一种联接链含苯环的星型松香基三聚表面活性剂的合成及性能

摘要

本发明涉及一种联接链含苯环的星型松香基三聚表面活性剂tris(R‑4)‑ph及其表面活性。该表面活性剂的分子结构如下：本发明给出了这种新型松香基三聚表面活性剂的分子结构与合成方法。该三聚表面活性剂具有很好的溶解性和表面活性，主要合成原料脱氢枞酸来自天然产物松香，具有可再生、可生物降解、来源丰富、结构易于修饰等优点。该表面活性剂的优良性能使其可应用在油田化学品、日用化学品、杀菌剂、抗静电剂和洗涤剂的配方中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种以天然产物松香的衍生物——脱氢枞酸为原料而合成的三聚表面活性剂，特别涉及一种联接链含苯环的松香基星型三聚表面活性剂，属于天然产物表面活性剂的合成与应用领域。

背景技术

近年来，随着社会与现代工业的发展，能源问题和环境污染问题日益严重，绿色化学的概念与原则得到人们的认可与重视，并被应用于化学学科的多个领域。所以寻求天然及绿色的生产原料是化工各行业的目标，表面活性剂行业也不例外。目前对新型表面活性剂原料的选取多考虑自然界中存在的天然产物。松香是一种丰富的可再生林产资源，以松香为原料的产品或深加工产品已广泛应用于橡胶、油墨、涂料、农药、医药、食品、电子等工业和生活的各个领域中；松香还具有可再生、可生物降解、来源丰富、结构易于修饰等优点，符合绿色表面活性剂原料的要求。

低聚表面活性剂因具有较复杂的分子结构，近年来受到了人们的广泛关注。低聚表面活性剂是由联接基通过共价键在其头基及头基附近连接两个或两个以上的双亲基团而形成。目前最常见的低聚表面活性剂是Gemini表面活性剂，而三聚表面活性剂可看作是Gemini表面活性剂在概念上的扩展。由于其结构要素更多，在水溶液中容易发生更为复杂和丰富的自组织行为。而其中的星型结构表在自组装过程中可呈现更加丰富的空间构象，具有更为新颖的聚集行为。本发明以松香的重要衍生物脱氢枞酸为原料，经过系列反应步骤，合成一种中间链含有苯环的松香基新型三聚表面活性剂，有利于天然产物松香在新技术领域的应用。

发明内容

本发明的目的是以具有可再生、可生物降解、来源丰富、结构易于修饰等优点的松香的重要衍生物脱氢枞酸为原料，经过系列反应步骤，合成一种中间联接链含苯环的松香基三聚表面活性剂，并提供其基本性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

以脱氢枞酸为原料，合成一种中间联接链含苯环的三聚表面活性剂tris(R-4)-ph，其结构式如下：

该表面活性剂的合成路线如下：

(1)

(2)

其具体的合成步骤如下：

1,3,5-三(4-溴-丁氧基)-苯(1)的合成：取间苯三酚、1,4-二溴丁烷，碳酸钾和40mL N,N-二甲酰胺(DMF)置于密闭的单口瓶中，室温下搅拌反应12h。反应结束后减压旋转蒸发除去溶剂，反应结束后用三氯甲烷溶解，将上述溶液分别用水，盐水洗涤。氯仿层用无水硫酸钠干燥，抽滤，除去不溶物.将所得粗产品进行柱层析提纯，得无色产品。

脱氢枞酰氯(2)的合成：取脱氢枞酸置于装有回流搅拌装置的三口烧瓶中，用二氯甲烷作为溶剂，加入少量DMAP作为催化剂。在60℃下将SOCl₂逐滴加入，此过程中有大量酸性气体产生，尾气用饱和氢氧化钠水溶液吸收。反应至无气泡产生后，减压旋蒸除去溶剂和过量的SOCl₂，制得脱氢枞酰氯。

3-(N,N-二甲基)-丙基脱氢枞酰胺(3)的合成：将一定量的3-二甲氨基丙胺和大量的三乙胺置于冰水浴中，缓慢滴加脱氢枞酰氯的二氯甲烷溶液。反应结束后，用弱碱性水对其洗涤，然后用二氯甲烷对洗涤后的产物萃取两次，无水硫酸钠干燥，抽滤除去硫酸钠，然后将滤液减压下除去二氯甲烷和三乙胺。

