CN105906572A - 一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，它涉及季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法。它是要解决现有季铵盐阳离子表面活性剂临界胶束浓度高、表面活性低、生物降解性差的技术问题。合成方法：将氯乙酰基‑2‑氨基嘧啶和N,N‑二甲基烷基叔胺加入到三口烧瓶中，加热搅拌反应后，用溶剂重结晶即得到嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂。该嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的临界胶束浓度为0.3mmol/L~5.4mmol/L，表面活性较高，该产物合成方法简单，反应易于控制，产物易于纯化，收率高。可用于石油、化工、杀菌、制药领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种季铵盐表面活性剂的合成方法。
背景技术
生活中常用的表面活性剂为传统表面活性剂。该类表面活性剂为具有单亲水基、单疏水基的两亲分子，该类分子的结构特点决定其表面活性提高会受到极大限制。杂环类表面活性剂是一类具有良好的生物活性及表面活性的表面活性剂。如含有吡啶环的表面活性剂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及油田污水中的细菌具有良好的杀菌性。具有酰胺基团的吡啶盐表面活性剂，由于酰胺基团的引入使其具有更好的生物降解性。
含有嘧啶环类化合物现被广泛的应用于医药卫生、农业杀菌等方面。该类化合物在改变生物活性方面被广泛应用。因此，将嘧啶环及酰胺基团引入到杂环表面活性剂的分子结构中，能够明显提高表面活性剂的表面活性，杀菌能力及生物降解能力。
发明内容
本发明的目的是解决常用传统表面活性剂临界胶束浓度高、表面活性低、生物降解能力及杀菌能力弱且不符合绿色环保要求的问题，而提供一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法。
一种N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵，其结构通式如下：，其中n为8、10、12、14。
一种N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂的合成方法，具体是按以下步骤完成：
一、合成氯乙酰基-2-氨基嘧啶：
(1)、取2-氨基嘧啶、氯乙酰氯为原料，碳酸钾为缚酸剂，二氯甲烷为溶剂，其中2-氨基嘧啶和碳酸钾的摩尔比为1:(1~1.5)；2-氨基嘧啶物质的量与二氯甲烷的体积比为1mmol:(1mL~1.5mL)；2-氨基嘧啶与氯乙酰氯的摩尔比为1:(1~1.5)；
(2)、将步骤一(1)中称取的2-氨基嘧啶、碳酸钾及三分之二体积的二氯甲烷置于装有氮气保护装置的三口烧瓶中，在0℃的条件下搅拌至溶解；
(3)、将步骤一(1)中称取的氯乙酰氯及剩余的二氯甲烷置于恒压滴液漏斗中，然后以恒定的滴加速度0.2mL/min~0.4mL/min滴入到三口烧瓶中，15min~30min内滴加完毕，滴加完毕后继续在0℃条件下搅拌反应2h~6h，得到反应产物；
(4)、利用真空抽滤装置，将步骤一(3)中的反应产物经抽滤后得到除溶剂的反应产物，然后用去离子水进行洗涤，每次去离子水用量8mL~20mL，洗涤3~5次，在温度为30℃~60℃的条件下对产物进行干燥，干燥时间为3h~8h，得到灰绿色粉末状固体，灰绿色粉末状固体为氯乙酰基-2-氨基嘧啶。
二、合成表面活性剂：
(1)、取氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N,N-二甲基烷基叔胺为原料，其中氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N,N-二甲基烷基叔胺的摩尔比为1:(1.5~2.5)；
(2)、将步骤二(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烧瓶中，在无溶剂及相转移催化剂的条件下搅拌加热，温度从室温加热至40℃~100℃，反应2h~8h，反应结束后得到黑色粘性油状液体，冷却至室温；
(3)、将步骤二(2)中得到的黑色粘性油状液体通过无水乙醇与乙酸乙酯的混合溶液进行重结晶，混合溶液以无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为(0.3~0.8):25混合而成，得到结晶产物，在温度为30℃~60℃的条件下对结晶产物进行干燥，干燥时间为2h~6h，得到浅黄色粉末状N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂；
