一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂及其制备工艺

申请号 CN202110979164.3 申请日 2021-08-25 公开(公告)号 CN113698444B 公开(公告)日 2024-05-03
申请人 东莞市妮特洗涤用品有限公司; 发明人 请求不公布姓名; 请求不公布姓名;
摘要 本 发明 公开一种阳离子烷基糖苷季铵盐 表面活性剂 及其制备工艺,先将3‑氯‑2‑甲基丙烯与 次氯酸 反应,之后脱去氯化氢制备出中间体1,之后与N,N‑二乙基 氨 丙基甲基二甲 氧 基 硅 烷反应制备出中间体2,中间体2与十二烷基二甲基叔胺 盐酸 盐反应生成中间体3,中间体3与氯乙酰氯反应制备出中间体4,最后中间体4与烷基糖苷反应生成阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,该表面活性剂既具有季铵盐结构,能够高效的灭菌,起到抗菌作用;此外本发明表面活性剂中具有有机硅结构,兼具有机物和无机物的特性,赋予该表面活性剂优异的耐高温性能,而且又能够起到有机硅阳离子表面活性剂的作用,起到增溶乳化的作用。
权利要求

1.一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂的制备工艺,其特征在于,包括如下步骤:
第一步、将化汞加入去离子中,控制体系温度不超过30℃,通入氯气磁搅拌并滴加3‑氯‑2‑甲基丙烯,控制滴加时间为1h,匀速搅拌直至体系水溶液无色,通入氯气并控制体系不超过50℃,在此温度下保温1h,之后冷却至25‑30℃,滴加质量分数35%氢氧化钠水溶液调节体系至中性,继续匀速搅拌1h,制得反应液,分离出有机层和水层,将水层萃取三次,合并收集得到的有机相,干燥、减压蒸馏,制得中间体1;
第二步、向三口烧瓶中通入氮气排出空气,之后加入N,N‑二乙基丙基甲基二甲氧基烷和无水甲醇,45‑55℃水浴加热并磁力搅拌,缓慢加入混合物a,在此温度下匀速搅拌并反应6h,之后旋转蒸发除去甲醇,制得粗产物,将粗产物用无水乙醚洗脱4次,之后真空干燥
5h,制得中间体2;
第三步、将十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和无水乙醇加入四口烧瓶中,缓慢加入中间体
2,加入过程中控制体系温度为20‑25℃,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物减压蒸馏、冷却、抽滤,制得中间体3;
第四步、将第三步制备出的中间体3加入四氢呋喃中,室温下匀速搅拌并加入吡啶,之后转移至水浴中,加入氯乙酰氯,匀速搅拌并反应4‑6h,制得中间体4,控制中间体3、氯乙酰氯和吡啶的重量比为1∶1∶0.03‑0.05;
第五步、将第四步制备出的中间体4和异丙醇加入四口烧瓶中,匀速搅拌并升温至70‑
80℃,加入十二烷基糖苷,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物在温度为65‑70℃,压强为80kPa的条件下进行旋转蒸发,直至除去溶剂,制得阳离子十二烷基糖苷季铵盐表面活性剂,中间体4、异丙醇和烷基糖苷的用量比为(20.20‑20.50)g∶30mL∶(105‑110)g;
所述混合物a为中间体1和无水甲醇按照1∶10的重量比混合而成;
氧化汞、去离子水和3‑氯‑2‑甲基丙烯的用量比为(0.5‑1)g∶40mL∶50mL;
第二步中N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和混合物a的重量比为1∶10‑15;
第三步中十二烷基二甲基叔胺盐酸盐、中间体2和无水乙醇的用量比为(17.00‑17.25)g∶(6.25‑6.30)g∶50‑75mL。
2.一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,其特征在于,根据权利要求1所述的一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂的制备工艺制备而成。

说明书全文

一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂及其制备工艺

技术领域

[0001] 本发明属于表面活性剂制备技术领域,具体为一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂及其制备工艺。

