一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法
【專利摘要】一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，它涉及季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法。它是要解決現(xiàn)有季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑臨界膠束濃度高、表面活性低、生物降解性差的技術(shù)問題。合成方法：將氯乙?；?2?氨基嘧啶和N,N?二甲基烷基叔胺加入到三口燒瓶中，加熱攪拌反應(yīng)后，用溶劑重結(jié)晶即得到嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑。該嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的臨界膠束濃度為0.3mmol/L~5.4mmol/L，表面活性較高，該產(chǎn)物合成方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)易于控制，產(chǎn)物易于純化，收率高。可用于石油、化工、殺菌、制藥領(lǐng)域。
【專利說明】
一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種季銨鹽表面活性劑的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生活中常用的表面活性劑為傳統(tǒng)表面活性劑。該類表面活性劑為具有單親水基、 單疏水基的兩親分子，該類分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其表面活性提高會(huì)受到極大限制。雜環(huán)類 表面活性劑是一類具有良好的生物活性及表面活性的表面活性劑。如含有吡啶環(huán)的表面活 性劑對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌及油田污水中的細(xì)菌具有良好的殺菌性。具有酰胺基團(tuán) 的吡啶鹽表面活性劑，由于酰胺基團(tuán)的引入使其具有更好的生物降解性。
[0003] 含有嘧啶環(huán)類化合物現(xiàn)被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)殺菌等方面。該類化合物 在改變生物活性方面被廣泛應(yīng)用。因此，將嘧啶環(huán)及酰胺基團(tuán)引入到雜環(huán)表面活性劑的分 子結(jié)構(gòu)中，能夠明顯提高表面活性劑的表面活性，殺菌能力及生物降解能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決常用傳統(tǒng)表面活性劑臨界膠束濃度高、表面活性低、生物降 解能力及殺菌能力弱且不符合綠色環(huán)保要求的問題，而提供一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子 表面活性劑的合成方法。
[0005] -種N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基）-N，N-二甲基氯化銨，其結(jié)構(gòu)通式如下：
其中 η為8、10、12、14。
[0006] -種Ν-烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基）-Ν，Ν-二甲基氯化銨表面活性劑的合成方 法，具體是按以下步驟完成： 一、合成氯乙?；?2-氨基嘧啶： (1) 、取2-氨基嘧啶、氯乙酰氯為原料，碳酸鉀為縛酸劑，二氯甲烷為溶劑，其中2-氨基 嘧啶和碳酸鉀的摩爾比為1: (1~1.5) ;2_氨基嘧啶物質(zhì)的量與二氯甲烷的體積比為lmmol: (11^~1.5111〇;2-氨基嘧啶與氯乙酰氯的摩爾比為1 :(1~1.5); (2) 、將步驟一（1)中稱取的2-氨基嘧啶、碳酸鉀及三分之二體積的二氯甲烷置于裝有 氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置的三口燒瓶中，在〇°C的條件下攪拌至溶解； (3) 、將步驟一（1)中稱取的氯乙酰氯及剩余的二氯甲烷置于恒壓滴液漏斗中，然后以 恒定的滴加速度〇. 2mL/min~0.4mL/min滴入到三口燒瓶中，15min~30min內(nèi)滴加完畢，滴加 完畢后繼續(xù)在〇°C條件下攪拌反應(yīng)2h~6h，得到反應(yīng)產(chǎn)物； (4) 、利用真空抽濾裝置，將步驟一 (3)中的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)抽濾后得到除溶劑的反應(yīng)產(chǎn)物， 然后用去離子水進(jìn)行洗滌，每次去離子水用量8mL~20mL，洗滌3~5次，在溫度為30 °〇60 °C的 條件下對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為3h~8h，得到灰綠色粉末狀固體，灰綠色粉末狀固體為 氯乙?；?2-氨基啼啶。