本发明所述的嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法反应过程表示式如下：
本发明优点：
一、本发明中以2-氨基嘧啶、氯乙酰氯和N,N-二甲基烷基叔胺为原料，合成了一种新型N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂，该类表面活性剂至今未见文献报道，填补了该领域空白。
二、采用两步法合成新型N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂，所用原料易得，合成工艺简单，反应条件易于控制，操作简便，产物易于分离、纯化。
三、本发明中所涉及的表面活性剂合成过程为非均相反应，未使用任何溶剂和相转移催化剂，减少了溶剂的挥发和后处理过程，符合绿色环保理念。
四、本发明合成的N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂，表面活性剂分子结构中含有嘧啶环及酰胺基团，使该类表面活性剂具有较好的表面活性、杀菌能力和生物降解性。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂，其结构通式如下：，其中n为8、10、12、14。
具体实施方式二：本实施方式是一种N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂的合成方法，具体是按以下步骤完成的：
一、合成氯乙酰基-2-氨基嘧啶：
(1)、取2-氨基嘧啶、氯乙酰氯为原料，碳酸钾为缚酸剂，二氯甲烷为溶剂，其中2-氨基嘧啶和碳酸钾的摩尔比为1:(1~1.5)，2-氨基嘧啶的物质的量与二氯甲烷的体积比为1mmol:(1mL~1.5mL)，2-氨基嘧啶与氯乙酰氯的摩尔比为1:(1~1.5)；
(2)、将步骤一(1)中称取的2-氨基嘧啶、碳酸钾及三分之二体积的二氯甲烷置于装有氮气保护装置的三口烧瓶中，在0℃的条件下搅拌至溶解；
(3)、将步骤一(1)中称取的氯乙酰氯及剩余的二氯甲烷置于恒压滴液漏斗中，然后以恒定的滴加速度0.2mL/min~0.4mL/min滴入到三口烧瓶中，15min~30min内滴加完毕，滴加完毕后继续在0℃条件下搅拌反应2h~6h，得到反应产物；
(4)、利用真空抽滤装置，将步骤一(3)中的反应产物经抽滤后得到除溶剂的反应产物，然后用去离子水进行洗涤，每次去离子水用量8mL~20mL，洗涤3~5次，在温度为30℃~60℃的条件下对产物进行干燥，干燥时间为3h~8h，得到灰绿色粉末状固体，灰绿色粉末状固体为氯乙酰基-2-氨基嘧啶。
二、合成表面活性剂：
(1)、取氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N,N-二甲基烷基叔胺为原料，其中氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N,N-二甲基烷基叔胺的摩尔比为1:(1.5~2.5)；
(2)、将步骤二(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烧瓶中，在无溶剂及相转移催化剂的条件下搅拌加热，温度从室温加热至40℃~100℃，反应2h~8h，反应结束后得到黑色粘性油状液体，冷却至室温；
(3)、将步骤二(2)中得到的黑色粘性油状液体通过无水乙醇与乙酸乙酯的混合溶液进行重结晶，混合溶液以无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为(0.3~0.8):25混合而成，得到结晶产物，在温度为30℃~60℃的条件下对结晶产物进行干燥，干燥时间为2h~6h，得到浅黄色粉末状N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同点是：步骤一(1)中2-氨基嘧啶与氯乙酰氯的摩尔比为1:1.2，2-氨基嘧啶的物质的量与二氯甲烷的体积比为1mmol:1.2mL，2-氨基嘧啶和碳酸钾的摩尔比为1:1.2。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三的不同点是：步骤一(3)中恒压滴液漏斗的滴加速度0.25mL/min，20min滴加完毕，滴加完毕后继续在0℃条件下搅拌反应3h。其他与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四的不同点是：步骤一(4)中真空抽滤装置的真空度为0.08MPa~0.09MPa；用去离子水洗涤5次，每次去离子水用量为10mL，干燥温度为45℃，时间为5h。其他与具体实施方式二至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五的不同点是：步骤二(1)中氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N,N-二甲基烷基叔胺的摩尔比为1:2。