成［J］.南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，22（4）：357-363.

Synthesis of ditetradecyl sulphobetaine surfactan t

SUN Yi-lei
（Zizhu Pharmaceutical Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066004,China）

s：The sulphobetaine has structure of strong acid groupswhich were tipical anion and cation amphosurfactant.It has advantages of acid and alkali resistant,better lime soap dispersing,hypotoxicity and good chem ical stability.It has bright future in daily chemicals and other industries.A synthetic process for a new kind of surfactant:ditetradecyl sulphobetaine.The effects of reaction time,temperature on yield were investigated.The structurewas detected by IR.The optimal conditionswere 125℃,16h,the yield was 95.8%.

betaine；ampho-surfactant；ditetradecyl sulphobetaine

TE39

A

1002-1124（2014）07-0067-03

2014-04-30

孫裔磊（1986-），女，漢族，助理工程師，2009年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，本科，現(xiàn)從事藥劑檢測(cè)及新型表面活性劑開發(fā)。