CN101279219A - 双季铵盐阳离子表面活性剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有杀菌效果的Gemini季铵盐型阳离子表面活性剂。本发明所述的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法是将双卤代物与脂肪胺在有机溶剂中反应，即使用二溴代物与烷基叔胺在乙醇(或丙酮、乙酸乙酯)溶液中，在室温或低热、常压条件下进行化学反应的方法，合成一系列Gemini季铵盐型阳离子表面活性剂。本发明合成Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的方法简便，反应过程平稳，易操作、易控制，产物纯度和收率较高；而且与新洁尔灭相比具有优良的杀菌效果，同时在油田杀菌剂方面具有重要的应用。

Description

双季铵盐阳离子表面活性剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于阳离子表面活性剂的制备技术领域，涉及一种Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法及其应用。更具体的说是，双卤代物与含有长链烷基叔胺，在有机溶剂中反应，制备具有杀菌功效优于新洁尔灭的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的制备新方法及其在油田杀菌剂方面的应用。

背景技术

阳离子表面活性剂的化合物分子对物质的表面具有较强的吸附能力，即分子在其所附着的物质表面可聚集成一层薄膜，该薄膜具有疏水、柔软、抗静电、防腐蚀、沉淀蛋白质和杀菌等优良性能。尤其是季铵盐类阳离子表面活性剂，除了具有一般阳离子表面活性剂的表面吸附、在溶液中聚集及降低表面张力等基本特性之外，杀灭细菌的特性等生物效应尤为突出，在许多领域有着广泛的应用。十二烷基二甲基溴化苄季铵盐阳离子表面活性剂(别名新洁尔灭)即是目前常用的杀菌剂。

季铵盐的杀菌机制主要是损害了控制细胞渗透性的磷脂双分子膜，从而使细菌致死。因此，季铵盐型阳离子活性杀菌剂的研究一直是杀菌剂研究的重要方向之一。季铵盐型阳离子表面活性剂性质稳定，生产成本低、活性高，应用范围广。现已有很多种季铵盐类表面活性剂消毒剂和卫生产品问世。虽然季铵盐型阳离子表面活性剂具有良好的杀菌性并得到广泛应用，但是，该类表面活性剂的使用与生产存在如下缺点：i.季铵盐型阳离子表面活性剂杀菌剂的性价比比较高，与其他类型杀菌剂比较，在达到同样程度杀灭菌效果时成本高于其他类型杀菌剂；ii.在使用过程中人们发现如果在同一体系中长期使用一种季铵盐型阳离子表面活性剂，微生物会对它产生抗药性；iii.生产设备成本高，制备工艺复杂。

为了能够有效发挥季铵盐型阳离子表面活性剂杀灭菌作用，人们通过改变骨架的结构或者官能团的种类，设计了多种新型的季铵盐型阳离子表面活性剂分子，试验并改进了制备工艺。例如，中国专利CN 1356160(公开日2004年2月4日)针对上述技术中存在的问题，提供一种新型的羟基和醚键改性的季铵盐阳离子表面活性剂，将单卤代烃与叔胺在惰性溶剂存在下混合，升温至40～140℃在0.1～0.2MPa压力下进行化学反应即得到产物。由于经过羟基和醚键的改性，季铵盐型阳离子表面活性剂的杀菌效果有所提高。但该方法需要使用三氟化硼-乙醚络合物或无水四氯化锡Lewis酸为催化剂，同时还需要使用惰性溶剂，且需要在一定的压力下进行化学反应，这些因素对设备质量、操作环境提出了较高的要求，增加了生产成本。再例如，中国专利CN1101893A(公开日1995年4月26日)提出如下方法，将卤代烃与一定摩尔比的水和三乙胺混合在密封(即存在一定压力)、加热95～135℃条件下反应6～8小时最终可得到季铵盐型阳离子表面活性剂产物的产率为28～32％，该方法需要的密闭条件即是需要在一定的压力下存在下，才能实现目标产物的制备，且反应产率低。美国专利US2520275(Aug.29，1950)报道了“无溶剂-熔化法”合成季铵盐型阳离子表面活性剂工艺，是通过卤代烃与等摩尔比的胺的“混合-加热”方法制备。但在工艺实施过程中，随着反应的进行、固体生成物逐渐增多，反应体系出现固化现象，会导致未反应的原料接触不充分，使得该工艺方法反应产率较低。