其他与具体实施方式二至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六的不同点是：步骤二(1)中N,N-二甲基烷基叔胺分别为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。其他与具体实施方式二至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二至七的不同点是：步骤二(2)采用的是无溶剂、无相转移催化剂条件下合成，温度从室温加热至40℃~100℃，反应2h~8h，反应结束后得到黑色粘性油状液体，冷却至室温。其他与具体实施方式二至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式二至八的不同点是：步骤二(3)中重结晶所用溶剂由无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为0.5:25混合而成，干燥温度为45℃，时间为3h。其他与具体实施方式二至八相同。
用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：本实施例的嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法，按以下步骤进行：
一、合成氯乙酰基-2-氨基嘧啶：
(1)、称取1.008g 2-氨基嘧啶(10.6mmol)，1.480g氯乙酰氯(13.1mmol)，1.779g碳酸钾(12.9mmol)和13mL二氯甲烷；
(2)、将步骤一(1)中称取的2-氨基嘧啶、碳酸钾及三分之二体积的二氯甲烷(约9mL)置于装有氮气保护装置的三口烧瓶中，在0℃的条件下搅拌至溶解；
(3)、将步骤一(1)中称取的氯乙酰氯及剩余的二氯甲烷(约4mL)置于恒压滴液漏斗中，然后以恒定的滴加速度0.25mL/min滴入到三口烧瓶中，20min内滴加完毕，滴加完毕后继续在0℃条件下搅拌反应3h，得到反应产物；
(4)、利用真空抽滤装置，将步骤一(3)中的反应产物经抽滤后得到除溶剂的反应产物，每次用10mL去离子水对产物进行洗涤，一共洗涤5次，在温度为45℃的条件下对产物进行干燥，干燥时间为5h，得到灰绿色粉末状固体，灰绿色粉末状固体为氯乙酰基-2-氨基嘧啶，称量质量为1.550g，收率85.22%。
二、合成表面活性剂：
(1)、称取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)加入到三口烧瓶中，在无溶剂、无相转移催化剂条件下，从室温搅拌加热至60℃，反应3h，反应结束后得到黑色粘性油状液体粗产物；
(2)、将步骤二(1)中得到粗产物，通过无水乙醇和与乙酸乙酯的混合溶液进行重结晶，混合溶液以无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为0.5:25混合而成，得到结晶产物，在温度为45℃的条件下对结晶产物进行干燥，干燥时间为3h，得到浅黄色粉末状固体，即为N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂，质量为2.421g，收率78.43%。
利用FT-IR、1H-NMR对氯乙酰基-2-氨基嘧啶进行表征。
FT-IR (KBr), ν/cm-1：3434 cm-1为酰胺基团中的N-H伸缩振动吸收峰；3098 cm-1，3077 cm-1 为嘧啶环上的C-H伸缩振动吸收峰；2974 cm-1，2823 cm-1为-CH2-的对称和反对称伸缩振动吸收峰；1688 cm-1为酰胺基团中的C=O伸缩振动吸收峰；1591 cm-1，1580 cm-1，1527 cm-1 为嘧啶环上的骨架振动吸收峰；785 cm-1为C-Cl的伸缩振动吸收峰。
1H NMR化学位移 (600 MHz, DMSO-d6, ppm) δ H：10.91 (1H)，8.67 (2H)，7.21(1H)，4.53 (2H)。
通过FT-IR和1H-NMR对氯乙酰基-2-氨基嘧啶的表征，可知氯乙酰基-2-氨基嘧啶的结构式为。
利用FT-IR、1H-NMR 对N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵进行表征。
FT-IR (KBr), ν/cm-1：3432 cm-1为酰胺基团中N-H伸缩振动吸收峰；2926 cm-1，2856 cm-1分别为-CH3、-CH2-的对称和反对称伸缩振动吸收峰；1725 cm-1为酰胺基团中C=O伸缩振动吸收峰；1576 cm-1，1528 cm-1，1491 cm-1为嘧啶环骨架振动吸收峰；723 cm-1为长烷基链-(CH2)n-的弯曲振动吸收峰。
1H NMR化学位移 (600 MHz, CDCl3, ppm)δ H：11.98 (1H)，8.66 (2H)，7.05 (1H)，5.21 (2H)，3.73 (2H)，3.53 (6H)，1.83 (2H)，1.24-1.35 (14H)，0.88 (3H)。
