[发明专利]可逆转换表面活性剂及使用方法

说明书

本文公开可逆转换表面活性剂和用其提取天然产物、涂布表面、清洁衣物和渗透提取的方法。

背景

表面活性剂为包含极性或离子“首”基和非极性疏水“尾”(一般为烃链)的两亲性化合物。表面活性剂可作为分散剂、乳化剂、去污剂、湿润剂和/或起泡剂。表面活性剂也用于合成，如乳液聚合，以分隔或稳定反应物和/或产物以控制大小、形态或其他性质。

虽然表面活性剂广泛用于各种方法，但表面活性剂自身为最终产品的合乎需要组分却很罕见。去除表面活性剂经常需要加热、机械搅拌和/或利用一些形式的中和剂另外化学改性。这样的处理可能代价高，并且可导致产物污染，并产生大量被污染的含水废物。一种替代是使用生物可降解表面活性剂，其随含水废物处理掉。优选通过一些可控手段触发生物降解。虽然使用此类型表面活性剂降低了治理成本并可比传统表面活性剂去除更少耗能，但仍造成水生污染方面的问题。

可裂解表面活性剂为这样的分子，在由臭氧、UV光、热和/或pH变化触发时，该分子通过从非极性“尾”裂解表面活性剂的极性“首”失去其表面活性剂性质。可裂解表面活性剂的缺点是，非极性断裂“首”和极性“尾”具有实质不同的溶解性，因此首尾分自行分开，使得其之一处于两个分离相中的一个中。这可导致污染两个分离相，产生废溶剂并污染分离的溶质或第二相。

另一类被触发的试剂包括可逆转换表面活性剂。和大多数表面活性剂一样，这些物质通过接触不混溶物质或克服输送限制促进反应和/或混合。类似于可裂解表面活性剂，可逆转换表面活性剂通过抑制或消除表面活性剂活性的转换来控制。然而，这些转换也是可逆的，其中表面活性剂分解产物重组成初始表面活性剂再用，或者表面活性剂根本不分解，而是简单地在可逆过程中改变形式。可逆触发物或“开关”的实例包括二氧化碳、空气、氧化/还原循环和光化学。

表面活性剂从活化形式转换到去活化形式使得能够从试剂分离表面活性剂，消除对双溶剂相的需要，并提供表面活性剂和溶剂的再用，从而节约能源、减少废物和导致的成本和环境问题。

概述

本申请公开了包含螺吡喃首基和疏水尾的光致变色、可逆转换表面活性剂。螺吡喃首基可在基态(疏水、电荷中性的螺吡喃)和活化态(亲水、两性离子部花青)之间可逆转换。疏水尾不可转换。该分子以活化部花青形式作为表面活性剂。触发逆转到基态螺吡喃形式导致首基的亲水特性的去活化和表面活性剂性质的损失。该表面活性剂的基态和活性形式两者仍然为单一完整分子。

本文描述了使用可逆转换表面活性剂的方法用于多种过程，包括中性产物提取和分离、薄膜和涂层的沉积、多步化学合成或处理、清洁衣物和渗透过程。

因此，本文描述了一种包括式I的光致变色、可逆转换表面活性剂：