Gemini(或称孪联二聚)型表面活性剂是一类新双季铵盐型表面活性剂，与传统表面活性剂不同的是，每个双季铵盐表面活性剂分子中含有2个亲水基和2条疏水链，且亲水基由连接基通过化学键连接在一起。这种特殊结构，使双季铵盐具有更高的表面活性以及其它一系列独特的物理和化学性质。1991年，Menger合成了以刚性基团联结离子头基的双烷烃链表面活性剂，他给这种类型顺序排列的两亲分子起名为Gemini表面活性剂；之后，相继合成了一系列Gemini双烷基季铵盐表面活性剂，并研究了它们的性能。研究结果表明，Gemini季铵盐型表面活性剂具有很高的表面活性以及杀菌性能，本质原因在于其分子中含有两个鎓氮原子，因而在各类物质的表面上具有很强的吸附能力，在结构上具有许多普通阳离子表面活性剂缺乏的优点。

本发明的Gemini季铵盐型阳离子表面活性剂可以用于油田污水杀菌处理过程。在油田的二次采油技术中使用的回注水中含有硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌等，可引起金属腐蚀给油田工业造成经济损失，因而，对油田杀菌防腐处理是采油技术重要环节。但微生物往往对一种杀菌剂产生抗药性，导致杀菌剂的杀菌率下降。目前，我国油田工业广泛使用的十二烷基二甲基苄基氯化铵(即1227)杀菌剂的使用剂量已从30mg/L上升至100mg/L。因此，根据本发明进行的杀菌实验，所涉及的化合物具有油田杀菌剂方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一类Gemini季铵盐类阳离子表面活性剂。

本发明的另一个目的在于提供Gemini季铵盐类阳离子表面活性剂的制备新工艺，即使用二溴代物与烷基叔胺在室温或较低加热温度、常压条件下直接合成，得到Gemini季铵盐阳离子表面活性剂产物。反应始终进行状态平稳，操作简单，产物纯度高，为白色或黄色固体。

本发明的再一个目的在于提供一种Gemini季铵盐类阳离子表面活性剂在制备油田杀菌剂方面的应用。

本发明采用的合成Gemini季铵盐阳离子表面活性剂工艺与已报道的文献、专利具有明显的不同。它使用二溴代物与烷基叔胺在有机溶液中，在室温、或低温加热、常压条件下进行化学反应的方法，合成一系列Gemini季铵盐型表面活性剂；并测定了这些Gemini季铵盐阳离子表面活性剂对常见细菌的杀灭菌活性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

Gemini季铵盐阳离子表面活性剂，其特征在于所述的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂以如下的结构通式表示：

             R[N(R₁R₂)₂(C_nH_2n+1)]₂ ²⁺·2X^-

其中，R为双卤代烃类化合物，例如：1，2-二溴甲基苯，1，3-二溴甲基苯，1，4-二溴甲基苯，1，4-二溴-2-丁烷，1，4-二溴-2-丁烯，1，4-二溴-2-丁炔。

R₁、R₂为相同的、或不相同的含有C₁～C₄碳原子的饱和直链或支链烷基；

X^-溴离子；

n为2～12的自然数。

Gemini季铵盐类阳离子表面活性剂制备如下式所示：

RX₂+2NR₁R₂C_nH_2n+1→RN(R₁R₂)₂(C_nH_2n+1)]₂ ²⁺·2X^-

本发明所述的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂选自下列化合物；

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，2-苯二亚甲基二铵C₃₆H₇₀Br₂N₂，(简称为1，2-BGBn)。

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，3-苯二亚甲基二铵C₃₆H₇₀Br₂N₂，(简称为1，3-BGBn)。

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，4-苯二亚甲基二铵C₃₆H₇₀Br₂N₂，(简称为1，4-BGBn)。

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，4-丁二铵C₃₂H₇₀Br₂N₂，(简称为1，4-BGBu)。

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-2-丁烯-1，4-二铵C₃₂H₆₈Br₂N₂，(简称为1，4-BGBe)。

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-2-丁炔-1，4-二铵C₃₂H₆₆Br₂N₂，(简称为1，4-BGBy)。

本发明所述Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法，包括下述步骤：

(a)将卤代物与脂肪胺在有机溶剂溶液中混合反应；具体为在装有磁力或机械搅拌以及冷凝装置中于室温下将二溴代化合物与二倍(最多不超过2.35倍)的脂肪胺在乙醇(或丙酮、乙酸乙酯)溶液中混合。