通过FT-IR和1H-NMR对 N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵，可知N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵的结构式为
。
用超纯水配制一定浓度的实施例1所得产品N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵水溶液，在25℃条件下，采用吊环法测定该水溶液的g-lgC曲线，可知N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵的临界胶束浓度(cmc)为5.4mmol/L，与临界角胶束浓度5.8mmol/L的传统表面活性剂剂N-苄基-N,N-二甲基-N-十二烷基氯化铵相比，临界胶束浓度低0.4mmol/L，说明本实施例产品N-癸烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵具有更低的临界胶束浓度和较好的表面活性。
实施例2：本实施例的嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法，按以下步骤进行：
(1)、称取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(20.1mmol)加入到三口烧瓶中，在无溶剂、无相转移催化剂条件下，从室温搅拌加热至70℃，反应3h，反应结束后得到黑色粘性油状液体粗产物；
(2)、将步骤(1)中得到粗产物，通过无水乙醇和与乙酸乙酯的混合溶液进行重结晶，混合溶液以无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为0.5:25混合而成，得到结晶产物，在温度为45℃的条件下对结晶产物进行干燥，干燥时间为3h，得到浅黄色粉末状固体，即为N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂，质量为3.038g，收率80.79%。
利用FT-IR、1H-NMR 对N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵进行表征。
FT-IR (KBr), ν/cm-1：3432 cm-1为酰胺基团中N-H伸缩振动吸收峰；2923 cm-1，2852 cm-1分别为-CH3、-CH2-的对称和反对称伸缩振动吸收峰；1719 cm-1为酰胺基团中C=O伸缩振动吸收峰；1586 cm-1，1530 cm-1，1494 cm-1为嘧啶环骨架振动吸收峰；724 cm-1为长烷基链-(CH2)n-的弯曲振动吸收峰。
1H NMR化学位移 (600 MHz, CDCl3, ppm)δ H：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)。
通过FT-IR和1H-NMR对 N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵，可知N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵的结构式为
。
用超纯水配制一定浓度的实施例2所得产品N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵水溶液，在25℃条件下，采用吊环法测定该水溶液的g-lgC曲线，可知N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵的临界胶束浓度(cmc)为2.7mmol/L，与临界角胶束浓度5.8mmol/L的传统表面活性剂剂N-苄基-N,N-二甲基-N-十二烷基氯化铵相比，临界胶束浓度低3.1mmol/L，说明本实施例产品N-十二烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵具有更低的临界胶束浓度和较好的表面活性。
实施例3：本实施例的嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法，按以下步骤进行：
(1)、称取1.520g 氯乙酰基-2-氨基嘧啶(8.6mmol)，4.295g N,N-二甲基十四烷基叔胺(17.8mmol)加入到三口烧瓶中，在无溶剂、无相转移催化剂条件下，从室温搅拌加热至65℃，反应4h，反应结束后得到黑色粘性油状液体粗产物；
(2)、将步骤(1)中得到粗产物，通过无水乙醇和与乙酸乙酯的混合溶液进行重结晶，混合溶液以无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为0.5:25混合而成，得到结晶产物，在温度为45℃的条件下对结晶产物进行干燥，干燥时间为3h，得到浅黄色粉末状固体，即为N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂，质量为2.961g，收率80.88%。