背景技术

[0002] 烷基糖苷是由葡萄糖与脂肪醇在酸性催化剂的作用下,经缩而得的化合物。一般组成为单苷、二苷、三苷和多苷的混合物,所以也称烷基多糖苷,属于一种新型高效、无毒、可生物降解的非离子表面活性剂。
[0003] 近年来,APG的绿色安全性已被熟知,刺激性极低,生物相容性好,而且烷基糖苷中糖环上的羟基还可与多种活性基团反应生成多种APG衍生物。同时烷基糖苷的工业化成熟生产促进了烷基糖苷衍生物的合成发展,烷基糖苷衍生物通过对烷基糖苷的改性,不仅保留了烷基糖苷的优点,而且使其水溶性、抗硬水性、泡沫稳定性、表面活性、抗静电性能等显著提高,其中阳离子烷基糖苷季铵盐便是其中之一。阳离子烷基糖苷季铵盐不仅具有阳离子表面活性剂的优良性能,而且还具有无毒、刺激性小、易降解的特点,同时增加了与阴离子表面活性剂复配的协同作用,广泛应用于清洗剂、纺织印染、个人护理、农药、抗静电剂、杀菌剂、工业水处理钻井液处理剂、发泡剂等领域。
[0004] 但是现有技术中基于烷基糖苷季铵盐的表面活性剂仅仅具有优异的抗菌性能,不具备有机等耐高温以及增溶乳化的优异性能。