[0007] 二、合成表面活性劑： (1 )、取氯乙酰基_2_氨基啼啶和N，N-二甲基烷基叔胺為原料，其中氯乙?；鵢2_氨基啼 啶和N，N-二甲基烷基叔胺的摩爾比為1:(1.5~2.5); (2 )、將步驟二（1)中的氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N，N-二甲基烷基叔胺置于三口燒瓶中， 在無(wú)溶劑及相轉(zhuǎn)移催化劑的條件下攪拌加熱，溫度從室溫加熱至40°0100°C，反應(yīng)2h~8h， 反應(yīng)結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體，冷卻至室溫； (3)、將步驟二(2)中得到的黑色粘性油狀液體通過無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的混合溶液進(jìn) 行重結(jié)晶，混合溶液以無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為(0.3~0.8): 25混合而成，得到結(jié)晶 產(chǎn)物，在溫度為30°060°C的條件下對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為2h~6h，得到淺黃色粉 末狀N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨表面活性劑； 本發(fā)明所述的嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法反應(yīng)過程表示式如下：
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)： 一、本發(fā)明中以2_氨基嘧啶、氯乙酰氯和N，N-二甲基烷基叔胺為原料，合成了一種新型 N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨表面活性劑，該類表面活性劑至今未 見文獻(xiàn)報(bào)道，填補(bǔ)了該領(lǐng)域空白。
[0008] 二、采用兩步法合成新型N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨表 面活性劑，所用原料易得，合成工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件易于控制，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)物易于分離、純 化。
[0009] 三、本發(fā)明中所涉及的表面活性劑合成過程為非均相反應(yīng)，未使用任何溶劑和相 轉(zhuǎn)移催化劑，減少了溶劑的揮發(fā)和后處理過程，符合綠色環(huán)保理念。
[0010] 四、本發(fā)明合成的N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N_二甲基氯化銨表面活性 劑，表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中含有嘧啶環(huán)及酰胺基團(tuán)，使該類表面活性劑具有較好的表面活 性、殺菌能力和生物降解性。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是一種N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲 基氯化銨表面活性劑，其結(jié)構(gòu)通式如下：
其中η為8、10、12、14。
[0012]
【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是一種Ν-烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-Ν，Ν-二甲 基氯化銨表面活性劑的合成方法，具體是按以下步驟完成的： 一、合成氯乙酰基-2-氨基嘧啶： (1)、取2-氨基嘧啶、氯乙酰氯為原料，碳酸鉀為縛酸劑，二氯甲烷為溶劑，其中2-氨基 嘧啶和碳酸鉀的摩爾比為1: (1~1.5)，2-氨基嘧啶的物質(zhì)的量與二氯甲烷的體積比為 lmmol: (lmL~1.5mL)，2_氨基啼啶與氯乙酰氯的摩爾比為1: (1~1.5); (2) 、將步驟一（1)中稱取的2-氨基嘧啶、碳酸鉀及三分之二體積的二氯甲烷置于裝有 氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置的三口燒瓶中，在〇°C的條件下攪拌至溶解； (3) 、將步驟一（1)中稱取的氯乙酰氯及剩余的二氯甲烷置于恒壓滴液漏斗中，然后以 恒定的滴加速度〇. 2mL/min~0.4mL/min滴入到三口燒瓶中，15min~30min內(nèi)滴加完畢，滴加 完畢后繼續(xù)在〇°C條件下攪拌反應(yīng)2h~6h，得到反應(yīng)產(chǎn)物； (4) 、利用真空抽濾裝置，將步驟一 (3)中的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)抽濾后得到除溶劑的反應(yīng)產(chǎn)物， 然后用去離子水進(jìn)行洗滌，每次去離子水用量8mL~20mL，洗滌3~5次，在溫度為30 °〇60 °C的 條件下對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為3h~8h，得到灰綠色粉末狀固體，灰綠色粉末狀固體為 氯乙?；?2-氨基啼啶。
