（纺织化学与染整工程专业论文）新型酰胺糖基表面活性剂的合成与性能研究.pdf

额型酰胺糖基表嚣活性剡的合成与性能研究 摅要 本论文耀 7 胺与长碳链的脂肪酸反应会成三耪昧睦啭帮一种双酰胺 化合物 再用硼氢化钠对眯唑啉进行还原开环得到三种含有酰胺基的伯胺 将其中两种伯胺作为中间体与葡萄糖内酯反应得到两种多酰胺基糖酰胺表面 活性剂 用双酰胺熬糖酰胺分别与氯乙酸钠和葡萄糖内酯反应得到 种含有 两个醮胺基的季铵簸表面活性裁霸另井 秭多魏胺基糖酰胺表面活缝裁 并 通过红岁 光谱o r 电喷雾蕨谱 e s i m s 等物理方法对所褥产晶进行了结构表 征 基本上确定了产物的结构 为该类表面活性剂的合成和下一步工作的开 展打下了一定的基础 勇外通过实验对多酰胺基糖酝胺的巍化力 起沲性及泡沫稳定性进行了 测定 发现十八酝黢乙基糖酝胺舆有较好的乳化力 越这几秘表嚣活性剂都 具有较好的起泡性和泡沫稳定性 测定了双辛酰胺季铵盐的表面张力 其最 低表面张力为3 6 4 m n m e m c 为11 5 0 m m o l l 利用十八酰胺乙基糖酰胺表面活雠剂对纯稀织物的柔软性熊进行了评 徐 熬垂系数的测定表明该表面灞性裁褒1 0 9 l 就具鸯较磐的柔软效栗 用艇 合成的表面活性剂对涤纶织物进行抗静电整理 摩擦静电压的半衰期有明显 降低 采用浓度为3 9 l 整理液处理后的织物由对照样的6 2 2 8 s 下降为1 4 3 2 s 关键谰 咪唑啉 表面活性剂 糖酰胺 合成 性能 s 彻yo nt h es y n t h e s i sa n dp r o p e r t i e s o fn o v e ls u g a 爻 b a s e ds u 薹疆a c 王a 疆s a b s r a c t i nt h i sw o r k t l 瞅i m i d a z o l i n e sa n do n eb i s a l k y la m i d ec o m p o u n d sw e r es y n t h e s i z e db y d i e t h y l e n et r i a m i n ea n dl o n gc h a i nf a t t ya c i d a n dt h e nt h eo b t a i n e di m i d a z o l i n ew e f ef o l l o w e da d i r e c t i o n a lr e d u c t i v er i n g o p e n i n gw i t hs o d i u mb o r o h y d r i d et oy i e l dt h r e ep r i m a r ya m i n e s s u b s e q u e n t l y t h ep r i m a r ya m i n e sa n db i s a l k y la m i d e 硪粼r e a c t e dw i t ht h eg l u c o n o8 1 a c t o n e t h e r e f o r e t h r e es u g a r b a s e da m i d es u r f a c t a n t sw e r eo b t a i n e d aq u a r t c r n a r ya n u n o n i u ms a l tw a s o b t a i n e db yt h er e a c t i o no fb i s a l k y ia m i d ea n ds o d i u mc h l o r o a c e t a t e m o r e o v e r t h e s ek e y i n t e r m e d i a t e sa n dn e ws u r f a c t a n t sw e r ec h a r a e t e r i z e db yt h ee l e c t r o ns p r a yi o n i z a t i o nm a s s s p e c t r o s c o p y e s i m s a n di n f r a r e ds p e c t r o s c o p y 弱王 a l lo ft h e s eh a db e e nd o n es e tas t r o n g f o u n d a t i o nf o rt h ef u l l e rr e s e a r c ho nt h i st y p eo f s u r f a c t a n t s s o m ee x p e r i m e n t so nt h ep h y s i c a lc h e m i c a lp r o p e r t i e so f t h e s en e ws u r f a e t a n t sw e r ec a r r i e d o i lt h er e s u l t sr e v e a l e dt h a to c t a d c e a n o y la m i d eg l u c o n o a m i d eh a s 秘 畦e m t f l s i f i a b i l i t ya n da l l o f t h e mh a v eg o o df o a