利用FT-IR、1H-NMR 对N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵进行表征。
FT-IR (KBr), ν/cm-1：3426 cm-1为酰胺基团中N-H伸缩振动吸收峰；2921 cm-1，2850 cm-1分别为-CH3、-CH2-的对称和反对称伸缩振动吸收峰；1719 cm-1为酰胺基团中C=O伸缩振动吸收峰；1586 cm-1，1531 cm-1，1462 cm-1为嘧啶环骨架振动吸收峰；725 cm-1为长烷基链-(CH2)n-的弯曲振动吸收峰。
1H NMR化学位移 (600 MHz, CDCl3, ppm)δ H：12.00 (1H)，8.66 (2H)，7.04 (1H)，5.20 (2H)；3.72 (2H)，3.52 (6H)，1.82 (2H)，1.23-1.34 (22H)，0.87 (3H)。
通过FT-IR和1H-NMR对 N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵，可知N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵的结构式为
。
用超纯水配制一定浓度的实施例3所得产品N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵水溶液，在25℃条件下，采用吊环法测定该水溶液的g-lgC曲线，可知N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵的临界胶束浓度(cmc)为1.2mmol/L，与临界角胶束浓度5.8mmol/L的传统表面活性剂剂N-苄基-N,N-二甲基-N-十二烷基氯化铵相比，临界胶束浓度低4.6mmol/L，说明本实施例产品N-十四烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵具有更低的临界胶束浓度和较好的表面活性。
实施例4：本实施例的嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法，按以下步骤进行：
(1)、称取1.573g 氯乙酰基-2-氨基嘧啶(9.2mmol)，4.945g N,N-二甲基十六烷基叔胺(18.4mmol)加入到三口烧瓶中，在无溶剂、无相转移催化剂条件下，从室温搅拌加热至70℃，反应4h，反应结束后得到黑色粘性油状液体粗产物；
(2)、将步骤(1)中得到粗产物，通过无水乙醇和与乙酸乙酯的混合溶液进行重结晶，混合溶液以无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为0.5:25混合而成，得到结晶产物，在温度为45℃的条件下对结晶产物进行干燥，干燥时间为3h，得到浅黄色粉末状固体，即为N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂，质量为3.308g，收率82.02%。
利用FT-IR、1H-NMR 对N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵进行表征。
FT-IR (KBr), ν/cm-1：3431 cm-1为酰胺基团中N-H伸缩振动吸收峰；2920 cm-1，2850 cm-1分别为-CH3、-CH2-的对称和反对称伸缩振动吸收峰；1719 cm-1为酰胺基团中C=O伸缩振动吸收峰；1586 cm-1，1531 cm-1，1465 cm-1为嘧啶环骨架振动吸收峰；724 cm-1为长烷基链-(CH2)n-的弯曲振动吸收峰。
1H NMR化学位移 (600 MHz, CDCl3, ppm)δ H：12.01 (1H)，8.66 (2H)，7.05 (1H)，5.19 (2H)，3.72 (2H)，3.51 (6H)；1.82 (2H)，1.24-1.35 (26H)，0.87 (3H)。
通过FT-IR和1H-NMR对 N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵，可知N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵的结构式为
。
用超纯水配制一定浓度的实施例4所得产品N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵水溶液，在25℃条件下，采用吊环法测定该水溶液的g-lgC曲线，可知N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵的临界胶束浓度(cmc)为0.3mmol/L，与临界角胶束浓度5.8mmol/L的传统表面活性剂剂N-苄基-N,N-二甲基-N-十二烷基氯化铵相比，临界胶束浓度低5.5mmol/L，说明本实施例产品N-十六烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵具有更低的临界胶束浓度和较好的表面活性。