[0013] 二、合成表面活性劑： (1 )、取氯乙酰基_2_氨基啼啶和N，N_二甲基烷基叔胺為原料，其中氯乙?；鵢2_氨基啼 啶和N，N-二甲基烷基叔胺的摩爾比為1:(1.5~2.5); (2 )、將步驟二（1)中的氯乙?；?2-氨基嘧啶和N，N-二甲基烷基叔胺置于三口燒瓶中， 在無(wú)溶劑及相轉(zhuǎn)移催化劑的條件下攪拌加熱，溫度從室溫加熱至40°0100°C，反應(yīng)2h~8h， 反應(yīng)結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體，冷卻至室溫； (3)、將步驟二(2)中得到的黑色粘性油狀液體通過無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的混合溶液進(jìn) 行重結(jié)晶，混合溶液以無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為(0.3~0.8): 25混合而成，得到結(jié)晶 產(chǎn)物，在溫度為30°060°C的條件下對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為2h~6h，得到淺黃色粉 末狀N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨表面活性劑。
【具體實(shí)施方式】 [0014] 三:本實(shí)施方式與二的不同點(diǎn)是:步驟一（1)中2-氨基 嘧啶與氯乙酰氯的摩爾比為1:1.2,2-氨基嘧啶的物質(zhì)的量與二氯甲烷的體積比為lmmol: 1.2mL，2-氨基嘧啶和碳酸鉀的摩爾比為1:1.2。其他與二相同。
【具體實(shí)施方式】 [0015] 四：本實(shí)施方式與二或三的不同點(diǎn)是:步驟一(3)中恒 壓滴液漏斗的滴加速度〇.25mL/min，20min滴加完畢，滴加完畢后繼續(xù)在0°C條件下攪拌反 應(yīng)3h。其他與二或三相同。
【具體實(shí)施方式】 [0016] 五:本實(shí)施方式與二至四的不同點(diǎn)是:步驟一(4)中真 空抽濾裝置的真空度為〇. 〇8MPa~0.09MPa;用去離子水洗滌5次，每次去離子水用量為10mL， 干燥溫度為45°C，時(shí)間為5h。其他與二至四相同。
【具體實(shí)施方式】 [0017] 六:本實(shí)施方式與二至五的不同點(diǎn)是:步驟二（1)中氯 乙?；?2-氨基嘧啶和N，N-二甲基烷基叔胺的摩爾比為1:2。其他與二至五相 同。
【具體實(shí)施方式】 [0018] 七:本實(shí)施方式與二至六的不同點(diǎn)是:步驟二（1)中N， N-二甲基烷基叔胺分別為N，N-二甲基癸烷基叔胺、N，N-二甲基十二烷基叔胺、N，N-二甲基 十四烷基叔胺、N，N-二甲基十六烷基叔胺。其他與二至六相同。
【具體實(shí)施方式】 [0019] 八:本實(shí)施方式與二至七的不同點(diǎn)是:步驟二(2)采用 的是無(wú)溶劑、無(wú)相轉(zhuǎn)移催化劑條件下合成，溫度從室溫加熱至40°0100°C，反應(yīng)2h~8h，反應(yīng) 結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體，冷卻至室溫。其他與二至七相同。
【具體實(shí)施方式】 [0020] 九:本實(shí)施方式與二至八的不同點(diǎn)是:步驟二(3)中重 結(jié)晶所用溶劑由無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為0.5: 25混合而成，干燥溫度為45°C，時(shí)間 為3h。其他與二至八相同。
[0021] 用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果： 實(shí)施例1:本實(shí)施例的嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的制備方法，按以下步驟進(jìn) 行： 一、合成氯乙酰基-2-氨基嘧啶： (1) 、稱取1 .〇〇8g 2-氨基啼啶（10.6mmol)，1.480g氯乙酰氯（13. lmmol)，1.779g碳酸鉀 (12.9mmol)和 13mL 二氯甲烷； (2) 、將步驟一（1)中稱取的2-氨基嘧啶、碳酸鉀及三分之二體積的二氯甲烷(約9mL)置 于裝有氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置的三口燒瓶中，在〇°C的條件下攪拌至溶解； (3) 、將步驟一（1)中稱取的氯乙酰氯及剩余的二氯甲烷(約4mL)置于恒壓滴液漏斗中， 然后以恒定的滴加速度0.25mL/min滴入到三口燒瓶中，20min內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后繼續(xù) 在〇 °C條件下攪拌反應(yīng)3h，得到反應(yīng)產(chǎn)物； (4) 、利用真空抽濾裝置，將步驟一 (3)中的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)抽濾后得到除溶劑的反應(yīng)產(chǎn)物， 每次用10mL去離子水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌，一共洗滌5次，在溫度為45°C的條件下對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干 燥，干燥時(shí)間為5h，得到灰綠色粉末狀固體，灰綠色粉末狀固體為氯乙?；?2-氨基嘧啶，稱 量質(zhì)量為1 · 550g，收率85 · 22%。