ms t a b i l i t ya n dt h es u r f a c t a n to f t h eb i s o c t a n a m i d eq u a t e r n a r ya m m o n i u m s a l ti s3 6 4 r a n m c m ci s1 1 5 0 r n m o l l t h ed r a p a b i t i t ye o e f f i c i e n c yo fc o t t o nf a b r i cf i n i s h e db yt h i ss u r f a e t a n ts h o w e dt h a tt h i s s u r f a e t a n t sh a sg o o ds o f t e n a b i l i t yw h i l eu n d e r1 0 9 lc o n c e n t r a t i o no fs o l u t i o n t h ea n t i s t a t i c f i n i s h i n go fp o l y e s t e rf a b r i c sw i 氇t h es y n t h e s i z e ds u r f a c t a n tw a sa l s oc a r r i e do u t t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h eh a l f l i f ev a l u eo f f r i c t i o ns t a t i cv o l t a g ew a sd e c r e a s e df r o m6 2 2 8 st o1 4 3 2 s k e yw o r d s i m i d a z o l i n e s u r f a c t a n t s g l u c o n a m i d e s y n t h e s i s p r o p e r t y 原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独立进行研 究工作所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的作品成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担 学位论文作者签名 乡芝士金 签字日期 2 7 年弓月7 日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定 l i p 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院 学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 允许学位论文被查阅 和借阅 学校可以公布学位论文的全部或部分内容 可以允许采用影印 缩印 或其它复制手段保存 汇编学位论文 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名 互士 全 签字日期 2 d 口7 年弓月7e l 学位论文作者毕业后去向 工作单位 通讯地址 导师签名 易j 蝴叫年弓月莎日 电话 邮编 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 刖吾 表面活性剂素有 工业味精 的美称 在工业生产及人们生活中发挥了巨大的作用 然而随着人们环保意识的增强 对表面活性剂也提出了更高的要求 低毒 具有优良生物 降解性的产品越来越受到人们的欢迎 作为新型的绿色表面活性剂 糖基酰胺类表面活性剂有许多突出的优点 刺激性较少 对皮肤温和 增溶作用良好 润湿性能突出 具有良好的生物降解性 能改善与环境的相 容性 也可用做乳化剂 在纺织 食品 工业分离以及生物医药等诸多领域有着广泛的应 用价值 咪唑啉表面活性剂是另一种非常有用的具有独特性能的化合物 它具有低毒 易 生物降解和一定的杀菌作用 与阴离子 非离子表面活性剂均有良好的复配性能 因此近 年来也越来越受到关注 如能将糖类表面活性剂与咪唑啉表面活性剂的结构特点结合到一起 将有可能获得一 类结构新颖表面活性剂 对其合成方法 性质及应用的研究对于开发新型的表面活性剂具 有重要的理论意义和实用价值 基于以上考虑 本文设计合成了一类新型的由咪唑啉酰胺开始 经结构改造后与糖内 酯反应得到的一种新型多酰胺表面活性剂 并初步探讨了其物理化学和应用性能 合成路线设计如下 n r c o o h n h c h 2 c h 2 n h 2 2 兰竖 r k k c h 2 c h 2 n h c o r n a b h 4 r c h 2 n c h 2 c h 2 n h 2 c h 2 c h 2 n h c o r r c 7 h 1 5 c i 2 h 2 5 c 1 7 h 3 5 c h o h 蔻索骧装学院2 0 0 7 藩硬毒毕业设计 论文 l 文献综述 表耐活性剂是i 表样一种物质 它在水溶液巾加入少量时即能显著降低其表面 界谳 张力 改变体系表灏 界面 状态 并且它通常能够在溶液中形成胶束 表面活性剂的分 子是蠡l 嚣援经戆蔬承基耪投毪豹索承基嚣部分梭残茨 这魏辩亲结穗镬袭鬻疆毪裁分予缝 