(b)反应放热，产生白色沉淀。根据不同的反应体系，维持反应时间为5分钟～10小时。

(C)过滤干燥，得白色或黄色固体产物。然后可对所得到的Gemini季铵盐季铵盐阳离子表面活性剂进行进一步提纯操作。此操作可以根据Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的性质选用水、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、石油醚或二氯甲烷。

本发明所述的有机溶剂为：乙醇、乙酸乙酯、丙酮、石油醚、二氯甲烷的一种或一种以上的混合物。

本发明所述的脂肪胺与卤代物(二溴)的重量份数比为2.0∶1.0至2.5∶1.0优选2.05∶1.0～2.35∶1.0。

本发明所述混合物的反应温度为25～78℃，优选30～70℃。反应时间为5分钟～10小时，优选30分钟～5小时。采用本方法制备的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂平均收率为67.15％(依不同的反应体系，Gemini季铵盐阳离子表面活性剂收率范围为49.8％～95.5％)。

本发明进一步公开了Gemini季铵盐季铵盐阳离子表面活性剂在制备油田杀菌方面的应用。

本发明方法制备的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂，以新洁尔灭为参照，对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率进行了实验测定，

下面是Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的杀菌活性的实验测定：

一、实验原理

本文采用微生物试验的方法，使用杀菌剂—新洁尔灭作为参比剂，通过平板涂布法对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率的方法，来测定Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的杀菌活性；即通过对比Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的添加，通过平板涂布法测定菌落个数，考察Gemini季铵盐阳离子表面活性剂作为杀菌剂的杀菌性能。

二、实验过程

无菌培养皿→配菌配制→培养平皿的制备→菌液体接平板→倒置平板→培养→

观察结果。

三、实验材料

(1)培养基：微生物鉴定培养基，pH＝7.2±0.1，北京三药科技开发公司，批号：020425。

(2)菌种：大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌(所述菌种均购于中国药品生物制品检定所)。

四、实验方法

(1)样品代码：实施例1～7的代码为：实施例1为a、实施例2为b、实施例3为c、实施例4为d、实施例5为e、实施例6为f。

(2)菌液配制：使用无菌仪器及无菌规范操作方法，用1mL无菌移液管各取1mL已培养好的大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌菌液，分别置于10mL无菌容量瓶中，通过逐级稀释的方法，在无菌容量瓶中制得浓度为10^-5、10^-7的大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌稀释液。

(3)含有Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的菌液配制：另外取1mL 10-5菌液稀释液于10mL无菌容量瓶中，加入1mL 10ppm的季铵盐水溶液，再加无菌水至刻度线，充分振荡，制得含杀菌剂浓度为1ppm的10^-6菌液，备用。新洁尔灭参比液的配制方法同上。

(4)培养平皿的制备：一定量灭菌后的微生物鉴定培养基I(使培养基厚度为3mm)，冷至4g～50℃，倒入调好水平的培养平皿中，小心赶走气泡，培养基凝固后，备用。

(5)菌液体接平板：即用无菌移液管移取0.1mL 10^-7菌液至平板培养基上，然后用无菌玻璃涂棒将菌液轻轻的均匀涂布在整个平板上，倒置于37℃恒温培养箱中培养。同法对加入杀菌剂的菌液进行液体接平板。

(6)平板菌落计数：大肠杆菌等菌液经稀释后培养24小时，每一个活菌细胞可以在平板上繁殖形成一个肉眼可见的菌落，故可根据平板上菌落的数目推算出每毫升菌液中所含的菌落个数。

通过对比加杀菌剂前后的菌落个数，计算出杀菌剂的杀菌率：

杀菌率＝(对照皿上菌落个数-试验皿上菌落个数)/对照皿上菌落个数

五、实验结果

     表1.Gemini季铵盐阳离子表面活性剂及参比剂的杀菌率

#：表示菌液浓度(菌落个数/mL菌液)

本发明采用微生物学实验的平板涂布方法(钱存柔等，北京：北京大学出版社，1985，55)，对Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的杀菌活性进行了测试。该Gemini季铵盐阳离子表面活性剂具有优良的杀菌效果。季铵盐型杀菌剂通过正季氮离子吸附在细菌的负电性细胞壁上起到杀菌作用，一方面，Gemini季铵盐阳离子表面活性剂分子含有二个鎓氮原子，其杀菌功效比含有一个鎓氮原子的季铵盐要高；另一方面，Gemini季铵盐阳离子表面活性剂分子中具有两个长链的疏水基团，通过诱导作用使分子中的季氮上的正电荷密度增加，更有利于杀菌剂分子在细菌表面的吸附，在细胞表面形成高密度分布的离子团，利于疏水基与亲水基分别深入菌体细胞的类脂层与蛋白层，导致酶失去活性和蛋白质变性，直接影响到细胞膜的正常功能，从而使其表现出较强的杀菌能力。