三聚松香基表面活性剂tris(R-4)-ph的合成：将上述中间体1,3,5-三(4-溴-丁氧基)-苯和3-(N,N-二甲基)-丙基脱氢枞酰胺加入带有回流装置的密闭单口瓶中，加入少量乙醇使其溶解，在85℃下反应72h。反应结束后减压旋转蒸发除去溶剂，将所得固体用乙醇/乙酸乙酯进行重结晶，继而得到三聚松香基表面活性剂tris(R-4)-ph。

表面活性剂tris(R-4)-ph水溶液的表面张力测量：配制不同浓度的系列表面活性剂的水溶液，通过吊环法测定其表面张力。

表面活性剂tris(R-4)-ph水溶液的CMC的测定：测定系列含有尼罗红的不同浓度的表面活性剂的水溶液在25℃下的荧光强度，并绘制荧光强度随表面活性剂浓度的变化关系图。

有益效果

以天然产物松香的衍生物脱氢枞酸为原料，通过系列合成步骤得到联接链含有苯环的松香基三聚季铵盐表面活性剂tris(R-4)-ph。该表面活性剂在25℃时的临界胶束浓度为0.21mmol/L，表现出很强的聚集能力和较高的降低表面张力的效率，可以应用于杀菌、纺织、洗涤等多种领域。

附图说明

图1三聚松香基表面活性剂tris(R-4)-ph的¹H>

图2三聚松香基表面活性剂tris(R-4)-ph的表面张力γ随浓度C变化曲线图(25℃)。

图3三聚松香基表面活性剂/尼罗红水溶液的荧光强度I随表面活性剂浓度变化关系图(25℃)。

实施例1：脱氢枞酰氯的合成：取脱氢枞酸(82.6g，0.275mol)置于装有回流搅拌装置的三口烧瓶中，用二氯甲烷作为溶剂，加入少量DMAP作为催化剂。在60℃下将SOCl₂(50g，0.412mol，脱氢枞酸与氯化亚砜的物质的量比为1:1.5)逐滴加入，此过程有大量酸性气体产生，尾气用饱和氢氧化钠水溶液吸收。至无气泡产生后，减压旋蒸除去溶剂和过量的SOCl₂，制得脱氢枞酰氯。

实施例2：3-(N,N-二甲基)-丙基脱氢枞酰胺的合成：将一定量的3-二甲氨基丙胺(28.2g，0.196mol)和大量的三乙胺(125.6g,1.241mol)置于冰水浴中，缓慢滴加脱氢枞酰氯(80g,0.25mol)的二氯甲烷溶液。反应结束后，用弱碱性水对其洗涤，然后用二氯甲烷对洗涤后的产物萃取两次，无水硫酸钠干燥，抽滤除去硫酸钠，然后将滤液在减压下除去二氯甲烷和三乙胺。

实施例3：1,3,5-三(4-溴-丁氧基)-苯的合成：取间苯三酚(3.5g,0.0278mol)、1,4-二溴丁烷(33.7g,0.156mol)，碳酸钾(16g,0.116mol)和40mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)置于密闭的单口瓶中，室温下搅拌反应12h。反应结束后减压旋转蒸发除去溶剂，反应结束后用三氯甲烷溶解，将上述溶液分别用水和盐水洗涤。氯仿层用无水硫酸钠干燥，抽滤后除去不溶物。将所得粗产品进行层析柱提纯，得无色产品。

实施例4：三聚松香基表面活性剂tris(R-4)-ph的合成：取上述中间体1,3,5-三(4-溴-丁氧基)-苯(9g,0.017mol)和 3-(N,N-二甲基)-丙基脱氢枞酰胺(23.1g,0.06mol)加入带有回流装置的密闭单口瓶中，再加入少量乙醇使其溶解。85℃下反应72h。反应结束后减压旋蒸除去溶剂，将所得固体用乙醇/乙酸乙酯进行重结晶，得到三聚松香基表面活性剂tris(R-4)-ph。

实施例5：表面张力的测定：配制一系列不同浓度的三聚松香基表面活性剂tris(R-4)-ph的水溶液，于25℃下用吊环法测定其表面张力，每个点重复3次，取其平均值，绘制样品的表面张力随浓度的变化关系曲线。转折点处对应的浓度确认为该表面活性剂的临界胶束浓度。

实施例6：荧光法测定CMC值：配制一系列添加尼罗红的不同浓度的三聚松香基表面活性剂tris(R-4)-ph的水溶液，于25℃下测定其荧光强度，并绘制样品的荧光强度随浓度的变化关系曲线。突变点对应的浓度即为该表面活性剂的临界胶束浓度。