Claims (8)
1.一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、合成氯乙酰基-2-氨基嘧啶：
(1)、取2-氨基嘧啶、氯乙酰氯为原料，碳酸钾为缚酸剂，二氯甲烷为溶剂，其中2-氨基嘧啶和碳酸钾的摩尔比为1:(1~1.5)，2-氨基嘧啶的物质的量与二氯甲烷的体积比为1mmol:(1mL~1.5mL)，2-氨基嘧啶与氯乙酰氯的摩尔比为1:(1~1.5)；
(2)、将步骤一(1)中称取的2-氨基嘧啶、碳酸钾及三分之二体积的二氯甲烷置于装有氮气保护装置的三口瓶中，在0℃的条件下搅拌至溶解；
(3)、将步骤一(1)中称取的氯乙酰氯及剩余的二氯甲烷置于恒压滴液漏斗中，然后以恒定的滴加速度0.2mL/min~0.4mL/min滴入到三口瓶中，15min~30min内滴加完毕，滴加完毕后继续在0℃条件下搅拌反应2h~6h，得到反应产物；
(4)、利用真空抽滤装置，将步骤一(3)中的反应产物经抽滤后得到除溶剂的反应产物，然后用去离子水进行洗涤，每次去离子水用量8mL~20mL，洗涤3~5次，在温度为30℃~60℃的条件下对产物进行干燥，干燥时间为3h~8h，得到灰绿色粉末状固体，灰绿色粉末状固体为氯乙酰基-2-氨基嘧啶；
二、合成表面活性剂：
(1)、取氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N,N-二甲基烷基叔胺为原料，其中氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N,N-二甲基烷基叔胺的摩尔比为1:(1.5~2.5)；
(2)、将步骤二(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烧瓶中，在无溶剂及相转移催化剂的条件下搅拌加热，温度从室温加热至40℃~100℃，反应2h~8h，反应结束后得到黑色粘性油状液体，冷却至室温；
(3)、将步骤二(2)中得到的黑色粘性油状液体通过无水乙醇与乙酸乙酯的混合溶液进行重结晶，混合溶液以无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为(0.3~0.8):25混合而成，得到结晶产物，在温度为30℃~60℃的条件下对结晶产物进行干燥，干燥时间为2h~6h，得到浅黄色粉末状N-烷基-N-(嘧啶-2-氨基酰甲基)-N,N-二甲基氯化铵表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于步骤一(1)中2-氨基嘧啶与氯乙酰氯的摩尔比为1:1.2，2-氨基嘧啶的物质的量与二氯甲烷的体积比为1mmol:1.2mL，2-氨基嘧啶和碳酸钾的摩尔比为1:1.2。
3.根据权利要求1所述的一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于步骤一(3)中恒压滴液漏斗的滴加速度0.25mL/min，20min滴加完毕，滴加完毕后继续在0℃条件下搅拌反应3h。
4.根据权利要求1所述的一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于步骤一(4)中真空抽滤装置的真空度为0.08MPa~0.09MPa，用去离子水洗涤5次，每次去离子水用量为10mL，干燥温度为45℃，时间为5h。
5.根据权利要求1所述的一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于步骤二(1)中氯乙酰基-2-氨基嘧啶和N,N-二甲基烷基叔胺的摩尔比为1:2。
6.根据权利要求1所述的一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于步骤二(1)中N,N-二甲基烷基叔胺分别为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.根据权利要求1所述的一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于步骤二(2)是在无溶剂、无相转移催化剂条件下合成，温度从室温加热至40℃~100℃，反应2h~8h，反应结束后得到黑色粘性油状液体，冷却至室温。
8.根据权利要求1所述的一种嘧啶衍生物季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于步骤二(3)中重结晶所用溶剂由无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为0.5:25混合而成，干燥温度为45℃，时间为3h。
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