[发明专利]一种双子阳离子表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明与一种阳离子表面活性剂及其制备方法有关，具体地说，是一种包含有季胺离子的双子阳离子表面活性剂及其制备方法。

技术背景

具有MFI型孔道结构的分子筛（晶胞组成为︱Na_n⁺(H₂O)₁₆︱[Al_nSi_96-nO₁₉₂]n＜27，n是晶胞中铝的原子数)是最重要的催化材料之一，广泛应用于石油化工、煤化工和精细化工等催化领域。合成MFI型分子筛的现有模板剂是以四丙基溴化铵为代表的胺类单子阳离子表面活性剂：

还有诸如四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基溴化铵、二乙胺、氨水、正丁胺、吡啶等。此类表面活性剂一般有两部分构成：非极性的亲油(疏水)的碳氢部分和极性的亲水(疏油)基团。这种分子结构的单子表面活性剂作为合成MFI沸石分子筛的模板剂时，将导向无机原子Si-Al-Na-O在三维空间形成具有规整孔结构的常规结晶的无机固体，即MFI的晶体尺寸呈常规晶体大小。在催化应用中的问题是宏观反应速度经常与扩散控制密切相关而影响催化活性。这个问题可以通过减少常规MFI沸石晶体的厚度，从而缩短扩散路径的长度，提高了分子扩散得到解决。

如果常规MFI晶体的厚度降低到单晶胞尺寸，MFI沸石将展示出最大的分子扩散。而这一判断的实现关键在于适当的设计能合成单晶胞尺寸MFI的模板剂。合成MFI的现有模板剂—胺类单子阳离子表面活性剂已难以在这方面取得突破，目标转向另一类表面活性剂—双子阳离子表面活性剂的研究。

双长链双官能团类化合物，构成了目前表面活性剂研究中一个十分活跃的领域。人们对此类化合物的兴趣源于其独特的结构，特殊的物化性质，以及其在生物研究方面所表现出来的独特的作用。此类化合物不仅具有很低的临界胶束浓度和很高的杀菌活性，而且因它可以形成层状和棒状胶束，可以用来模拟生物膜，此外，还具有优良的相转移催化作用。目前人们对此类化合物的研究主要集中在改变疏水基和连接基的结构，探索结构对其物理化学性质的影响。

从分子结构分析，双子型表面活性剂分子是由两个普通单键单头基表面活性剂分子在头基处通过连接基团以化学键连接而成。这种结构使碳链间更易产生强范德华力， 离子头基间形成共价键，阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分散力，明显地表现出更易在气/液表面上吸附，更有效地降低表面张力，更好地复配协同效应，更易聚集生成胶团，更好的润湿性等普通表面活性剂不具备的独特优势。

大多数的双子表面活性剂结构对称，含有两个相同的极性基团，含有不对称结构的双子表面活性剂十分罕见。本发明通过双子型表面活性剂的设计，以合成的结构不对称的双子型表面活性剂作为超薄或单晶胞MFI沸石合成的模板剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双子阳离子表面活性剂及其制备方法，以克服以四丙基溴化铵为代表的现有模板剂制备的普通MFI催化剂载体在催化反应中的内扩散控制，从而提高催化活性。

本发明制备的产物及中间产物的命名依据IUPAC（International Union of Pure and Applied Chemistry）命名法命名。

一种双子阳离子表面活性剂，结构式如下（1）式： 

                 （1）

在上述技术方案中，所述上述（1）式是由两个疏水基、两个亲水基和连接基键合而成；所述疏水基是由两个结构不对称的极性基团长链脂肪烃C₁₈H₃₆Br- 和C₆H₁₂Br-构成；所述亲水基由两个相同的季铵正离子- N⁺（CH₃）₂-构成；所述连接基是长链脂肪烃-(CH₂)₆-位于分子的中间，连接两个亲水基；所述原料取至下列化合物：1-溴代十八烷、N,N,N',N'-四甲基-1，6-己二胺和1-溴己烷；所述反应介质是乙腈、甲苯和乙醚中的一种；或两种。

一种用于上述阳离子双子表面活性剂的制备方法，按下述步骤进行：

⑴摩尔比1:2的溴代十八烷烃和N,N,N',N'-四甲基-1，6-己二胺溶解在有机溶剂混合物中；

经加热、冷却、过滤，有机溶剂洗涤；真空烘干得到一溴化-1-（二甲基铵基）-2-（二甲基十八烷基铵基）己烷。