发明内容

[0005] 为了克服上述的技术问题,本发明提供一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂及其制备工艺。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0007] 一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,包括如下步骤:
[0008] 第一步、将化汞加入去离子水中,控制体系温度不超过30℃,通入氯气直至体系水溶液变成浅褐色,磁搅拌并滴加3‑氯‑2‑甲基丙烯,控制滴加时间为1h,匀速搅拌直至体系水溶液无色,通入氯气并控制体系不超过50℃,在此温度下保温1h,之后冷却至25‑30℃,滴加质量分数35%氢氧化钠水溶液调节体系至中性,继续匀速搅拌1h,制得反应液,分离出有机层和水层,将水层用乙醚萃取三次,合并收集得到的有机相,干燥、减压蒸馏,制得中间体1;
[0009] 第一步中在氧化汞的参与下,将氯气通入去离子水中形成次氯酸,之后加入3‑氯‑2‑甲基丙烯,3‑氯‑2‑甲基丙烯与次氯酸反应,之后加入氢氧化钠脱去氯化氢,制备出中间体1,过程如下所示:
[0010]
[0011] 第二步、向三口烧瓶中通入氮气排出空气,之后加入N,N‑二乙基丙基甲基二甲氧基硅烷和无水甲醇,45‑55℃水浴加热并磁力搅拌,缓慢加入混合物a,在此温度下匀速搅拌并反应6h,之后旋转蒸发除去甲醇,制得粗产物,将粗产物用无水乙醚洗脱4次,之后真空干燥5h,制得中间体2;
[0012] 第二步中将N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和中间体1在氮气气氛下,以无水甲醇作为溶剂混合,制备出中间体2,反应过程如下所示:
[0013]
[0014] 第三步、将十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和无水乙醇加入四口烧瓶中,缓慢加入中间体2,加入过程中控制体系温度为20‑25℃,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物减压蒸馏、冷却、抽滤,制得中间体3;
[0015] 第三步中将十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和中间体2在无水乙醇中混合,十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和中间体2反应生成中间体3,反应过程如下所示:
[0016]
[0017] 第四步、将第三步制备出的中间体3加入四氢呋喃中,室温下匀速搅拌并加入吡啶,之后转移至水浴中,加入氯乙酰氯,匀速搅拌并反应4‑6h,制得中间体4,控制中间体3、氯乙酰氯和吡啶的重量比为1∶1∶0.03‑0.05;
[0018] 第四步中将中间体3和氯乙酰氯在四氢呋喃中混合,加入吡啶作为有机,中间体3和氯乙酰氯发生反应,反应过程如下所示:
[0019]
[0020] 第五步、将第四步制备出的中间体4和异丙醇加入四口烧瓶中,匀速搅拌并升温至70‑80℃,加入烷基糖苷,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物在温度为65‑70℃,压强为80kPa的条件下进行旋转蒸发,直至除去溶剂,制得阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,中间体4、异丙醇和烷基糖苷的用量比为20.20‑20.50g∶30mL∶105‑110g。
[0021] 第五步中将中间体4和烷基糖苷在异丙醇中混合,中间体4和烷基糖苷反应生成阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,反应过程如下所示:
[0022]
[0023] 进一步地,第二步中所述混合物a为中间体1和无水甲醇按照1∶10的重量比混合而成。
[0024] 进一步地,第一步中氧化汞、去离子水和3‑氯‑2‑甲基丙烯的用量比为0.5‑1g∶40mL∶50mL。
[0025] 进一步地,第二步中N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和混合物a的重量比为1∶10‑15。
[0026] 进一步地,第三步中十二烷基二甲基叔胺盐酸盐、中间体2和无水乙醇的用量比为17.00‑17.25g∶6.25‑6.30g∶50‑75mL。
[0027] 本发明的有益效果:
[0028] 本发明一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂在制备过程中先将3‑氯‑2‑甲基丙烯与次氯酸反应,之后脱去氯化氢制备出中间体1,之后与N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷反应制备出中间体2,中间体2与十二烷基二甲基叔胺盐酸盐反应生成中间体3,中间体3与氯乙酰氯反应制备出中间体4,最后中间体4与烷基糖苷反应生成阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,该表面活性剂既具有季铵盐结构,季铵盐分子带正电,经高分子化后,相对分子量增大,电荷密度提高,由于微生物细胞表面带负电,而且细胞膜内含有的磷脂及一些膜蛋白水解液也带负电,所以能够高效的灭菌,起到抗菌作用;此外本发明表面活性剂中具有有机硅结构,兼具有机物和无机物的特性,赋予该表面活性剂优异的耐高温性能,而且又能够起到有机硅阳离子表面活性剂的作用,起到增溶乳化的作用。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例1
[0031] 一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,包括如下步骤:
