[发明专利]一种含氟季铵盐型表面活性剂的制备方法及其用途

说明书

（一）技术领域

    本发明涉及一种含氟季铵盐型阳离子表面活性剂[N-甲基-N-(4-全氟-(1,3-二甲基-2-异丙基)-1-丁烯氧基)苯磺酰胺基]乙基三甲基碘化铵的制备方法及其用途。

（二）背景技术

含氟表面活性剂由于具有“三高、两憎”的特性，随着国际、国内市场的需求日益增大，含氟表面活性剂性能优异，技术含量高，附加值大，引起国内外研究者的极大兴趣。其含氟烃基具有拒水拒油[化工新材料，2004,32（8）：46]，广泛的应用于石油、煤炭、矿冶、机械、纺织、医药等工业及农业领域[日用化学品，2011,41（4）：40-43]。

含氟表面活性剂分为：阳离子、阴离子、非离子、两性等，其中阳离子是重要的品种之一，主要分为胺盐型和季铵盐型两类[氟碳表面活性剂[M].北京，化学工业出版社，2001,6]。其亲水基团既可以是季铵盐阳离子[精细化工，2012,6:554-559]，也可以是胺基[染料与染色,2006,43,(1): 31-33]。憎水基基团除了含氟碳链结构外，一般还有普通的碳氢链；含氟碳链大部分为6-10个碳原子的直链。

新型分子结构不断涌现，同时含氟表面活性剂的应用也渐渐突破了传统领域。具有双碳氟链、碳氟碳氢杂化双链、双亲水链、多亲水链等新型含氟表面活性剂及含氟表面活性剂合成中间体相继被报道[Tomokazu Yoshimura,Langmuir,2006, 22, 4643-4648；R. Kapla′nek, Journal of Fluorine Chemistry,2009,130:308–316；Y.X. Wang, Journal of Fluorine Chemistry 2011,132:489–494]。

 

  

美国西欧日本等国家和地区相继开发此类产品美国杜邦、英国ICI、法国Atochem、德国Hoechst和Bayer、瑞士Ciba-Geigy以及日本旭硝子、大金和Neos等公司拥有80％以上的市场。国外相比，我国含氟表面活性剂，无论在生产能力上，还是在合成研究，应用研究上都比较薄弱。

用通过齐聚法得到的含氟烯烃，克服了电解氟化法、调聚法能耗大、价格昂贵等缺点，可以用于制备的枝杈型含氟表面活性剂，具有合成简单、成本低、性价比高等特点。目前，尚无文献报道该类枝杈型含氟阳离子表面活性剂。

（三）发明内容

本发明的目的在于提供一种含氟季阳离子表面活性剂[N-甲基-N-(4-全氟-(1,3-二甲基-2-异丙基)-1-丁烯氧基)苯磺酰胺基]乙基三甲基碘化铵的制备方法及其用途。

本发明的结构式如下：

     上述含氟季铵盐型阳离子表面活性剂的制备方法，包括下述步骤：

在枝杈型含氟苯基醚溶液与磺酰化试剂反应后磺酰氯衍生物；进一步与N,N,N’-三甲基乙二胺反应得到磺酰胺衍生物；最后与甲基化试剂反应得到一种含氟季铵盐型阳离子表面活性剂。

反应方程式为：

    本发明的实质性特点可以从下述实施例子中得以实现，但这些实施例子仅作为说明，而不是对本发明进行限制。

（四）附图说明

图1为实施例的水溶液表面张力和浓度对数曲线

（五）具体实施方法

实例1：4-全氟-(1,3-二甲基-2-异丙基)-1-丁烯氧基苯磺酰氯的制备

在100mL的四口烧瓶中加入50 mL 乙腈，枝杈型含氟苯基醚（0.97g, 0.05mol）的，搅拌加热至回流，缓慢滴加氯磺酸（0.97 g, 0.05 mol），约30 min，继续反应5 h。反应结束后，静置冷却至室温，倒入250 mL冰水中，分出有机相，用3*50 mL乙酸乙酯萃取水相，用无水硫酸钠干燥过夜，合并，减压除去溶剂，得到粘稠状液体；乙酸乙酯-石油醚重结晶得到白色晶体，收率 70 %, 熔点53.0-54.1 ℃；IR(cm^?1): υ(C=C) 1594.14; υ(C-O) 1241.83, υ(C-F) 1184.68,1132.19, 1042.73,1010.39;¹H-NMR (CDCl₃) δ: 7.28 (t,2H,ArH),7.20(t,1H,ArH),6.92 (d,2H,ArH)；ESI-MS: 622.68。