[0022]二、合成表面活性劑： (1) 、稱取1.484g氯乙酰基-2-氨基嘧啶（8.7mmol)，3.206g N，N-二甲基癸烷基叔胺 (17.3mmol)加入到三口燒瓶中，在無(wú)溶劑、無(wú)相轉(zhuǎn)移催化劑條件下，從室溫?cái)嚢杓訜嶂?0 °C，反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體粗產(chǎn)物； (2) 、將步驟二（1)中得到粗產(chǎn)物，通過無(wú)水乙醇和與乙酸乙酯的混合溶液進(jìn)行重結(jié)晶， 混合溶液以無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為0.5: 25混合而成，得到結(jié)晶產(chǎn)物，在溫度為45 °(：的條件下對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為3h，得到淺黃色粉末狀固體，即為N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨表面活性劑，質(zhì)量為2.421g，收率78.43%。 [0023] 利用FT-IR、h-NMR對(duì)氯乙?；?2-氨基嘧啶進(jìn)行表征。
[0024] FT-IR (KBr)，^11^:3434 cm-1 為酰胺基團(tuán)中的N-Η伸縮振動(dòng)吸收峰;3098 cm-1， 3077 cm-1為嘧啶環(huán)上的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰；2974 cm-S2823 cm-1為-CH2-的對(duì)稱和反對(duì) 稱伸縮振動(dòng)吸收峰；1688 cnf1為酰胺基團(tuán)中的C=0伸縮振動(dòng)吸收峰；1591 cnf1，1580 cnf1， 1527 cnf1為嘧啶環(huán)上的骨架振動(dòng)吸收峰;785 cnf1為C-C1的伸縮振動(dòng)吸收峰。
[0025] 4 MMR化學(xué)位移（600 MHz, DMS〇-d6, ppm) <8:10.91 (1Η)，8·67 (2Η)，7·21 (1Η)，4·53 (2Η)〇
[0026] 通過FT-IR和1Η-匪R對(duì)氯乙?；?2-氨基嘧啶的表征，可知氯乙?；?2-氨基嘧啶 的結(jié)構(gòu)式關(guān)
[0027] 利用FT-IR^H-NMR對(duì)Ν-癸烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-Ν，Ν-二甲基氯化銨進(jìn) 行表征。
[0028] FT-IR (KBr), 1/^1^:3432 cm-1 為酰胺基團(tuán)中N-H伸縮振動(dòng)吸收峰；2926 cm-1， 2856 cnf1分別為-CH3、-CH2-的對(duì)稱和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰；1725 cnf1為酰胺基團(tuán)中C=0 伸縮振動(dòng)吸收峰；1576 cnf1，1528 cnf1，1491 cnf1為嘧啶環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰;723 cnf1為長(zhǎng) 烷基鏈_(CH2 )n-的彎曲振動(dòng)吸收峰。
[0029] 4 NMR化學(xué)位移（600 MHz, CDCh，ppm) <8:11.98 (1Η)，8·66 (2Η)，7·05 (1H)， 5.21 (2Η)，3·73 (2Η)，3·53 (6Η)，1·83 (2Η)，1·24-1·35 (14Η)，0·88 (3Η)。
[0030] 通過FT-IR和1H-NMR對(duì)Ν-癸烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-Ν，Ν-二甲基氯化銨， 可知Ν-癸烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-Ν，Ν-二甲基氯化銨的結(jié)構(gòu)式為
[0031] 用超純水配制一定濃度的實(shí)施例1所得產(chǎn)品Ν-癸烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-Ν，Ν-二甲基氯化銨水溶液，在25°C條件下，采用吊環(huán)法測(cè)定該水溶液的g-lgC曲線，可知Ν-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨的臨界膠束濃度(cmc)為5.4mmol/L， 與臨界角膠束濃度5.8mmol/L的傳統(tǒng)表面活性劑劑N-芐基-N，N-二甲基-N-十二烷基氯化銨 相比，臨界膠束濃度低0.4mmo 1 /L，說明本實(shí)施例產(chǎn)品N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-Ν，N-二甲基氯化銨具有更低的臨界膠束濃度和較好的表面活性。