[0032] 第一步、将氧化汞加入去离子水中,控制体系温度不超过30℃,通入氯气直至体系水溶液变成浅褐色,磁力搅拌并滴加3‑氯‑2‑甲基丙烯,控制滴加时间为1h,匀速搅拌直至体系水溶液无色,通入氯气并控制体系不超过50℃,在此温度下保温1h,之后冷却至25℃,滴加质量分数35%氢氧化钠水溶液调节体系至中性,继续匀速搅拌1h,制得反应液,分离出有机层和水层,将水层用乙醚萃取三次,合并收集得到的有机相,干燥、减压蒸馏,制得中间体1,氧化汞、去离子水和3‑氯‑2‑甲基丙烯的用量比为0.5g∶40mL∶50mL;
[0033] 第二步、向三口烧瓶中通入氮气排出空气,之后加入N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和无水甲醇,45℃水浴加热并磁力搅拌,缓慢加入混合物a,在此温度下匀速搅拌并反应6h,之后旋转蒸发除去甲醇,制得粗产物,将粗产物用无水乙醚洗脱4次,之后真空干燥5h,制得中间体2,N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和混合物a的重量比为1∶10;
[0034] 混合物a为中间体1和无水甲醇按照1∶10的重量比混合而成。
[0035] 第三步、将十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和无水乙醇加入四口烧瓶中,缓慢加入中间体2,加入过程中控制体系温度为20℃,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物减压蒸馏、冷却、抽滤,制得中间体3,十二烷基二甲基叔胺盐酸盐、中间体2和无水乙醇的用量比为17.00g∶6.25g∶50mL;
[0036] 第四步、将第三步制备出的中间体3加入四氢呋喃中,室温下匀速搅拌并加入吡啶,之后转移至冰水浴中,加入氯乙酰氯,匀速搅拌并反应4h,制得中间体4,控制中间体3、氯乙酰氯和吡啶的重量比为1∶1∶0.03;
[0037] 将第四步制备出的中间体4和异丙醇加入四口烧瓶中,匀速搅拌并升温至70℃,加入烷基糖苷,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物在温度为65℃,压强为80kPa的条件下进行旋转蒸发,直至除去溶剂,制得阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,中间体4、异丙醇和烷基糖苷的用量比为20.20g∶30mL∶105g。
[0038] 实施例2
[0039] 一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,包括如下步骤:
[0040] 第一步、将氧化汞加入去离子水中,控制体系温度不超过30℃,通入氯气直至体系水溶液变成浅褐色,磁力搅拌并滴加3‑氯‑2‑甲基丙烯,控制滴加时间为1h,匀速搅拌直至体系水溶液无色,通入氯气并控制体系不超过50℃,在此温度下保温1h,之后冷却至25℃,滴加质量分数35%氢氧化钠水溶液调节体系至中性,继续匀速搅拌1h,制得反应液,分离出有机层和水层,将水层用乙醚萃取三次,合并收集得到的有机相,干燥、减压蒸馏,制得中间体1,氧化汞、去离子水和3‑氯‑2‑甲基丙烯的用量比为0.81g∶40mL∶50mL;
[0041] 第二步、向三口烧瓶中通入氮气排出空气,之后加入N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和无水甲醇,45℃水浴加热并磁力搅拌,缓慢加入混合物a,在此温度下匀速搅拌并反应6h,之后旋转蒸发除去甲醇,制得粗产物,将粗产物用无水乙醚洗脱4次,之后真空干燥5h,制得中间体2,N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和混合物a的重量比为1∶10;
[0042] 混合物a为中间体1和无水甲醇按照1∶10的重量比混合而成。
[0043] 第三步、将十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和无水乙醇加入四口烧瓶中,缓慢加入中间体2,加入过程中控制体系温度为20℃,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物减压蒸馏、冷却、抽滤,制得中间体3,十二烷基二甲基叔胺盐酸盐、中间体2和无水乙醇的用量比为17.05g∶6.28g∶60mL;
[0044] 第四步、将第三步制备出的中间体3加入四氢呋喃中,室温下匀速搅拌并加入吡啶,之后转移至冰水浴中,加入氯乙酰氯,匀速搅拌并反应4h,制得中间体4,控制中间体3、氯乙酰氯和吡啶的重量比为1∶1∶0.03;
[0045] 将第四步制备出的中间体4和异丙醇加入四口烧瓶中,匀速搅拌并升温至70℃,加入烷基糖苷,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物在温度为65℃,压强为80kPa的条件下进行旋转蒸发,直至除去溶剂,制得阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,中间体4、异丙醇和烷基糖苷的用量比为20.30g∶30mL∶105g。
[0046] 实施例3
[0047] 一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,包括如下步骤:
[0048] 第一步、将氧化汞加入去离子水中,控制体系温度不超过30℃,通入氯气直至体系水溶液变成浅褐色,磁力搅拌并滴加3‑氯‑2‑甲基丙烯,控制滴加时间为1h,匀速搅拌直至体系水溶液无色,通入氯气并控制体系不超过50℃,在此温度下保温1h,之后冷却至30℃,滴加质量分数35%氢氧化钠水溶液调节体系至中性,继续匀速搅拌1h,制得反应液,分离出有机层和水层,将水层用乙醚萃取三次,合并收集得到的有机相,干燥、减压蒸馏,制得中间体1,氧化汞、去离子水和3‑氯‑2‑甲基丙烯的用量比为0.8g∶40mL∶50mL;