从表1中可以看出，Gemini季铵盐类表面活性剂的杀菌功效高于新洁尔灭，当新洁尔灭的浓度在5ppm时才能与Gemini季铵盐阳离子表面活性剂2ppm时的杀菌效果接近。而在实施例编号为a～f的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂系列中，当Gemini季铵盐两个鎓氮原子间的联接基团不同时，其杀菌效果也不相同，含有芳香环的Gemini季铵盐的杀菌效果比脂肪族Gemini季铵盐要好；在脂肪族Gemini季铵盐中，连接烃链的不饱和程度增加也会提高其杀菌效果；此外，实施例编号为a～f的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率高于对大肠杆菌的杀菌率。

本发明的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂与现有技术公开的各种阳离子表面活性剂相比，所具有的积极效果在于：

1.本发明的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法，在常压条件下进行，克服了专利CN 1356160、CN 1101893在0.1～0.2MPa压力下，或密闭容器中进行合成的设备要求，即降低了反应条件，节约了设备投资，降低了能源消耗。

2.本发明在无毒或低毒的乙醇(或丙酮、乙酸乙酯)溶剂中进行合成反应，产物收率高，溶剂成本低，可直接回收反复使用，克服了美国专利US2520275报道的“无溶剂-熔化”的合成季铵盐型阳离子表面活性剂工艺因反应体系固化导致反应产率较低的工艺弊病。

3.本发明的Gemini季铵盐型阳离子表面活性剂，具有优良的杀菌效果，其浓度2ppm对常见细菌的杀灭菌活性与新洁尔灭浓度在5ppm时具有相同的结果。实验证实，本发明的Gemini季铵盐型阳离子表面活性剂的杀菌活性优于新洁尔灭。

4.本发明的Gemini季铵盐型阳离子表面活性剂具有的杀灭菌活性使其具有油田杀菌剂方面的应用。

附图说明：

图1为实施例1的红外光谱图。

图2为实施例1的¹H NMR谱图。

具体实施方式：

以下结合较佳实施例，对本发明做进一步的描述，对依据本发明提供的具体实施方式详细说明如下；同时为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。

实施例1：二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，2-苯二亚甲基二铵(1，2-BGBn)的合成：

准确量取2.8mL(密度＝0.76g/mL，0.01mol)N，N-二甲基十二烷基胺，称取1.06g(0.004mol)邻二溴甲基苯，将上述试剂置于100mL圆底烧瓶中，在回流装置中加入5mL乙醇，加热回流至产生浅黄色固体，旋蒸法除去乙醇后，加入10mL CH₂Cl₂溶剂，使固化的反应物溶解尽量溶解，过滤掉不溶物，滤液放置析出透明片状晶体1.46g(产率52.8％)，熔点54～56℃。

红外分析结果：主要的红外吸收峰为：

IR(KBr，cm^-1)：3016(m)，2917(v)，2852(m)，1486(m)，1450(m)，1433(w)，1395(w)，962(m)，935(m)，915(m)，846(vs)，722(m)，448(w)。

核磁：

¹H NMR(CDCl₃，δ/ppm)：7.68(s，2H，Ph-H)，7.70(s，2H，Ph-H)，4.63(s，4H，Ph-CH₂-N⁺)，3.53(s，4H，N⁺-CH₂)，3.07(s，12H，N⁺-CH₃)，1.82(m，4H，N⁺-C-CH₂)，1.22(m，36H，CH₂)，0.81(m，6H，CH₃).

元素分析计算值(C₃₆H₇₀Br₂N₂)：C，62.60；H，10.21；N，4.06；实验值：C，62.63；H，10.17；N，4.10％。

实施例2：二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，3-苯二亚甲基二铵(1，3-BGBn)的合成：

称取1.06g(0.004mol)间二溴甲基苯，加入到盛有10mL丙酮的圆底烧瓶中，并在磁力搅拌下，将2.8mL(密度＝0.76g/mL，0.01mol)N，N-二甲基十二烷基胺加入其中，室温搅拌15分钟左右时即有白色固体生成。继续搅拌半小时后，减压过滤，干燥，得固体1.83g(产率66.3％)，用熔点仪测出化合物的熔点为225～227℃。