[0032] 實(shí)施例2:本實(shí)施例的嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的制備方法，按以下步 驟進(jìn)行： (1) 、稱取1.675g氯乙酰基-2-氨基嘧啶(9.8mmol)，4.285g N，N-二甲基十二烷基叔胺 (20. lmmol)加入到三口燒瓶中，在無(wú)溶劑、無(wú)相轉(zhuǎn)移催化劑條件下，從室溫?cái)嚢杓訜嶂?0 °C，反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體粗產(chǎn)物； (2) 、將步驟(1)中得到粗產(chǎn)物，通過無(wú)水乙醇和與乙酸乙酯的混合溶液進(jìn)行重結(jié)晶，混 合溶液以無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為0.5 :25混合而成，得到結(jié)晶產(chǎn)物，在溫度為45°C 的條件下對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為3h，得到淺黃色粉末狀固體，即為N-十二烷基_ N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-Ν，N-二甲基氯化銨表面活性劑，質(zhì)量為3.038g，收率80.79%。 [0033] 利用FT-IR^H-NMR對(duì)N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨 進(jìn)行表征。
[0034] FT-IR (KBr), 1/^1^:3432 cm-1 為酰胺基團(tuán)中N-Η伸縮振動(dòng)吸收峰；2923 cm-1， 2852 cnf1分別為-CH3、-CH2-的對(duì)稱和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰；1719 cnf1為酰胺基團(tuán)中C=0 伸縮振動(dòng)吸收峰；1586 cm-^1530 cm-S 1494 cm-1為嘧啶環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰;724 cm-1為長(zhǎng) 烷基鏈_(CH2 )n-的彎曲振動(dòng)吸收峰。
[0035] 4 NMR化學(xué)位移（600 MHz, CDC13，ppm) <8:11.98 (1H)，8.65 (2H)，7.04 (1H), 5.21 (2H), 3.72 (2H), 3.52 (6H), 1.82 (2H), 1.24-1.34 (18H)， 0.87 (3H)。
[0036] 通過FT-IR和1Η-匪R對(duì)N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基）-N，N-二甲基氯化 銨，可知N-十二烷基-N-(啼啶-2-氨基酰甲基)-Ν，N-二甲基氯化銨的結(jié)構(gòu)式為
[0037] 用超純水配制一定濃度的實(shí)施例2所得產(chǎn)品N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲 基)-N，N-二甲基氯化銨水溶液，在25 °C條件下，采用吊環(huán)法測(cè)定該水溶液的g-lgC曲線，可 知N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基）-N，N-二甲基氯化銨的臨界膠束濃度（cmc)為 2.7mmol/L，與臨界角膠束濃度5.8mmol/L的傳統(tǒng)表面活性劑劑N-芐基-N，N-二甲基-N-十二 烷基氯化銨相比，臨界膠束濃度低3. lmmol/L，說明本實(shí)施例產(chǎn)品N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨具有更低的臨界膠束濃度和較好的表面活性。
[0038] 實(shí)施例3:本實(shí)施例的嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的制備方法，按以下步 驟進(jìn)行： (1) 、稱取1.520g氯乙?；?2-氨基嘧啶(8.6mm〇l)，4.295g N，N-二甲基十四烷基叔胺 (17.8mmol)加入到三口燒瓶中，在無(wú)溶劑、無(wú)相轉(zhuǎn)移催化劑條件下，從室溫?cái)嚢杓訜嶂?5 °C，反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體粗產(chǎn)物； (2) 、將步驟(1)中得到粗產(chǎn)物，通過無(wú)水乙醇和與乙酸乙酯的混合溶液進(jìn)行重結(jié)晶，混 合溶液以無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為0.5 :25混合而成，得到結(jié)晶產(chǎn)物，在溫度為45°C 的條件下對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為3h，得到淺黃色粉末狀固體，即為N-十四烷基_ N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨表面活性劑，質(zhì)量為2.961g，收率80.88%。 [0039] 利用FT-IR^H-NMR對(duì)N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨 進(jìn)行表征。
[0040] FT-IR (KBr), 1/^1^:3426 cm-1 為酰胺基團(tuán)中N-Η伸縮振動(dòng)吸收峰；2921 cm-1， 2850 cnf1分別為-CH3、-CH2-的對(duì)稱和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰；1719 cnf1為酰胺基團(tuán)中C=0 伸縮振動(dòng)吸收峰；1586 cnf1，1531 cnf1，1462 cnf1為嘧啶環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰;725 cnf1為長(zhǎng) 烷基鏈_(CH2 )n-的彎曲振動(dòng)吸收峰。