[0049] 第二步、向三口烧瓶中通入氮气排出空气,之后加入N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和无水甲醇,55℃水浴加热并磁力搅拌,缓慢加入混合物a,在此温度下匀速搅拌并反应6h,之后旋转蒸发除去甲醇,制得粗产物,将粗产物用无水乙醚洗脱4次,之后真空干燥5h,制得中间体2,N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和混合物a的重量比为1∶15;
[0050] 混合物a为中间体1和无水甲醇按照1∶10的重量比混合而成。
[0051] 第三步、将十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和无水乙醇加入四口烧瓶中,缓慢加入中间体2,加入过程中控制体系温度为25℃,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物减压蒸馏、冷却、抽滤,制得中间体3,十二烷基二甲基叔胺盐酸盐、中间体2和无水乙醇的用量比为17.25g∶6.28g∶70mL;
[0052] 第四步、将第三步制备出的中间体3加入四氢呋喃中,室温下匀速搅拌并加入吡啶,之后转移至冰水浴中,加入氯乙酰氯,匀速搅拌并反应6h,制得中间体4,控制中间体3、氯乙酰氯和吡啶的重量比为1∶1∶0.04;
[0053] 将第四步制备出的中间体4和异丙醇加入四口烧瓶中,匀速搅拌并升温至80℃,加入烷基糖苷,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物在温度为70℃,压强为80kPa的条件下进行旋转蒸发,直至除去溶剂,制得阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,中间体4、异丙醇和烷基糖苷的用量比为20.40g∶30mL∶1110g。
[0054] 实施例4
[0055] 一种阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,包括如下步骤:
[0056] 第一步、将氧化汞加入去离子水中,控制体系温度不超过30℃,通入氯气直至体系水溶液变成浅褐色,磁力搅拌并滴加3‑氯‑2‑甲基丙烯,控制滴加时间为1h,匀速搅拌直至体系水溶液无色,通入氯气并控制体系不超过50℃,在此温度下保温1h,之后冷却至30℃,滴加质量分数35%氢氧化钠水溶液调节体系至中性,继续匀速搅拌1h,制得反应液,分离出有机层和水层,将水层用乙醚萃取三次,合并收集得到的有机相,干燥、减压蒸馏,制得中间体1,氧化汞、去离子水和3‑氯‑2‑甲基丙烯的用量比为1g∶40mL∶50mL;
[0057] 第二步、向三口烧瓶中通入氮气排出空气,之后加入N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和无水甲醇,55℃水浴加热并磁力搅拌,缓慢加入混合物a,在此温度下匀速搅拌并反应6h,之后旋转蒸发除去甲醇,制得粗产物,将粗产物用无水乙醚洗脱4次,之后真空干燥5h,制得中间体2,N,N‑二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷和混合物a的重量比为1∶15;
[0058] 混合物a为中间体1和无水甲醇按照1∶10的重量比混合而成。
[0059] 第三步、将十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和无水乙醇加入四口烧瓶中,缓慢加入中间体2,加入过程中控制体系温度为25℃,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物减压蒸馏、冷却、抽滤,制得中间体3,十二烷基二甲基叔胺盐酸盐、中间体2和无水乙醇的用量比为17.25g∶6.30g∶75mL;
[0060] 第四步、将第三步制备出的中间体3加入四氢呋喃中,室温下匀速搅拌并加入吡啶,之后转移至冰水浴中,加入氯乙酰氯,匀速搅拌并反应6h,制得中间体4,控制中间体3、氯乙酰氯和吡啶的重量比为1∶1∶0.05;
[0061] 将第四步制备出的中间体4和异丙醇加入四口烧瓶中,匀速搅拌并升温至80℃,加入烷基糖苷,匀速搅拌并反应6h,制得粗产物,将粗产物在温度为70℃,压强为80kPa的条件下进行旋转蒸发,直至除去溶剂,制得阳离子烷基糖苷季铵盐表面活性剂,中间体4、异丙醇和烷基糖苷的用量比为20.50g∶30mL∶110g。
[0062] 对比例1
[0063] 本对比例为现有技术中烷基糖苷与阳离子醚化剂合成的烷基糖苷季铵盐表面活性剂。
[0064] 对实施例1‑4和对比例1的抗菌性能以及
[0065]
[0066] 从上表中能够看出实施例1‑4对大肠杆菌的抑菌率为99.5‑99.7%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96.3‑97.5%,临界胶束浓度为2.0‑2.2mmol/L;对比例1对大肠杆菌的抑菌率为98.5%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率为95.2%,临界胶束浓度为2.5mmol/L。
[0067] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0068] 以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
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