双十四烷基双磺基甜菜碱表面活性剂合成

孙裔磊

（河北省秦皇岛市紫竹药业有限公司，河北秦皇岛066004）

双十四烷基双磺基甜菜碱表面活性剂合成

孙裔磊

（河北省秦皇岛市紫竹药业有限公司，河北秦皇岛066004）

磺基甜菜碱分子结构中具有强酸根基团,是典型阴离子性和阳离子性极性集于一身季胺内盐型两性表面活性剂。磺基甜菜碱具有耐酸碱、钙皂分散性强、毒性低，化学稳定性好等优点；因而日益受到人们的重视,在日用化工及其它行业中的应用前景看好。本文主要介绍一种新型表面活性剂—双十四烷基双磺基甜菜碱的合成工艺条件。考察反应时间、温度等工艺条件对反应产物收率的影响。并通过红外光谱图验证了产物结构。通过优化工艺条件，在125℃反应16h甜菜碱的收率达到95.8%。

甜菜碱；两性表面活性剂；双十四烷基双磺基甜菜碱

甜菜碱是一类多功能两性表面活性剂，因其低刺激性、去污效果好、泡沫细腻丰富且增稠、稳泡性良好，而广泛应用于化工产品中。近年来国外甜菜碱两性表面活性剂得到迅猛发展，其增长速度远大于其它类型的表面活性剂。已被应用于日用化工、油田驱油等领域，通过开发和推广应用，在农药、皮革、纺织、乳胶及制备助剂等方面也将得到广泛应用。

本文探索了由双磺内酯合成双十四烷基双磺基甜菜碱的反应工艺条件。这种由联结基团连接的具有两个疏水“尾巴”（磺基链）的特殊结构，将在应用上具有其它两性表面活性剂所不具有的性能。（1）可控制联结基团和疏水尾巴，达到组装模板的目的。因而可作为模板合成具有特殊结构需要的材料。（2）两个离子头基由基团靠化学键而连接，由此导致两个表面活性剂单体离子连接相当紧密，致使其碳氢间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢间疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受致于化学键力而被大大削弱，这就使其具有高表面活性的根本原因。另一方面，两个离子头基间的化学键联接不破坏其亲水性，从而为高表面活性的孪体两性表面活性剂的广泛应用提供了基础。

1 实验部分

1.1 实验原料

甲醛（HCHO）、甲酸（HCOOH）、无水乙醇（CH3CH2OH）、十四胺（C14H31N）工业级、氢氧化钠（NaOH）、氯化亚砜（SOCl）2、甲苯（C6H5CH3）、甲醇钠（CH3ONa）均为分析级，季戊四醇（C5H12O）4工业级（87.0%）。

1.2 产物制备

1.2.1 十四烷基叔胺制备在装有温度计、球形冷凝管、电动搅拌器的三口烧瓶中加入无水乙醇和十四胺，开始加热搅拌使其溶解，温度控制在45℃左右，然后降温至30℃时加入甲酸溶液并升温在45℃左右时加入甲醛，升高温度至75℃，回流2h，之后用30%NaOH中和至pH值为10～13，最后将反应物倒入分液漏斗中静置，分去水层，得到二甲基十四烷基叔胺的粗产品。

1.2.2 中间体双磺内酯制备在烧瓶中加入1mol季戊四醇，40℃时加入300g甲苯溶液，然后降温至30℃，滴加SOCl22mol。逸出的HCl气体碱液吸收，至反应不再发生为止。反应完成后，减压蒸馏除去溶剂甲苯，将产物真空干燥，称重。

1.2.3 双十四烷基双磺基甜菜碱制备将1mol十四烷基叔胺和0.5mol双磺基内酯加入三口烧瓶中，加入甲醇钠作为催化剂，升温到125℃回流，至游离胺的含量基本不变。