[0041] 4 NMR化學(xué)位移（600 MHz, CDCh，ppm) <8:12.00 (1Η)，8·66 (2Η)，7·04 (1H)， 5.20 (2Η);3·72 (2Η)，3·52 (6Η)，1·82 (2Η)，1·23-1·34 (22Η)，0·87 (3Η)〇
[0042] 通過FT-IR和1Η-匪R對(duì)Ν-十四烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基）-Ν，Ν-二甲基氯化 銨，可知Ν-十四烷基-Ν-(啼啶-2-氨基酰甲基)-Ν，Ν-二甲基氯化銨的結(jié)構(gòu)式為
[0043] 用超純水配制一定濃度的實(shí)施例3所得產(chǎn)品Ν-十四烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲 基)-Ν，Ν-二甲基氯化銨水溶液，在25 °C條件下，采用吊環(huán)法測(cè)定該水溶液的g-lgC曲線，可 知N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基）-N，N-二甲基氯化銨的臨界膠束濃度（cmc)為 1.2mmol/L，與臨界角膠束濃度5.8mmol/L的傳統(tǒng)表面活性劑劑N-芐基-N，N-二甲基-N-十二 烷基氯化銨相比，臨界膠束濃度低4.6mmol/L，說明本實(shí)施例產(chǎn)品N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨具有更低的臨界膠束濃度和較好的表面活性。
[0044] 實(shí)施例4:本實(shí)施例的嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的制備方法，按以下步 驟進(jìn)行： (1) 、稱取1.573g氯乙?；?2-氨基嘧啶(9.2mm〇l)，4.945g N，N-二甲基十六烷基叔胺 (18.4mmol)加入到三口燒瓶中，在無(wú)溶劑、無(wú)相轉(zhuǎn)移催化劑條件下，從室溫?cái)嚢杓訜嶂?0 °C，反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體粗產(chǎn)物； (2) 、將步驟(1)中得到粗產(chǎn)物，通過無(wú)水乙醇和與乙酸乙酯的混合溶液進(jìn)行重結(jié)晶，混 合溶液以無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為0.5 :25混合而成，得到結(jié)晶產(chǎn)物，在溫度為45°C 的條件下對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為3h，得到淺黃色粉末狀固體，即為N-十六烷基_ N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨表面活性劑，質(zhì)量為3.308g，收率82.02%。
[0045] 利用FT-IR^H-NMR對(duì)N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨 進(jìn)行表征。
[0046] FT-IR (KBr), cm-1 為酰胺基團(tuán)中N-Η伸縮振動(dòng)吸收峰；2920 cm-1， 2850 cnf1分別為-CH3、-CH2-的對(duì)稱和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰；1719 cnf1為酰胺基團(tuán)中C=0 伸縮振動(dòng)吸收峰；1586 01^,1531 01^,1465 cnf1為嘧啶環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰;724 cnf1為長(zhǎng) 烷基鏈_(CH2 )n-的彎曲振動(dòng)吸收峰。
[0047] 4 NMR化學(xué)位移（600 MHz, CDCh，ppm) <8:12.01 (1Η)，8·66 (2Η)，7·05 (1H)， 5.19 (2Η)，3·72 (2Η)，3·51 (6Η);1·82 (2Η)，1·24-1·35 (26Η)，0·87 (3Η)。
[0048] 通過FT-IR和1Η-匪R對(duì)Ν-十六烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基）-Ν，Ν-二甲基氯化 銨，可知Ν-十六烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-Ν，Ν-二甲基氯化銨的結(jié)構(gòu)式為
[0049]用超純水配制一定濃度的實(shí)施例4所得產(chǎn)品Ν-十六烷基-Ν-(嘧啶-2-氨基酰甲 基)-Ν，Ν-二甲基氯化銨水溶液，在25 °C條件下，采用吊環(huán)法測(cè)定該水溶液的g-lgC曲線，可 知N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基）-N，N-二甲基氯化銨的臨界膠束濃度（cmc)為 0.3mmol/L，與臨界角膠束濃度5.8mmol/L的傳統(tǒng)表面活性劑劑N-芐基-N，N-二甲基-N-十二 烷基氯化銨相比，臨界膠束濃度低5.5mmol/L，說明本實(shí)施例產(chǎn)品N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨具有更低的臨界膠束濃度和較好的表面活性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，其特征在于該方法按以下步 驟進(jìn)行： 一、 合成氯乙?