新型吡啶Gemini表面活性劑合成工藝優(yōu)化研究

陳新春

（南京紅太陽生物化學(xué)有限責(zé)任公司，江蘇南京 210047）

新型吡啶Gemini表面活性劑合成工藝優(yōu)化研究

陳新春

（南京紅太陽生物化學(xué)有限責(zé)任公司，江蘇南京 210047）

新型吡啶Gemini表面活性劑中DNA鍵合力良好，且細(xì)胞毒性較低，使得它在基因的轉(zhuǎn)染中具有重要的作用。Gemini表面活性劑的合成條件比較苛刻，其原料價(jià)格比較高，且大部分還僅為實(shí)驗(yàn)階段的產(chǎn)品，距離大規(guī)模的工業(yè)化還存在一段距離，因此，提出了一種新型吡啶Gemini表面活性劑合成工藝優(yōu)化方法，可提高產(chǎn)品的產(chǎn)率，可靠性極高。

吡啶；Gemini活性劑；合成

新型吡啶Gemini表面活性劑存在十分特有的理化性[1]。其在殺菌以及洗滌等方面已經(jīng)獲得了特別廣泛的應(yīng)用[2]。其中，吡啶類Gemini表面活性劑，作為新型陽離子Gemini表面活性劑，因其高效基因轉(zhuǎn)染的作用受到關(guān)注。

Gemini表面活性劑自身有著很多功能，使其在工業(yè)領(lǐng)域備受關(guān)注。尤其是吡啶Gemini表面活性劑相關(guān)研究十分突出，使得新型吡啶Gemini表面活性劑合成工藝的研究變得非常重要。具體過程如下。

1 新型吡啶Gemini表面活性劑合成

文章所提方法過程主要是：通過連接基團(tuán)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)極性頭基的連接，分別把兩條疏水鏈與連接點(diǎn)進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)新型吡啶Gemini表面活性劑合成。通過乙二胺和氯乙酸進(jìn)行反應(yīng)，制成頭基的二乙酸鈉中間體，再利用中間體和月桂酰氯進(jìn)行反應(yīng)，于中間體連接疏水鏈，獲得預(yù)期化合物。反應(yīng)的路線為：

圖1 反應(yīng)路線

依據(jù)上述的反應(yīng)路線，根據(jù)三乙胺、四氫呋喃，把二元醇和POCl3進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生由聚亞甲基作連接基的化合成分，然后和脂肪醇進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生磷酸酯Gemini表面活性劑。Gemini表面活性劑合成方法中，通過三氯氧磷來做磷化劑這一方法，反應(yīng)條件的要求不高，而且合成的步驟簡單，可以保障產(chǎn)率高。

2 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)試劑：氨基吡啶，固體光氣，無水碳酸鈉，二氯甲烷，乙醇、丙酮，1-溴十二烷，其中3-氨基吡啶利用減壓蒸餾進(jìn)行提純，剩余試劑不需進(jìn)行純化，直接使用。

實(shí)驗(yàn)儀器：磁力攪拌器，熔點(diǎn)儀，紅外光譜儀，核磁共振儀，張力儀等。

實(shí)驗(yàn)的過程：中間體合成實(shí)驗(yàn)過程：向250mL四口燒瓶內(nèi)加4.5g（48mmol）的3-氨基吡啶，以及80mL的二氯甲烷，并進(jìn)行持續(xù)攪拌，一直到原料溶解，再向溶液內(nèi)加4mL（28mmol）的三乙胺，于冰浴條件之下持續(xù)攪拌，將溫度降至0～2℃；將2.8g（9.6mmol）的固體光氣溶解在25mL的二氯甲烷中，且將其轉(zhuǎn)至恒壓滴液漏斗內(nèi)，接著在上述的反應(yīng)體系內(nèi)，加入二氯甲烷溶液且大概0.5h滴加完畢，再加熱回流大約反映5h。在反應(yīng)結(jié)束之后，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，去除溶劑二氯甲烷獲得蠟狀的固體，向粗產(chǎn)物內(nèi)加10%碳酸鈉溶液，并對溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)pH至堿性，繼續(xù)攪拌抽濾，用水進(jìn)行清洗若干次，一直到pH呈中性，把最終獲得的固體放在烘箱內(nèi)100℃干燥，獲得白色的粉末狀固體4g，其產(chǎn)率：78%，熔點(diǎn)：225～227℃。

對于吡啶Gemini表面活性劑合成的實(shí)驗(yàn)過程如下：向250mL四口燒瓶內(nèi)加3g（14mmol）合成中間體，再加34.8g（140mmol）的1-溴十二烷進(jìn)行攪拌，于120℃下反映5h，結(jié)束后冷卻到室溫并抽濾，獲得白色固體，進(jìn)行濾液并回收利用，再根據(jù)丙酮反復(fù)地洗滌固體，并減壓抽干，進(jìn)行干燥處理，獲得白色固體4.5g，其產(chǎn)率：90%，熔點(diǎn)：254～255℃。