1.3 产物红外表征

采用ThenmoNicolet IR200红外分光光度计（压片），分别测定比磺内酯和双十四烷基双磺基甜菜碱。

图1 双十四烷基双磺基甜菜碱的红外谱图Fig.1 IR of ditetradecyl sulphobetaine

2 结果与结论

2.1 反应温度对立物收率的影响

在原料配比固定的情况下，控制加料温度35℃，随着反应温度的升高，双十四烷基双磺基甜菜碱的收率逐渐增大。产物收率与反应时间的关系见图2。

图2 温度与收率关系图Fig.2 The diagram of temperature and yield

由图2可看出，反应温度达到125℃时，收率最高。而反应温度继续升高，它的收率反而下降。可能原因是温高使得产物挥发，从而降低反应收率；而温度过低，是由于反应速率降低，产率下降。

2.2 反应时间对产物收率的影响

在原料配比固定的情况下，控制加料温度35℃，反应温度为125℃，只改变反应时间，考察反应时间对于产物收率的影响。产物收率与反应时间的关系见图3。

图3 时间与收率关系图Fig.3 The diagram of time and yield

由图3可知，随着反应时间的延长，双十四烷基双磺基甜菜碱收率逐渐增大，但反应时间16以后，收率增加缓慢。在综合考虑下，反应时间16h较为适宜，此时游离胺含量为4.2%，产物收率95.8%。

2.3 红外谱图分析

从图1中间体的IR中可知：3000～3500cm-1（O-H），2700～3000cm-1（C-CH2），1230～1170cm-1（S=O伸展振动），1000～1100cm-1(C-O)的存在，从而证明被检物中含有磺内酯的结构。图2产物IR：3000～3500cm-1（O-H），2700～3000cm-1（C-CH3，N-CH3，C-CH2，N-CH2），1230～1170cm-1（S=O），进一步证明本试验合成了双十四烷基双磺基甜菜碱。同时也说明所制得中间体含有少量的杂质（单十四烷基磺基甜菜碱）。

3 结论

通过本次探索合成实验，初步得到以下结论：

（1）在合成双磺内酯时，溶剂甲苯加入温度控制在40℃左右，然后降温至30℃时滴加SOCl2，至反应不再发生HCl气体为止，其转化率高达91.5%。

（2）在制备双十四烷基双磺基甜菜碱，最佳反应时间为16h，转化率达95.8%。随着时间的延长其转化率仅有缓慢提高，经济上趋于不利。

（3）双磺基甜菜碱两性表面活性剂的合成简单，原料易得，成本较其它类型的两性表面活性剂低，有广阔应用前景。

［1］朱桂花，杨高文，陈晓光.枸杞半成品饮料中甜菜碱含量的测定［J］.化学研究与应用，1998，10（4）：433-435.

［2］夏纪鼎，倪永全.表面活性剂和洗涤剂化学与工艺学［M］.北京：中国轻工业出版社，1997.

［3］奚美.十八烷基（2-亚硫酸）乙基二甲基铵的合成［J］.南京理工大学学报，1998，22（4）：357-363.

Synthesis of ditetradecyl sulphobetaine surfactan t

SUN Yi-lei
（Zizhu Pharmaceutical Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066004,China）

s：The sulphobetaine has structure of strong acid groupswhich were tipical anion and cation amphosurfactant.It has advantages of acid and alkali resistant,better lime soap dispersing,hypotoxicity and good chem ical stability.It has bright future in daily chemicals and other industries.A synthetic process for a new kind of surfactant:ditetradecyl sulphobetaine.The effects of reaction time,temperature on yield were investigated.The structurewas detected by IR.The optimal conditionswere 125℃,16h,the yield was 95.8%.

betaine；ampho-surfactant；ditetradecyl sulphobetaine

TE39

A

1002-1124（2014）07-0067-03

2014-04-30

孙裔磊（1986-），女，汉族，助理工程师，2009年毕业于大庆石油学院应用化学专业，本科，现从事药剂检测及新型表面活性剂开发。