够在溶液界面上形成定向紧密排列 在溶液内部形成一定的组织结构 袋硒活性剂分予在 溶液中及界面上的这种自发形成肖序结构是袭颇活性剂具有润湿 增溶 渗透 乳化 破 嚣 怒海 溃逸 努羧 絮凝 去污 抗静电 柔软等多耪壤瑗匏稷源 燕是垂手宅懿骞 这一系列独特 奇妙的应用性能 使之成为了今天在人类生产和生活的备个领域中广滋应 用的一类精细化学品 麓篱久稻舔保意莰豹罐强 瓣蘸莺舔主表嚣活桎裁菝黛态安全 暴鍪物降簇 磅爨毪 强 性质温和为发展趋势 采用淀粉或葡萄糖苟脂肪醇 脊机胺及脂肪酸反应生产的葡萄 糖酰胺类表面活性剂 除具有传统表面活性剂的基本性能外 还具有对人体温和 安全 无毒 去污秀强 泡沫丰富缩蘸纛稳定 垒彩降解逐速显镄窳 优良豹鬟琵壤效终矮簿独 特的优越性能 从而满足现在及将来人们对环境保护的要求 从生态学和能源等角度考虑 烷基葡萄糖蕺胺将憋新一代表面活性剡中最有希望的品种 可广泛应用予日化 医药 纺 缓 食螽 生携 榜辩 农盈及置照分离等多种幸亍监 磊辣缝辩表瑟潘穗镧是一穆薪黧懿 表面活性剂 咪唑啉及其1 2 取代基衍生物由于具有生物降解完全 对皮肤及眼睛的刺激 性极低 优良的起泡及湿润性 抗静电和柔软髅等 使其成为一种性能优良的表面活饿荆 焉广泛用于目嗣纯攀工韭 下西将分掰对靛蒸镶萄糖酰液表谣活性裁稻曝睡瞒表面活谯裁 的合成及应用进行介绍 涨唑啭型表西灞性麴是近3 0 年来发展较为迅速豹一类新型表面活饿到 由于其特殊 的结鞫 使其衍生物对菜些物体露优良盼满滠髋 渗透往 浆软性等 逐年来 在绕绫晶 的后处理中被广泛臌用 咪唑啉烈表面活性剂低毒无刺激性 有良好的乳化力 杀菌力 缓镳力 调理性和驳奥性能 可谯p h 3 1 3 的较宽范围内使用 它耐酸 耐碱 耐硬承 可广泛用作缓蚀裁 杀菌剂 乳化帮 分散剂 发泡裁班及工韭表面清洗帮 蟊裁 国 际上对于咪唑啉系两性表面活性剂的研究已经较为深入 萁品种繁多 照有的己经实现工 壁纯擞产 势痤霜到 争多嚣业 褥慰予我国来说 发展涨黩蜞系两性表露溪性裁只是避十 年的搴惰 无论从赭种还是应用 都刚冈g 起步 只是对c 6 c l l 烷基昧唾啉研究的较多 箍 对高碳链烷基咪唑啉系列研究的较少 2 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 1 1 咪唑啉表面活性剂的合成及应用 咪唑啉类物质作为一种性能良好的两性表面活性剂早己有人开始研究 1 9 3 8 年 c h w a t o 就讨论了经甲基和碳酸烷基咪唑啉两性表面活性剂的制备和用途 1 9 4 0 年代中期 h a n s 首先提出了咪唑啉两性表面活性剂的概念 咪唑啉两性表面活性剂的结构是化学家们 很感兴趣的研究课题 l 五十年代h s m a n n h e h n e 在他的专利中提出了环状结构 在以后 的3 0 年里 这种结构始终被人们采用 德国的h e i n 和日本学者t a k a n o e e 曾对m a n n h e i m e r 提出的环状结构的真实性产生了怀疑 2 3 他们认为 在水介质中咪唑啉衍生物的两性表面 活性剂应为线性结构 这一观点的提出引起了许多争议 4 1 现在虽然线性结构得到大多数 人的支持 但只是定性上加以说明 并没有进行定量研究 由于咪唑啉衍生的两性表面活 性剂为一混合物 其组成分析近几年来逐渐引起人们的重视 在表面活性剂的组成分析中 用的比较多的是高效液相色谱法 h p l c 1 5 6 1 1 9 8 2 年 日本的k n a k a m n r a 和y m o r i k a m a 用h p l c 对三种类型的咪唑啉表面活性剂同系物的混合物进行分析 得到了令人满意的结 果 而真正形成生产是在1 9 4 7 1 9 4 8 年 由m i r a n o l 化学公司开始这种产品的工业化生产 咪唑啉是含两个氮原子的五元杂环化合物 其母体结构是咪唑 二氢代咪唑被命名为 咪唑啉 其杂环大小与咪唑一致 图1 图2 f j h i n 咚c j o l h 图1 1 咪唑 h n 吣正h i 一 一n h 图i 2 睬唑啉 f 培 i t h es t r u c t u r eo f i m i d a z o l e f i g 2 t h es t r u c t u r eo f i m i d a z o l i n e 眯唑啉常被用作两性表面活性剂 最早是由h a n s sm a n n h e i m e r 在五十年代开发的嗍 这类化合物的分子中至少包括一个阳离子基团和一个阴离子基团 能够携带正负两种离子 电荷 当两种离子基团的离子价相等时 就成为一个离子平衡的两性物 理论上这类两性 化合物 在不同的p h 范围内应显示出不同的离子性 即在酸性溶液中显示阳离子性 在 中性溶液中显示电中性 在碱性溶液中显示阴离子性 因此具有良好的互配性能 1 1 1 咪唑啉表面活性剂的合成 咪唑啉表面活性剂的合成通常采用两步法合成路线 9 1 1 第一步是脂肪酸与多胺进行 缩合反应 脱去2 m o l 水形成咪唑啉环 第二步是在咪唑啉中间体中引入阴离子官能团或 3 憩衷服装学豌2 0 0 7 届硬士毕渡设计 谂文 对咪唑啉环进行季铵化反应 这是为了克服眯唑啉的不稳定性和提高咪螋啉的水溶性 l 1 1 1 然隧啭中阖钵的会戏 咪螳啉巾闻体豹合成属于缭合反缴 这一步通常是由滕肪酸釉多胺进行缀合反应 脱 去2 摩尔永 形成环状耀唑啭中澜体 如图式1 i 