叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂及其合成方法。该方法包括以下步骤：(1)将乙二胺溶于无水乙醇，加热，再加入溶有溴代十二烷的乙醇溶液，搅拌，得反应液Ⅰ；(2)冷却反应液Ⅰ，过滤，烘干，得固体粉末；(3)将固体粉末溶解于无水乙醇中，加热，再向其中滴加分别溶有N,N‑二甲基‑3‑氯丙胺和溶有碘化钾的乙醇溶液，搅拌，得反应液Ⅱ；(4)冷却反应液Ⅱ，洗涤烘干，得目标产物，将其加入密闭压力容器中，加水，通入CO2得表面活性剂，通入N2使表面活性剂转化为非表面活性剂。本发明专利技术方法简单，可以轻松实现表面活性剂与非表面活性剂之间的相互转变，使表面活性剂可重复利用，具有广阔的应用前景。

Tertiary amine CO2/N2 switch type Gemini surfactant and synthesis method thereof

The invention discloses a tertiary amine CO2/N2 switch type Gemini surfactant and a synthesis method thereof. The method comprises the following steps: (1) the ethylenediamine soluble in ethanol, heating, adding soluble in ethanol solution, twelve bromo alkane mixing, reaction liquid I; (2) cooling the reaction liquid I, filtration, drying, solid powder; (3) the solid powder dissolved in ethanol then, heating, to which adding respectively dissolved N, N two methyl 3 mefenorex and dissolved with ethanol solution, potassium iodide mixing, reaction solution II; (4) cooling the reaction solution II, washing and drying, the target product, added to the water pressure vessel, and pass into the CO2 surfactant, N2 into the surfactant into non surfactant. The method of the invention is simple, and the mutual conversion between the surfactant and the non surfactant can be easily realized, so that the surfactant can be reused and has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂及其合成方法
本专利技术属于化工合成
，具体涉及一种叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂及其合成方法。
技术介绍
近年来，绿色化学也越来越受重视，传统的表面活性剂在使用的过程中，不会参与反应，但是其使用之后的分离也是相当困难；因此，这就造成了资源的浪费和一定程度的环境破坏。CO2/N2开关型表面活性剂作为一种新型的、可重复使用的绿色表面活性剂，在使用的过程中通过控制CO2的加入与分离，可以轻松的实现非表面活性剂与表面活性剂之间的相互转变，这样，表面活性剂在使用之后的分离就变得相对容易，而且CO2是一种廉价、易得的原料，这就使CO2开关型表面活性剂的研究也越来越热门。CO2/N2开关型表面活性剂常见的有脒基类表面活性剂和胍基类表面活性剂，其中常用的脒基类表活剂的合成成本较高，因此限制了其工业合成，而胍基类表面活性剂的碳酸氢盐分解需要更高的温度，其可逆过程难以进行，限制了其使用。因此，2010年开始，国内外学者的研究方向逐渐从表面活性剂转向了更为温和、可逆效率更高的胺类物质。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂及其合成方法，叔胺结构更加温和，可逆效率更高。一种叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：(1)将乙二胺溶于无水乙醇，水浴加热至65～70℃，再加入溶有0.1～0.5mol的溴代十二烷的乙醇溶液，搅拌20～24h，得反应液Ⅰ；其中，乙二胺与无水乙醇的重量体积比为2～4:20～22；溴代十二烷与乙二胺的摩尔比为18～20:5～9；(2)于室温下冷却反应液Ⅰ，过滤，用无水乙醇洗涤滤饼3～5次，再于50～62℃烘干，得N,N’-双十二烷基乙二胺；其合成反应式为：(3)将步骤(2)所得物溶解于无水乙醇中，油浴加热至75～80℃，再滴加分别溶有N,N-二甲基-3-氯丙胺和碘化钾的乙醇溶液，搅拌20～24h，得反应液Ⅱ；其中，N,N-二甲基-3-氯丙胺和碘化钾的摩尔比为1:1；(4)于室温下冷却反应液Ⅱ，用无水乙醇洗涤3～5次，再于50～62℃烘干，得目标产物N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺，其合成反应式为：将其加入密闭压力容器中，再加水，通入CO2，得叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂。进一步地，步骤(1)中水浴温度为70℃，溴代十二烷与乙二胺的摩尔比为20:9。进一步地，步骤(1)中滴加溶有溴代十二烷的乙醇溶液时，滴加时间控制在1～2h。进一步地，步骤(1)中乙二胺与无水乙醇的重量体积比为2.7:20。进一步地，步骤(3)中油浴温度为80℃，N,N-二甲基-3-氯丙胺、碘化钾和N,N’-双十二烷基乙二胺的摩尔比为2.2:2.2:1。进一步地，步骤(3)中分别滴加溶有N,N-二甲基-3-氯丙胺和碘化钾的乙醇溶液时，滴加时间均控制在3～4h。本专利技术的有益效果为：1、叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂为一种新型的、可重复使用的绿色表面活性剂，在使用的过程中通过先后通入CO2和N2，可以轻松的实现表面活性剂与非表面活性剂之间的相互转变，这样，表面活性剂在使用之后的分离就变得相对容易，使表面活性剂可重复利用。