[发明专利]一种含三唑环的季铵盐型阳离子表面活性剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含三唑环的季铵盐型阳离子表面活性剂及其合成方法。

背景技术

季铵盐型阳离子表面活性剂是一类带有季铵盐阳离子亲水端与长链烷烃或芳香烃的憎水端的分子。它一般由叔胺或吡啶与卤代烃、硫酸二甲酯等烃基化试剂反应制得。它水溶性好，耐酸碱，有较好的抗纤维静电作用，大多数具有杀菌作用，有相转移能力，使其在纤维柔顺剂、消毒剂、发质调理剂、匀染固色剂等领域得到广泛应用。

三唑环是一种由三个氮原子与两个碳原子组成的五元杂环。它具有较高的化学极性、出色的生物活性、良好的与金属离子的配位能力、较强的金属表面吸附能力等。较高的化学极性使它可用于提高药物分子的水溶性与提升聚合物的玻璃化转变温度；出色的生物活性，使它可用于构成抗菌、抗病毒药物；良好的配位能力，使它大量用于过渡金属离子配体的构造；较强的金属表面吸附能力使它可用于构成金属表面抗腐蚀剂。三唑环由于自身具有较强的极性，在接入长链烷烃后也可成为表面活性剂。但目前这方面的报道很少，如：Chebabe et al. 合成了含有一个三唑环的表面活性剂 (Physical & Chemical News, 2004, 19, 120)以及含两个1,2,4-三唑环的远螯型表面活性剂 (Synthetic Communications, 2004, 34, 4189; Corrosion Science, 2004, 46, 2701) 另外，Abramzon et al. 也合成了类似的表面活性剂 (Zhurnal Prikladnoi Khimii, 1996, 69, 2026)。

如果能结合季铵盐型阳离子与三唑环的性能用于制备新型表面活性剂，将会进一步推动对阳离子型表面活性剂的应用方面的发展。然而，目前这方面的工作报道极少。Qiu et al. 报道了含1,2,4-三唑环与两个季铵阳离子的表面活性剂 (Colloid Polymer Science, 2005, 283, 1343; Chinese Chemical Letters, 2003, 14, 653.)。 Fatma et al. 报道了含1,2,4-三唑环与一个季铵阳离子的表面活性剂，并将它用于钼电极的抗腐蚀 (Journal of Dispersion Science and Technology, 2010, 31, 1362)。然而，这些工作所用的三唑环都是1,2,4-三唑环，仅含一个三唑环与1~2个阳离子数量，而且合成步骤都较为繁琐。

近几年，新兴的叠氮-炔基点击化学 (Azide-alkyne Click chemistry)极大地加速了药物化学、高分子化学等领域的发展。它具有一系列特点：区域选择性地生成1,2,3-三唑环，生成产率高, 副产物无害, 反应条件简单，原料和反应试剂易得，合成反应快速等。

 本发明将采用极性非质子溶剂中的季铵化反应与叠氮-炔基点击化学，高效、快速、大量的合成带有一个或多个1,2,3-三唑环与一个或多个季铵盐阳离子的表面活性剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种含三唑环的季铵盐型阳离子表面活性剂及其合成方法。

含三唑环的季铵盐型阳离子表面活性剂含有一个或多个如下的结构单元：

                                                

含三唑环的季铵盐型阳离子表面活性剂的合成方法的步骤如下：

1) 在反应器中依次加入含1摩尔活性叔胺基团的胺类化合物、0.1~10摩尔第一溶剂以及1.05~2摩尔的含炔基与卤素的化合物，于0 ^oC~50 ^oC下反应1~48小时，经沉淀，得到产物；

2) 在氮气保护下，将步骤1)所得产物与1.05~2摩尔的含叠氮基与长链烷烃或芳烃的化合物溶于0.5~50摩尔第二溶剂中，再加入0.005~0.1摩尔的铜催化剂与0.005~0.1摩尔的胺类配体，在0 ^oC~40 ^oC反应10分钟~24小时，经沉淀、分离、干燥得到含三唑环的季铵盐型阳离子表面活性剂。

    所述的含活性叔胺基团的胺类化合物选自三甲胺、三乙胺、N,N-二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、二异丙基甲基胺、二异丙基乙基胺、四甲基乙二胺、四乙基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基丁二胺、五甲基二亚乙基三胺、六甲基三亚乙基四胺、4,4'-(对二甲氨基)二苯基甲烷或4,4'-二(N,N-二甲氨基)二苯甲酮。