该反应所蠲敝脂肪酸邂常为c 8 c 1 3 的 脂肪酸 多胺常为n 2 羟乙基卜不 胺 h e e d z z 烯三胶 d e t a 三五烯四胺 t e t a 窝四忍烯委胶 t e p a 等 科n c h 2 c h 2 0 h 黼 融剐唧憋撇攀憋溯二歉鼙热h 咏剐鞋c e 魄 h 唧h 鹕 八 一 i 1 2 r b 一 一c h c h o h 1 1 1 2 攀铵化反液 龠成咪唑表面活性剂的第 步反应是将缩含产物与氯花酸钠或其玄能引入阴离予官 麓嚣煞攀铵键试裁遴荐攀铵纯爱应 魏鎏式l 穗 n c 瞄 h 伽必一地 n c 睇h 炉h n 虻 c h 2 c o o 一 匿式1 名 俘为零铵化试剡丽萼l 入有阴离子露能团主簧有 羧基阴离予 磺酸基阴离子及磷酸酯 基等 引入羧基作硝离予基团常耀的攀铵化试嗣主黉有 筑乙酸钠 丙烯酸警酯 蔼烯酸 乙醮 丙烯酸等 弓l 入磺酸基作阴离子基团常精的拳按仡试魏奎要有 2 羟基 1 3 雨烷磺 内酸 3 鬣 2 羟綦掰磺羧 1 3 瓣烷磺内酯 孽 入磷酸酯纂终嬲离子基翻常用的季铵化试 剂是磷酸酯卤亿物 眯唑啉攀铵纯旋应楚在分予中弓f 入两住亲水基豳的反威 在上面的攀铵化试莉中鬣己 酸钠燕应溺最广泛麴弱褰子季铵化试裁之一 宅与姝矬啦的拳铵纯反应弼以京无溶裁条件 下进行 也可以在嚣极性溶剂或水溶波中进行 按照所恩反威物来分可以分为氯乙酸铺法 氯乙酸一氯乙酸钠法 糕乙酸法等三种方法 露 托京服装学院2 0 0 7 届矮士毕韭设 论文 1 氯己酸钠法 1 2 该法是季羧耽爱建戆经典方法 遵是最露麓方法 该法囊簧嚣曩氯z 黢与氢氧憩镳反 应制成氯乙酸钠 然后再使之与睐唑啉进行季铵化反应 一般的方法使咪唑啉与稍过爨的 氯乙酸钠和氢氧化钠 水溶液 谯9 5 2 左右反应2 h r 3 h r 除去氯化钠 冷却即得产物 2 氯忍羧 氯乙馥镪法 1 3 1 该法是先使昧嗖啉与等摩尔比的氯乙酸在9 0 2 9 5 2 下反应 当p h 德降到6 7 时 快速加入约等摩尔比的氯乙酸钠水溶液 然后加入3 倍量的氯氧化钠水溶液 在此温度下 继续爱疲1 5 h r 2 h r 拳铵琵爱戏瓣终焘瑁溅定p n 篷不交或溅定氯离子浓发不交煞方法控 制 3 氯己酸法 1 4 1 巍谓氯乙酸法 箨全罄襞矮氯乙酸获囊雀去琵铡氯乙酸镶豹步骤 该浚是蠢本提穗寒 的 照然该法优点怒显而易见的 但是报道较少 l 1 2 羧基辣矬啭鳇鸯成1 1 f 1 8 1 遮类咪唑啉表面活性剂主要是先用长链的脂肪酸与羟乙基乙二胺或是二乙三胺反应 生成昧唑琳中间体 两后用羧酸熊对咪唑啭进纷季铵化锝到眯唑啉羧酸热表西活性剂 这 里蘑静攀铵侄试裁煮要是氯乙酸镳 2 c 蟛o o h 型嘿凳 也 瓯h 则煳蚴n h 垫盟踅蝗 2 一嘲 卜c 邺h 2 n h 2 螅v 肛c 邺h 2 n h 2 沿c c l l b 图式1 3 5 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 c 1 i h 2 3 c o o h h 2 n c h 2 2 n h c h 2 2 0 h 上旦 c l l 驴 c h 2 n c h 2 c 卜 ch2逍cnh一 2 0 0 0 性能温和 不伤皮肤 是一种性能优异的绿色表面活 往裁驿醚 在绿色渡灞纛卷全球之辩 耱倍它能赢得 泰场耪清费纛耱青辣 蚕蓠黧内静对这 类表面活性剂的研究比较热门 我国拥有相当丰富的淀粉资源和糖资源 生产烷基葡萄 糖酰胺的主要原料充足 发展潜力巨大 只要加大研究力度 开发出一种高效可行的工业 化工艺 提售会有良好的工业化翡景 1 4 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 2 1 试剂及仪器 2 实验部分 表2 1 实验所用试剂 1 5 j 京服装学院2 0 0 7 矮硬士毕韭设计 论文 表2 2 实验所用仪器 仪器及型号生产商及声媳 8 1 2 型恒温磁力搅拌器 孛华s x h w 登滚热套 p t h w 墅魄热套 j b 5 0 d 型增强电动搅拌器 l a b o r o t a4 0 0 0 旋转蒸发仪 s 鞠 疆循繇求多耀真空装 x 7 5 显徽熔点测是纹 镞耄簸羧瀑整 w m z k o i 漱度指示器 h c t p l1 b 1 0 架盘蘸物天平 r c m s 2 0 1 0 溅质谱仪 k e x 氍6 7 群娶歉短多 莰 y g l 3 4 2 m 织黪摩攘超邀邀殛溅宠铰 j b 5 0 d 型增强电动搅拌器 织物县垂饿测定仪 洲5 0 5 t 溅螽式转车 上海县曹杼光线电元件厂 潺枣碾义侉夔懿子华坟嚣厂 瑰义毒荚醛量肇纹器厂 上海标零横溅厂制造 德国h e i d o l p h 帮硼长城科工贸寄限公司 家辩纹魄必仪器厂 上海司承仪器肖限公司 北京医用哭平厂 日本岛漳公司 美霆霪囊灸 出东纺织研究貌灏控设誊好发串心 上海标本模型厂 温州纺织仪器厂 悲京纺织凝壤瞬究驻 2 2 中间体及目标产物的合成 2 2 1 咪唑啉中间体的会成 2 2 1 ll 酰麟荔纂 2 十七烷萋踩缝啭黥舍或 将0 0 3 m o l 8 5 9 硬脂酸和0 1 6 m o l 1 7 m l 7 胺 3 0 m l 甲苯一次性加入1 5 0 m l 溺1 3 烧簸中 四鞠浇簸上分尉安装分求嚣 温度计 圆滚冷凝器 氢气装爨及撵搏器 分 农嚣孛注瀵二甲答 熬令反应过穆凌氨气保护 