红外分析结果：主要的红外吸收峰为：

IR(KBr，cm^-1)：3012(w)，2955(m)，2925(s)，2858(m)，1466(m)，1380(w)，1335(w)，1262(w)，927(w)，832(w)，750(w)，723(m)。

核磁：¹H NMR(CDCl₃，δ/ppm)：7.91(s，2H，Ph-H)，7.78-7.76(d，2H，J＝7.6HzPh-H)，7.62(s，1H，Ph-H)，4.68(s，4H，Ph-CH₂-N⁺)，3.35(s，4H，N⁺-CH₂)，3.15(s，12H，N⁺-CH₃)，1.86(m，4H，N⁺-C-CH₂)，1.25(m，36H，CH₂)，0.83(m，6H，CH₃)。

元素分析计算值(C₃₆H₇₀Br₂N₂)：C，62.60；H，10.21；N，4.06；实验值：C，62.72；H，10.15；N，4.12％。

实施例3：二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，4-苯二亚甲基二铵(简称1，4-BGBn)的合成：

称取1.06g(0.004mol)间二溴甲基苯，加入到盛有10mL丙酮的圆底烧瓶中，并在磁力搅拌下，将2.8mL(密度＝0.76g/mL，0.01mol)N，N-二甲基十二烷基胺加入其中，立即产生白色沉淀，继续搅拌30分钟。减压过滤，干燥，得固体2.03g(产率73.6％)，用熔点仪测出化合物的熔点为224～226℃。

红外分析结果：主要的红外吸收峰为：

IR(KBr，cm^-1)：3010(m)，2922(v)，2858(m)，1485(m)，1465(m)，1402(w)，1226(w)，1005(w)，880(w)，825(w)，720(m)，415(w)。

核磁：¹H NMR(CDCl₃，δ/ppm)：7.67(s，4H，Ph-H)，4.59(s，4H，Ph-CH₂-N⁺)，3.27(s，4H，N⁺-CH₂)，2.98(s，12H，N⁺-CH₃)，1.80(m，4H，N⁺-C-CH₂)，1.26(m，36H，CH₂)，0.86(t，6H，J＝6.8Hz，CH₃)。

元素分析计算值(C₃₆H₇₀Br₂N₂)：C，62.60；H，10.21；N，4.06；实验值：C，62.77；H，10.23；N，4.19％。

实施例4：二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，4-丁二铵的合成：

准确量取1，4-二溴丁烷0.48mL(密度＝1.8g/mL，0.004mol)，2.2mL(密度＝0.76g/mL，0.008mol)N，N-二甲基十二烷基胺，另取30mL无水乙醇置于100mL圆底烧瓶中，回流48小时。溶液变浑浊，减压蒸去大部分乙醇，并用V_乙酸乙酯∶V_乙醇＝1∶1重结晶，析出白色固体，干燥后得白色固体1.28g(产率49.8％)，测得化合物熔点为201～203℃。

红外分析结果：主要的红外吸收峰为：

IR(KBr，cm^-1)：2923(s)，2855(s)，1470(s)，1172(w)，1045(w)，916(w)，904(w)，726(m)，498(w)。

核磁：¹H NMR(CDCl₃，δ/ppm)：3.43(s，4H，N⁺-CH₂)，3.38(s，4H，N⁺-CH₂)，3.13(s，12H，N⁺-CH₃)，1.86(s，4H，-CH₂)，1.73(s，4H，-CH₂)，1.36(s，8H，-CH₂)，1.27(m，28H，-CH₂)，0.83(m，6H，CH₃)。

元素分析计算值(C₃₂H₇₀Br₂N₂)：C，59.80；H，10.98；N，4.36；实验值：C，59.96；H，10.83；N，4.39％。

实施例5：二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-2-丁烯-1，4-二铵的合成：

称取1，4-二溴-2-丁烯2.12g(0.01mol)，置于100mL圆底烧瓶中，加入20mLCH₂Cl₂使其溶解，精确量取5.5mL(密度＝0.76g/mL，0.02mol)N，N-二甲基十二烷基胺，在搅拌下逐滴加入，反应放热，使溶液沸腾，逐渐生成白色沉淀，过滤，用乙酸乙酯-乙醇重结晶，得白色固体6.12g(产率95.5％)，测得化合物熔点为237～239℃。

红外分析结果：主要的红外吸收峰为：

IR(KBr，cm^-1)：3012(m)，2915(s)，2852(s)，1476(s)，1318(w)，1072(w)，1016(m)，966(w)，936(w)，870(w)，725(m)。