2、采用本专利技术方法制备得到的叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂，相比于传统的单链表面活性剂，合成的Gemini表面活性剂的pC20略有增加，每个表面活性剂分子在界面的面积Amin较小，吸附量Γmax较大，表明N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺在通入CO2之后具有较好的表面活性。3、N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺与CO2反应生成N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺的碳酸氢盐阳离子络合物，其电导率也随之迅速上升，再通入N2后，碳酸氢盐络合物分解为初始状态，变成中性的非离子化合物，溶液电导率也随之下降，恢复为初始值，证实了本专利技术制备得到的N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺的CO2响应性，即CO2开关性。4、在密闭压力容器中，随着二氧化碳通入量的增加，容器内压力也随之增大，二氧化碳在水中的溶解量也加大，加大了二氧化碳与N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺的接触反应面积，提升了表面活性剂的转化效率和速度。附图说明图1为通入过量的CO2后，表面张力与目标产物浓度的关系曲线；图2为在0.2％的目标产物浓度条件下，表面张力随注入CO2体积的变化曲线；图3为在0.2％目标产物浓度条件下，电导率随通气时间的变化规律曲线；图4为在同一溶液中分别三次交替通CO2和N2进行可逆转变，当形成表面活性剂时，测定每次泡沫体积随目标产物表面活性剂浓度的变化曲线。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。实施例1一种叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：(1)将0.045mol乙二胺溶于20mL无水乙醇，水浴加热至70℃，再向其中滴加溶有0.1mol的溴代十二烷的乙醇溶液，控制溶有溴代十二烷的乙醇溶液的滴加时间为1.5h，搅拌24h，得反应液Ⅰ；(2)反应结束后趁热倒出反应液Ⅰ，于室温下冷却，过滤，用无水乙醇洗涤滤饼3次，再于50℃的条件下烘干，得白色固体粉末N,N’-双十二烷基乙二胺；(3)将步骤(2)所得固体粉末溶解于无水乙醇中，油浴加热至80℃，再向其中滴加分别溶有0.022mol的N,N-二甲基-3-氯丙胺和0.022mol的碘化钾的乙醇溶液，控制分别溶有N,N-二甲基-3-氯丙胺和碘化钾的乙醇溶液的滴加时间均为4h，搅拌24h后，得反应液Ⅱ；(4)反应结束后趁热倒出反应液Ⅱ，于室温下冷却，用无水乙醇洗涤3次，再于50℃的条件下烘干，得目标产物N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺，再将0.2g的目标产物加入到密闭压力容器中，再加入100ml水，通入400mlCO2得叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂，再通入400mlN2使得表面活性剂转化成非表面活性剂，实现表面活性剂与非表面活性剂之间的相互转变。实施例2一种叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：(1)将乙二胺溶于无水乙醇，水浴加热至65℃，再向其中加入溶有0.5mol的溴代十二烷的乙醇溶液，控制溶有溴代十二烷的乙醇溶液的滴加时间为1h，搅拌20h，得反应液Ⅰ；其中，乙二胺与无水乙醇的重量体积比为4:22；乙二胺与溴代十二烷的摩尔比为5:18；(2)反应结束后趁热倒出反应液Ⅰ，于室温下冷却，过滤，用无水乙醇洗涤滤饼4次，再于60℃的条件下烘干，得白色固体粉末N,N’-双十二烷基乙二胺；(3)将步骤(2)所得固体粉末溶解于无水乙醇中，油浴加热至75℃，再向其中滴加分别溶有0.05mo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将乙二胺溶于无水乙醇，水浴加热至65～70℃，再加入溶有0.1～0.5mol的溴代十二烷的乙醇溶液，搅拌20～24h，得反应液Ⅰ；其中，乙二胺与无水乙醇的重量体积比为2～4:20～22；溴代十二烷与乙二胺的摩尔比为18～20:5～9；(2)于室温下冷却反应液Ⅰ，过滤，用无水乙醇洗涤滤饼3～5次，再于50～62℃烘干，得N,N’‑双十二烷基乙二胺；(3)将步骤(2)所得物溶解于无水乙醇中，油浴加热至75～80℃，再滴加分别溶有N,N‑二甲基‑3‑氯丙胺和碘化钾的乙醇溶液，搅拌20～24h，得反应液Ⅱ；其中，N,N‑二甲基‑3‑氯丙胺和碘化钾的摩尔比为1:1；(4)于室温下冷却反应液Ⅱ，用无水乙醇洗涤3～5次，再于50～62℃烘干，得目标产物N,N’‑二(N,N‑二甲基丙胺)‑N,N’‑双十二烷基乙二胺，将其加入密闭压力容器中，再加水，通入CO2，得叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂。

【技术特征摘要】
1.一种叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将乙二胺溶于无水乙醇，水浴加热至65～70℃，再加入溶有0.1～0.5mol的溴代十二烷的乙醇溶液，搅拌20～24h，得反应液Ⅰ；其中，乙二胺与无水乙醇的重量体积比为2～4:20～22；溴代十二烷与乙二胺的摩尔比为18～20:5～9；(2)于室温下冷却反应液Ⅰ，过滤，用无水乙醇洗涤滤饼3～5次，再于50～62℃烘干，得N,N’-双十二烷基乙二胺；(3)将步骤(2)所得物溶解于无水乙醇中，油浴加热至75～80℃，再滴加分别溶有N,N-二甲基-3-氯丙胺和碘化钾的乙醇溶液，搅拌20～24h，得反应液Ⅱ；其中，N,N-二甲基-3-氯丙胺和碘化钾的摩尔比为1:1；(4)于室温下冷却反应液Ⅱ，用无水乙醇洗涤3～5次，再于50～62℃烘干，得目标产物N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺，将其加入密闭压力容器中，再加水，通入CO2，得叔胺类CO2/N2开关型Gemini表面活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，邹佳汐，王刚，黄洲，补军成，陈意萍，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51