f 遴行 震赣热套撩燕 电凑搅搏 势湿戮 7 0 c 时硬脂酸全鄢溶解 体系变为黄色透明澄清液体 继续 歼温到1 5 0 2 并反威3 h r 后继 续加热升温 控制升溆速度为i o c h r 巍1 9 0 c 时维持2 h r 最后升温到2 1 0 0 以上并维持 o 5 h r 使体系中过嫩的二甲苯及胺蒸出厝停此反应 自然冷却得淡黄色固体 产物用体积 魄失l l 豹秀酮墨警苯逡孬重结鑫 缮裂巍蕊羚寒妖晶侮 予滦称重褥8 5 9 鍪缝曩惹产 6 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 率为9 2 1 熔点8 1 5 一8 2 2 温殿计未较正 文献值为 8 4 8 5 c 1 6 9 1 2 2 1 2l 二醮胺乙纂艺一十一烷基眯瞧啉的合成 将0 0 3 m o l 6 0 9 月挂酸鞲0 1 6 m o l 1 7 0 m e 乙三胺 3 0 m l 二擎苯荚丽鸯鼙入1 5 0 m l 四口烧瓶中 四口烧瓶上分别安装分水器 温度计 阐流冷凝器 氩气装置及搅拌器 分 水器中注满二甲苯 反应过程稻电热套加热 电动搅拌 并用氢气保护 当体系湃温到6 0 时 月棱酸全部溶解 体系变为黄色透明澄清波体 继续丹湿到1 5 0 弗维持反应3 h r 鼷 继续加热升温并控制升温速度为l o c h r 在1 9 0 反应2 h r 最后升温到2 1 0 以上并维持 0 5 h r 叁然冷蠲褥淡黄色霾钵 产魏弱嚣酮重络鑫 终捌蛊色冀状晶傣 手澡髂霆摄6 o 魄 产率为9 0 0 熔点6 5 8 6 6 2 0 c 温度计未较正 文献值为 6 7 6 8 c 1 6 9 1 2 2 1 31 辛酰胺乙基 2 庚烷基眯唑啉的合成 将0 0 3 t o o l 4 7 6 m l 辛酸和o 1 6 m o l 1 7 m l z 兰胺 3 0 m l 二甲苯加入1 5 0 m l 四1 2 烧瓶巾 四日烧簸上分裂安装分水器 湿度谤 翟滚冷凝器鞠接氩气装置及搅拌器 分农 器中波满二甲笨 反成过程用电热套加热 电动搅拌臆在氩气保护下进行 升温到1 5 0 莠反藏3 h r 鑫继续秀瀑并控篱l 势遂速袋失1 0 般 至1 9 0 反疲3 h r 簸嚣舞滋弱2 1 0 2 潋 上并维持0 5 h r 自然冷却得淡黄色固体 产物用丙酮进行重结晶 得剿白色粉末状晶体 干燥称重得4 6 9 产率隽9 1 o 溶煮3 5 2 3 6 滠渡计未较芷 2 2 2 踩睡舔巾篱体豹涟嚣舞环复痉 2 2 2 l 酸黢乙蒸善 七浆基涨熬堪戆还溅秀丽蔽应 将0 0 3 r o o k1 8 5 1 9 的1 十八酰胺五基 2 十七烷綦眯唑啭秘3 0 0 m l 异薅醇燃入5 0 0 m l 三i 1 烧瓶中 电加热套中加热麓体系变为无色透明澄清液后 加入o 0 6 m 0 1 2 2 7 9 硼氢化钠 在霉滋下反应 羡应避程孛躅浓盐酸按爨反斑俸系戆登辩 7 鬻漫爱瘦l 5 k 褥魏自色混舍 物 将混合物例入5 0 0 m l 烧杯中 用浓盐酸调节p h 2 3 减难抽滤褥白色固体 将葵置 子5 0 0 m l 浇稀中 热逶量静蒸馏承 霞乏形戒较稀斡襁狄耪 霜4 0 的n a o h 谲肇p h 9 1 0 减压抽滤得自色固体 用丙酮熏结晶 减压抽滤得白色粉末状嗣体 m 十八烷旗 n 十八酰 胺乙麓乙二胺 干燥称重得1 6 2 9 产率为8 7 o 产物熔点为 7 3 7 氍 o 2 2 2 21 二虢胺乙纂 2 一统基睬瞧辫的还原并环葳应 1 7 j e 京服装学院2 0 0 7 藩硬圭毕链设计 论文 将0 0 3 m o l 1 3 5 9 的1 十 酰胺乙基心 十一烷基咪唑啉和2 0 0 m l 异丙醇及 0 0 6 m 0 1 2 2 7 9 臻氢徽镳黯入5 0 0 m l 三蜀浇瓶巾 在电热热套审燕热 至体系交舞无色邂 唠澄清液后 在常温下反应 反应过程中用浓盐酸控制反应体系的p l 7 常温反应1 5 h r 得乳白饿混合物 将混合物倒入5 0 0 r a l 烧杯中 用浓盐酸调节p h 2 3 减压抽滤得自色 霾髂 耱其墨予5 0 0 m l 嶷舔孛 魏逶量戆蒸镶拳 爱之形成较臻豹凝状携 瘸n a o h 溺 节p h 9 1 0 减压抽滤得白色固体 用丙酮重结晶 减压抽滤符白色粉未状固体 n 十篡 烷基n 十二酰胺乙基己二胺 干燥称重得1 1 6 9 产率为8 5 4 产物熔点为 3 1 3 1 7 c 2 2 2 31 睾酰胺乙基 缸庚烷基睬醺啭的还原开环爱应 将o 0 3 m o l 1 0 1 9 的1 辛酰胺乙基 2 庚烷基咪唑啉和1 0 0 m l 异丙醇加入2 5 0 m l 黛 1 2 烧麓审 雾溢下稼挎玺薅系交秀笼色透餮澄滂滚君热入0 0 6 m 0 1 2 2 7 葑硼辍讫镳 套黪滋 下反应 反应过程中用浓盐酸控制反应体系的p h 7 恒温反应1 5 h r 得乳自色混合物 将 混合物倒入3 0 0 m l 烧翻 中 用浓热酸调节p h 2 3 减压抽滤得白色固体 将其置于2 0 0 r a l 凝杯审 雏适量酶蒸馏承 使之影藏较稀韵糊默纺 爱n a o h 诿萤p h 9 1 0 藏垂麴滤 馨 白色固体 用丙酮熏结晶 减压抽滤得白色片状固体 n 辛烷基 n 辛酰胺五基乙二胺 干 燥称薰褥9 键 产率为8 7 9 8 产物熔点为 5 4 7 5 0 c 2 2 3 双肇酰胺中间体的合成 