核磁：¹H NMR(CDCl₃，δ/ppm)：6.43(s，2H，＝CH)，4.11(s，4H，N⁺-CH₂)，3.29(s，4H，N⁺-CH₂)，3.12(s，12H，N⁺-CH₃)，1.72(s，4H，CH₂)，1.21(m，36H，CH₂)，0.95(m，6H，CH₃)

元素分析计算值(C₃₂H₆₈Br₂N₂)：C，59.99；H，10.70；N，4.37；实验值：C，60.16；H，10.68；N，4.49％。

实施例6：二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-2-丁炔-1，4-二铵的合成：

称取1，4-二溴-2-丁炔1.06g(0.005mol)，置于100mL圆底烧瓶中，加入20mLCH₂Cl₂使其溶解，精确量取2.8mL(密度＝0.76g/mL，0.01mol)N，N-二甲基十二烷基胺，在搅拌下逐滴加入，逐渐生成白色沉淀，过滤，用乙酸乙酯-乙醇重结晶，得白色固体2.07g(产率64.9％)，测得化合物熔点为224～226℃。

红外分析结果：主要的红外吸收峰为：

IR(KBr，cm^-1)：2925(s)，2856(s)，1472(s)，1422(m)，1375(m)，1305(w)，1166(m)，925(m)，906(m)，832(w)，765(w)，724(m)。

核磁：¹H NMR(CDCl₃，δ/ppm)：5.32(s，4H，C-CH₂)，3.67(s，4H，N⁺-CH₂)，3.43(s，12H，N⁺-CH₃)，1.75(s，4H，CH₂)，1.20(m，36H，CH₂)，0.83(t，6H，J＝6Hz，CH₃)。

元素分析计算值(C₃₂H₆₆Br₂N₂)：C，60.18；H，10.42；N，4.39；实验值：C，60.26；H，10.48；N，4.51％。

实施例7

Gemini季铵盐型阳离子表面活性剂化合物对炼油厂循环水杀菌应用示例。

对炼油厂循环水用杀生剂Gemini季铵盐型阳离子表面活性剂(实施例1)的杀菌性能进行了实验室静态模拟，并与新洁而灭进行了研究比较，表明前者是一种广谱、高效、低毒的杀生剂，对水中不同的菌种：异养菌、硫细菌、硫酸盐还原菌，双季铵盐型表面活性剂的杀菌效果略好于新洁尔灭，且随浓度、作用时间不同又有其特点.在投配浓度为20mg/L时，杀菌效果良好。新洁而灭的浓度在5ppm时才能与双季铵盐2ppm时具有相同的杀菌效果。

Claims (8)

1、一种双季铵盐阳离子表面活性剂，它以如下的结构通式表示：

         R[N(R₁R₂)₂(C_nH_2n+1)]₂ ²⁺·2X^-

其中，R为双卤代烃类化合物；

R₁、R₂为相同或不相同的含有C₁～C₄碳原子的饱和直链或支链烷基；

X^-溴离子；

n为2～12的自然数。

2、如权利要求1所述的双季铵盐阳离子表面活性剂，其特征在于所述的季铵盐阳离子表面活性剂选自下列化合物：

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，2-苯二亚甲基二铵；

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，3-苯二亚甲基二铵；

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，4-苯二亚甲基二铵；

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-1，4-丁二铵；

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-2-丁烯-1，4-二铵；

二溴化N，N，N′，N′-四甲基-N，N′-双十二烷基-2-丁炔-1，4-二铵；

3、权利要求1所述双季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法，包括下述步骤：

(a)将卤代物与脂肪胺在有机溶剂溶液中混合，随之开始反应；

(b)反应放热，继续搅拌5分钟～10小时，使反应进行完全；

(c)过滤后干燥，根据不同的体系，用水或乙酸乙酯-乙醇混合溶剂重结晶，得白色或黄色固体。

4、如权利要求3所述的制备方法，其中的有机溶剂为：乙醇、乙酸乙酯、丙酮、石油醚、二氯甲烷的一种或一种以上的混合物。

5、如权利要求3所述的制备方法，其中脂肪胺与卤代物的摩尔比为2.0∶1.0至2.5∶1.0。

6、如权利要求5所述的制备方法，其中脂肪胺与卤代物的摩尔比为2.05∶1.0至2.35∶1.0。

7、如权利要求3所述的制备方法，其中混合物的反应温度为25～78℃，反应时间为5分钟至10小时。

8、权利要求1所述双季铵盐阳离子表面活性剂在制备油田杀菌剂方面的应用。

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