；?2-氨基嘧啶： (1) 、取2-氨基嘧啶、氯乙酰氯為原料，碳酸鉀為縛酸劑，二氯甲烷為溶劑，其中2-氨基 嘧啶和碳酸鉀的摩爾比為I: ( W .5)，2-氨基嘧啶的物質(zhì)的量與二氯甲烷的體積比為 lmmol: (ImL~1.5mL)，2_氨基啼啶與氯乙酰氯的摩爾比為I: (1~1.5); (2) 、將步驟一（1)中稱取的2-氨基嘧啶、碳酸鉀及三分之二體積的二氯甲烷置于裝有 氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置的三口瓶中，在〇°C的條件下攪拌至溶解； (3) 、將步驟一（1)中稱取的氯乙酰氯及剩余的二氯甲烷置于恒壓滴液漏斗中，然后以 恒定的滴加速度〇. 2mL/min~0.4mL/min滴入到三口瓶中，15min~30min內(nèi)滴加完畢，滴加完 畢后繼續(xù)在(TC條件下攪拌反應(yīng)2h~6h，得到反應(yīng)產(chǎn)物； (4) 、利用真空抽濾裝置，將步驟一(3)中的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)抽濾后得到除溶劑的反應(yīng)產(chǎn)物， 然后用去離子水進(jìn)行洗滌，每次去離子水用量8mL~20mL，洗滌3~5次，在溫度為30 °〇60 °C的 條件下對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為3h~8h，得到灰綠色粉末狀固體，灰綠色粉末狀固體為 氯乙酰基-2-氨基啼啶； 二、 合成表面活性劑： (1 )、取氯乙?；鵢2_氨基啼啶和N，N_二甲基烷基叔胺為原料，其中氯乙?；鵢2_氨基啼 啶和N，N-二甲基烷基叔胺的摩爾比為1:(1.5~2.5); (2) 、將步驟二（1)中的氯乙?；?2-氨基嘧啶和N，N-二甲基烷基叔胺置于三口燒瓶中， 在無(wú)溶劑及相轉(zhuǎn)移催化劑的條件下攪拌加熱，溫度從室溫加熱至40°0100°C，反應(yīng)2h~8h， 反應(yīng)結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體，冷卻至室溫； (3) 、將步驟二(2)中得到的黑色粘性油狀液體通過無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的混合溶液進(jìn) 行重結(jié)晶，混合溶液以無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為(0.3~0.8): 25混合而成，得到結(jié)晶 產(chǎn)物，在溫度為30°060°C的條件下對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為2h~6h，得到淺黃色粉 末狀N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N，N-二甲基氯化銨表面活性劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，其特 征在于步驟一（1)中2-氨基嘧啶與氯乙酰氯的摩爾比為1:1.2,2-氨基嘧啶的物質(zhì)的量與二 氯甲燒的體積比為lmmol: 1.2mL，2-氨基嘧啶和碳酸鉀的摩爾比為1:1.2。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，其特 征在于步驟一 (3)中恒壓滴液漏斗的滴加速度0.25mL/min，20min滴加完畢，滴加完畢后繼 續(xù)在(TC條件下攪拌反應(yīng)3h。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，其特 征在于步驟一 (4)中真空抽濾裝置的真空度為0.08MPa~0.09MPa，用去離子水洗滌5次，每次 去離子水用量為IOmU干燥溫度為45°C，時(shí)間為5h。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，其特 征在于步驟二（1)中氯乙?；?2-氨基嘧啶和N，N-二甲基烷基叔胺的摩爾比為1:2。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，其特 征在于步驟二（1)中N，N-二甲基烷基叔胺分別為N，N-二甲基癸烷基叔胺、N，N-二甲基十二 烷基叔胺、N，N-二甲基十四烷基叔胺、N，N-二甲基十六烷基叔胺。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，其特 征在于步驟二（2)是在無(wú)溶劑、無(wú)相轉(zhuǎn)移催化劑條件下合成，溫度從室溫加熱至40°0100 °C，反應(yīng)2h~8h，反應(yīng)結(jié)束后得到黑色粘性油狀液體，冷卻至室溫。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嘧啶衍生物季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的合成方法，其特 征在于步驟二（3)中重結(jié)晶所用溶劑由無(wú)水乙醇與乙酸乙酯的體積比為0.5:25混合而成， 干燥溫度為45°C，時(shí)間為3h。
【文檔編號(hào)】B01F17/18GK105906572SQ201610314826
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】王麗艷, 劉世夫, 田瑩, 何顯優(yōu), 張輝
【申請(qǐng)人】齊齊哈爾大學(xué)