将0 a m o l 6 3 a m l 辛酸期入三口烧甄中 箨加入3 5 m l 二甲苯作溶剂釉脱水剂 劳巍 分承器中注满二甲笨 遥氩气保护 用油浴勰热副l 耱 睡蔽搅箨并器始瀛麓二z t 烯兰 胺 2 5 小时内共滴加0 2 2 m o l 2 3 8 m l 然聪升温到1 5 0 c 并维持8 5 h r 左右 每滴加 一滚 忍三胺巍巍载窍自雾产生 3 小对螽分承器孛的二甲蔫芝舜始变浑浊 说明有水分出 当反成没有水分出时说明反应到达终点 反应鬣君得栋红色透明澄清液 整添下冷帮嚣为黄 色固体 用丙酮作溶剂进行重结黼 得白色针状晶体 减臌抽滤 晾干餍称重4 1 2 9 产 率为9 8 9 产携熔点隽 9 6 5 c 9 7 2 2 2 4 酰胺乙基糖酰胺表面活性剂的合成 2 2 毒 1 辩 k 装萋撼 酸歉乙基e 薮与辍 蘩莓糠酸堪 肉翡豹反藏 向兰口烧瓶中加入o 0 1 t o o l 6 2 酌的t w k 酰胺乙基一2 一十七烷基咪唑啉的还原开环产物 1 8 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 和0 0 1 2 m 0 1 2 1 9 的d 峥葡萄糖酸一6 内酯 再加入8 0 m l 甲醇作溶剂 用磁力搅拌器搅拌 甘油浴加热 加热后溶液变澄清 控制反应温度在6 0 左右 反应8 5 h r 得乳浊液 静 置于室温下 上层为无色透明澄清液 下层为白色固体物质 减压抽滤后得白色粉末状物 质 十八酰胺乙基糖酰胺 干燥称重6 4 9 产率为8 0 1 产物熔点为 8 8 t c 8 9 4 0 2 2 4 2 双辛酰胺和d 葡萄糖酸一6 内酯的反应 向 1 2 1 瓶中加入0 0 4 4 m o l 双辛酰胺和0 0 4 m o l d 葡萄糖酸 6 内酯 再加入1 0 0 m l 甲醇作溶剂 用甘油浴加热 反应温度控制在6 0 左右 用磁力搅拌器进行搅拌 加热后 溶液变为无色透明澄清液 烧瓶内壁上有液体回流 8 h r 后停止反应得黄色透明澄清液 经旋转蒸发 得黄色透明粘稠状液体 冷却后下层有淡黄色固体析出 然后用n n 二甲基 甲酰胺作溶剂进行重结晶 得到针状透明晶体 双辛胺乙基糖酰胺 产品熔点为 9 8 1 9 8 8 2 2 5 季铵盐化合物的合成 向四口烧瓶中一次性加入0 0 4 m o i 8 4 5 9 双辛酰胺 0 0 8 8 m 0 1 1 0 2 5 9 氯乙酸钠和 0 0 8 8 m 0 1 9 3 3 9 碳酸钠 再加入1 6 0 m l 甲醇作溶剂 控制反应温度在6 0 左右 反应液为 白色乳浊液 恒温反应1 2 h r 停止反应后 静置于室温下 上层为白色乳浊液 下层为白 色沉淀物 将上层物质倒入圆底瓶中 用旋转蒸发仪蒸发掉大部分的溶剂 析出白色固体 物质 减压抽滤得白色粉末状物质 产物熔点为1 6 9 7 c 1 7 0 3 c 2 2 6 目标产物的物理化学性能测试 2 2 6 1 起泡和稳泡性能试验 测定泡沫稳定性 起泡力 的传统方法是测定从产生泡沫到泡沫完全消失的时间 或用 生成泡沫一定时间后泡沫的高度及其减少的速度来表示 用2 5 m l 的具塞试管放入5 m l1 的配制好的溶液 上下震荡十次后 测其泡沫高度 静置5 分钟 l o 分钟 1 5 分钟 2 0 分钟 2 5 分钟及3 0 分钟等时间段 记录泡沫高度 测量其泡沫稳定性 2 2 6 2 表面张力的测定 最大气泡压力法 1 9 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 此法测定加压使惰性气体慢慢地通过插入液面的毛细口出泡时的最大压力 由此推算 液体的表面张力 在毛细管中加压使液面降低 到管口处液面曲率的变化将经过一个最大 值 理想情况下液面最大的曲率半径等于管口半径r 根据l a p l a c e 公式 气泡内外压差的 最大值为a p 2 y r 显然 如果测定了出气口的半径和气泡内外最大压差 即可算出液体 的表面张力t y a p r 2 注意此式只在管口很细而且插入液面部深时适用 否则须采用b a s h f o r t h a d a m s 方程 求算曲率半径 另外 应用图l 所示装置测定时 气泡内外最大压差应从u 形管压力计读 数扣除管口插入深度造成的压差 麓置 b 赢理 图2 i 泡压法实验装置示意图 将合成的表面活性剂分别取o 1 5 9 0 4 9 0 5 9 0 7 9 l g 在l o o m l 容量瓶配成1 s g l 4 o g l 5 0 9 l 7 0 9 l 1 0 o g l 的溶液 先测量蒸馏水的表面张力 再由低浓度向高浓度 逐一测量表面活性剂溶液的表面张力 每组浓度记录3 个数据 2 临界胶柬浓度 c m c 测定的实验 表面张力法 表面活性剂溶液的表面张力随浓度的增加而降低 在c m c 处而发生转折 因此 可由表面张力删数浓度 1 0 9 c 曲线的转折点确定c m c 值 该法只对低表面活性的 表面活性剂溶液灵敏 而且对含杂质的非离子型表面活性剂也适用 通过实验得到的表面 张力的数据 做表面张力 对数浓度 1 0 9 c 曲线 求得b m c 值 2 2 6 3 乳化性能的测试 用移液管吸取o 1 试样溶液4 0 m l 放入有玻璃塞子的锥形瓶中 再用移液管吸取4 0 m l 2 0 能索赧装学院2 0 0 7 耩磋士毕韭设计 论文 矿物油放入同一锥形瓶中 