所得產(chǎn)品的表面活性實(shí)驗(yàn)：產(chǎn)品的溶液要在24h前備好，利用張力儀經(jīng)過懸滴的方式進(jìn)行測量。所有測量都在25℃下完成，利用5min的間隔重復(fù)測量，以確定平衡值，一直到表面的張力讀數(shù)變得穩(wěn)定，并得到臨界膠束的濃度。

經(jīng)由上述中間體和新型吡啶Gemini表面活性劑合成實(shí)驗(yàn)，分別對反應(yīng)時(shí)間與溶劑對中間體的產(chǎn)率影響，3-氨基吡啶和固體光氣摩爾比對合成中間體的產(chǎn)率影響，溶劑與投料對反應(yīng)產(chǎn)率影響方面進(jìn)行分析：

3-氨基吡啶∶固體光氣=5∶1，其反應(yīng)的時(shí)間為3h，4h，5h以及6h，以二氯甲烷以及乙酸乙酯當(dāng)作反映溶劑進(jìn)行加熱回流，對其反應(yīng)時(shí)間以及反應(yīng)溶劑對合成中間體產(chǎn)率影響進(jìn)行考察，可知，反應(yīng)時(shí)間的不斷增長，中間體的產(chǎn)率逐漸提高，不過反應(yīng)時(shí)間為5h與6h時(shí)，中間體的產(chǎn)率相同，因此反應(yīng)時(shí)間選在5h。利用上圖也能夠看出，在相同的時(shí)間中，二氯甲烷與乙酸乙酯在作溶劑時(shí)相比，其反應(yīng)產(chǎn)率更高，這主要是由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，其溫度如果過高，將不利于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)，而二氯甲烷回流反應(yīng)的溫度比較低，所以選擇二氯甲烷當(dāng)作反應(yīng)溶劑。

將二氯甲烷當(dāng)作反應(yīng)溶劑，其固定的反應(yīng)時(shí)間是5h，對投料比對反應(yīng)影響進(jìn)行考察，3-氨基吡啶的用量隨著固體光氣的用量增加而增加，其產(chǎn)率逐漸提升，當(dāng)3-氨基吡啶∶固體光氣=5∶1時(shí)，得到的產(chǎn)率最高為78%，繼續(xù)增大固體光氣用量時(shí)，得到的產(chǎn)率基本不變。所以選擇3-氨基吡啶∶固體光氣=5∶1。

根據(jù)上述所說，中間體的合成比較良好的反應(yīng)條件就是：二氯甲烷當(dāng)作反應(yīng)溶劑，3-氨基吡啶∶固體光氣=5∶1，且反應(yīng)的時(shí)間是5h，這時(shí)候的產(chǎn)率能夠達(dá)到78%，這說明文章所提的優(yōu)化條件是十分可靠的。

固定反應(yīng)時(shí)間是5h，選取無水乙醇以及乙腈、甲苯、溴代十二烷當(dāng)作反應(yīng)溶劑，對投料比對反應(yīng)影響進(jìn)行考察，溴代十二烷的用量不斷增加，其分子間接觸的概率不斷增加，反應(yīng)的產(chǎn)率也不斷增加，特別是溴代十二烷，既當(dāng)作反應(yīng)原料，又當(dāng)作反應(yīng)溶劑的狀況下，這就相當(dāng)于中間體∶溴代十二烷=1∶10，這時(shí)產(chǎn)率高，且在反應(yīng)結(jié)束之后，溶劑不需要提純，能夠直接回收利用。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了文章所提方法的可靠性極高。

3 結(jié)束語

吡啶Gemini表面活性劑于納米材料的制備，在抑制金屬腐蝕和紡織工業(yè)等領(lǐng)域都有著極其廣泛的應(yīng)用。文章對新型吡啶Gemini表面活性劑的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化，對中間體與目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率影響進(jìn)行了分析，獲得了優(yōu)化合成工藝條件。

[1] 王麗艷，閆鐵，秦洪磊，等.酰胺鍵為間隔基的吡啶雙子表面活性劑合成及性能[J].化工進(jìn)展，2015，34（11）：4026-4029.

[2] 向淼淼，宋香華，賈漫珂，等.不同表面活性劑存在下Ga2O3的水熱合成及其光催化性能[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2016，10（5）：2361-2366.

Study on the Synthesis of New Pyridine Gemini Surfactant

Chen Xin-chun

The novel pyridine Gemini surfactant has good DNA binding ability and low cytotoxicity，which makes it play an important role in gene transfection.The synthesis conditions of Gemini surfactants are relatively harsh，and the price of raw materials is relatively high，and most of them are only experimental products.There is still some distance from large-scale industrialization.The paper presents a new type of pyridine Gemini surfactant synthesis process Optimization method，can improve the yield of products，high reliability.

pyridine；Gemini active agent；synthesis

TQ423

A

1003-6490（2017）12-0119-02