用力拧紧玻璃塞 上下剧烈震荡5 次静鬻1 分钟 褥同样震荡 5 下 静矍1 分锋 羯魏重复5 次 将藏巍洼滚翻入l o o m l 量篱孛 嶷帮月移表诞录嚣阕 此时水油两榴逐渐分开 水相缓缓出现 歪水相分出l o m l 时 记录分出的时间 作为乳 化力的相对比较 乳化力越强时 则水油两相分离的时间也越长 2 2 6 4 润湿瞧薤试验 2 5 麓 5 0 b a d 1 反应时间 根据正交实验的极差分析看出 在这个反应中 时间是最主要的影响因素 随着时间 的延长 产率提高 但是超过一定时间后 产率反而下降 可能是因为在反应过程中虽然 将生成的水不断分出体系使反应向正向进行 但不可能完全分离干净 当反应达一定时间 后 反应完全 而这时水的存在会使咪唑啉开环 使反应向相反方向进行 从而使产率下 将 所以选择反应时间为9 h r 较佳 2 反应温度 实验发现 当酸与 7 胺在1 5 0 2 以下反应时 很长时间也无水分出 但如果加热 使温度升到1 5 0 2 以上时 则分水器中很快就会有水分出 反应一段时间后出水缓慢 延 长反应时间 总出水量几乎不增加 而当再次升高温度后 则又有水分出 因此为提高反 应产率 需要不断提高反应温度 但温度过高会使胺氧化严重 色泽加深 影响产品质量 所以采用通惰性气体对反应进行保护 逐步提高温度 从极差分析可看出 温度对产率的 2 6 j 索骧装攀院2 0 0 7 属硬士孥韭设计 论文 影响还怒很显著的 在四个因子中位列第二 我们根据正交蜜验分析发现猩2 1 0 2 可获得 最高产零 露时又爵後过量豹黢蒸滋一部分 曩瓣能源也不会造残浪费 3 酸胺投料比 从极差分拆中可以着到 投料比对产率的影响很大 当酸过量对 产率较低 且此时 产耪中禽骞未反应的籍肪酸 给产物的提纯造成 定酶困难 因诧选择胺避蠢 餐魏栗避 量太多 又会导致副产物增多 影响产品质量 敞酸胺的摩尔比为2 1 2 为宜 3 溶剂豹塞 反威过程中加入 甲苯作溶剂 同时又可与水共沸起到携水剂的作用 溶剂的量过少 不能很好地起到携水的作用 过多又会造成反成容器中形成熟饱和蒸汽 使反应体系温度 舞不上去 瑟逶当豹滚裁帮可缀磐瓣起劐携承裁豹接溪 又瑶在反应容爨审形成蒸汽 怒 到保护产品色泽的作用 综上所述 根据难交实验分析 合成眯唑啉中间体最佳工艺条件为 酸骏懿狡辩瘁零魄隽2 1 2 爱建起始渥瘦免1 5 0 浆蔫逐多舞潺瓣方法 逐步舞 温到2 1 0 溶剂的盛占整个物料总质量的4 0 左右 反应9 h r 即可达到最高产率 3 l 31 二酸陂乙基 2 一十一烷基i 6 瞧辫戆会戏凝结构表征 3 1 3 11 斗二酰胺乙熬 2 十一烷基咪唑啉的合成 c h 3 c h 2 0 c o o h h 2 n c h 2 c h 2 n h c h 2 c h 2 n h 2 子 嚣 盎 辛c i b c 坳一 n c h 2 c h 2 c h 2 n h c o c h 2 i o c l 1 3 图式3 考纛该凌囊与l 中a 酰黢乙纂枣 七浣基辫睦曦是同一炎携质 霾我擞据正交实验分 析采用以二甲苯作溶剂 酸胺的物质的量比为2 1 2 反应最高温度为2 1 0 0 反应时间为 9 h r 并采用分阶段升温的方法 产率达9 0 0 3 1 3 21 二酰获乙纂 2 一演蒸港缝曦静结梭表往 1 1 十二酰胺乙基一2 一十一烷基啉唑啉的红外光谱图 室 蕉堂堕 星堡主兰些堡盐 丝苎 圈3 3l 斗二酰胺乙基 2 十一烷基啉唑啉的红外光谱网 表3 4i 十 酰胺乙基 2 十一烷基咪唑啉的红外谱图分析 篷堑鍪选鉴i 鸯 塑蓬 2 9 1 7 6 7 h r 的v a s c h 2 8 5 0 2 9戈氆的v s c h 1 0 9 2 5 1v c 啪 1 6 6 5 0 0v c o 1 6 0 6 2 4v c n 1 5 5 5 9 1 6m m n 珏 1 4 6 8 8 1 1 4 2 7 5 5 c h 2 赘v a s c h 1 3 6 2 4 0j c h 3 的6 s c h 1 2 5 2 7 7v s c n 签望z 2 主g 些塑 缌 2 1 十二酰胺乙基 2 十一烷慕啉唑啉的e s i m s 质谱网 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 粕r e t t t m 嚣 s i n g e 3 2 2 掣沁 融 麓 m a s s p e a k s a 9 0b a s ep e a k 4 5 0 8 5 1 5 6 1l 刚 p o 呻 p e s8 掣 t i t l 黼l h 懈4 i 科 一 1 1 0 01 l 1 9 一 弋 嘎 q 赫i b 净 静 i j l s 嘲掰 l 蚋糕l1 3 9 t l 2 5 4 0 3 t 4 獬4 4 7 2 4 瓣 渤一6 7 5 0 7 s i 辩l o i 鲻撇2 5 03 0 0 3 5 04 0 0 幸辩5 0 0 澜6 0 06 5 0 煳7 5 0 n妇 m 图3 4l 十二魏胺乙基砣一十一靛蒸啭睦啭瓣e s i m s 矮谱謦 目标产物的分子量楚4 4 9 9 其电喷雾质谱图中的4 5 0 9 是m h 蜂 质谱图中蛉2 2 5 2 是在轰击过程中产生的双电荷离子的m h 蜂 幽此判断得到了预期的目标产物 3 1 41 章酰胺乙基 2 庚熵基咪溅啉的合成及结构表征 3 1 4 l1 辛酰胺乙基 2 壤垸基眯瞧啭静台成 c h 3 c h 2 6 c o o h h 2 n c h 2 c h 2 n h c h 2 c h 2 n h 2 于h n f 一 邺 h 2 n h c o c h 9 6 c h 3 c h 2 c n 2 n h c o c h 9 0 0 1 3 一h 柏 嗤皇啦c 眨 嚣 c h 2 c h 2 n h c o c h 2 d 睦1 3 考虑到该物质与1 十八酰胺乙基 2 十七烷基啉唑啉是同一类物质 因此根据正交实验 分耩采麓瑷二学苯捧溶翔 酸胶豹魏质鹩重魄为2 1 2 反应最篱滠疫为2 1 0 2 爱应辩鬻 9 h r 采用分阶段升温的方法来合成该物质 产搴达9 0 o 3 1 4 1 1 辛酰胺乏基 2 魔烷基咪唑啉的缩构表征 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 1 1 辛酰胺乙基 2 庚烷基昧唑啉的红外光谱 闰3 5i 辛酰胺乙基 2 一庚烷基咪唆啉红外光谱 表3 51 辛酸鹱乙蓦謦庚靛墓糍睦秣稳琵羚谱圈套橱 特征吸收峰 c m 4 归属 3 1 8 3 9 5 v n h 2 9 1 7 6 0 h r 的v a s c h 2 8 5 0 0 1 h 3 的凝h 1 0 9 2 5 0 v c o 1 6 6 4 1 9 v c o 1 6 0 7 0 0 1 6 4 2 6 0v e i n 1 5 5 2 0 46i n 州 1 4 6 7 9 4 l 鸵7 s l c 珏2 静v a s c h 1 3 6 3 0 8 h 3 的6 s c i 1 2 5 2 7 2 v s c 4 7 2 1 2 4 c h 2 n 中c h 2 的8 c h 2 1 一擎酰胺乙基 2 庚烷基咪哦啉的质谱图 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 嫠l 黻 氍m e 落i 嘲e1 3 锁s 蒯 5 m a s sp e a k s 2 0 0b a s ep e a k 3 3 8 4 0 1 2 3 6 1 4 4 8 p o l a r i 可 p ms e g m e n t l e v e n t l 1 w x n s i t y 二 j 冀 稍 i 弼 j 驰i 瑶 3 妒 喜 稚 1 0 3l 毋 2 三一l 警3 蟮z 玺 i 麓 麓3 童蒌跫童 篓爹蓬 1 5 02 0 02 5 03 0 0 5 3 5 t 4 一3 6 0 3 鹭连 2 5 查 零羲 墼 5 2 0 7 k 3 s 一 3 5 04 0 04 5 05 0 0 5 5 0 m 2 豳3 6l 穗 酰胺乙萋 2 蕞靛基秣睦释鹃震港鞠 目橼产物的分子量怒3 3 7 4 电喷雾质谱中摄示的3 3 8 4 为产品的m h 峰 由此判麟 得到了预期目标产物 3 1 5j 熨聋酰胺豹合成及结构表镊 3 1 5 1 双辛酸教蓊合成 哪啉o o c c 黝踟溉 吣 尝窆 图式3 4 该茨痘逶过大量戆舞验获缮了成熬戆实验王艺 采耀分段舞漫法 严格控制反应澄度 和反应时间 实验中用 甲苯作脱水剂 并可以通过分水量来监测反应终点 另外为避免 簸豹氧化 在整个反应遥程串逶氯气避符 襄护 3 1 5 2 双辛酸胺豹缝棱袭薤 1 双事酸胺的数岁 光谱蘸 3 1 一 q 呱 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 图3 7 双辛酰胺的红外谱图 表3 6 双辛酰胺的红外谱图分析 特征吸收峰 c m 1 归属 3 2 4 0 7 7 3 0 7 4 4 0v o r tv n n 2 9 5 1 6 2 c h 3 的v n s c h 2 9 1 9 9 8 c h r 的v a s c h 2 8 4 9 6 0 c h 3 的v s c h 1 6 2 3 2 9 v c o 1 5 6 1 2 66w n i i 1 4 6 3 3 2 1 4 2 6 8 9 c h 2 的 h 1 3 8 5 8 6 h 3 的6 s c h 7 2 4 8 0 c h 2 n 中c h 2 的8 c h 从红外光谱图中可以看到在1 6 2 3 2 9 c m 1 处出现了v c l o 吸收峰 此为酰胺i 带的特征 吸收峰 1 5 6 1 2 6 c m 1 为酰胺i i 带 而羧羰基在1 7 6 0 c m 1 附近的较强峰和9 2 0 c m 1 附近的峰 基本消失 且反应中胺的量是过量的 可推断反应过程中生成了酰胺键 2 双辛酰胺的e s i m s 质谱图 北京服装学院2 0 0 7 届硕士毕业设计 论文 纨锚黧麓 糕怒蒙豁潞 蛳碲舳瓢删 e v e a t l 字一一 一 1 裔 一 掰 l 辩亏 l 妒 0 l lift i l 囊 1 柏jl 3 0 j l 删 i 1 j 静 鼍麓 溯戳 矍 u 掣懒一戳颧 一 l i 臻臻鍪 鬻如 一 童 譬劭啦毫一譬溉浆 毒一 髀坍甲燃一二 l 豁嬲糯稚翮辩稍粥掰辩蝴 n 蠹 黼3 8 载辛酰胺餍谱匿 目标产物的分子量是3 5 5 4 电喷雾质谱图中显示的3 5 6 4 为产品的m h 峰 3 7 8 4 蝗是m 件h o 由此判断得蓟了预期的酷标产物 3 2 咪穗啭还原评环中间体酶含袋及结构裘征 3 2 11 卡 醛艘五基 2 十七演纂涨建曝逐嚣嚣臻菠痉蠡每枣簿嚣及缝麴表键 3 2 1 1i t