新型吡啶Gemini表面活性剂合成工艺优化研究

陈新春

（南京红太阳生物化学有限责任公司，江苏南京 210047）

新型吡啶Gemini表面活性剂合成工艺优化研究

陈新春

（南京红太阳生物化学有限责任公司，江苏南京 210047）

新型吡啶Gemini表面活性剂中DNA键合力良好，且细胞毒性较低，使得它在基因的转染中具有重要的作用。Gemini表面活性剂的合成条件比较苛刻，其原料价格比较高，且大部分还仅为实验阶段的产品，距离大规模的工业化还存在一段距离，因此，提出了一种新型吡啶Gemini表面活性剂合成工艺优化方法，可提高产品的产率，可靠性极高。

吡啶；Gemini活性剂；合成

新型吡啶Gemini表面活性剂存在十分特有的理化性[1]。其在杀菌以及洗涤等方面已经获得了特别广泛的应用[2]。其中，吡啶类Gemini表面活性剂，作为新型阳离子Gemini表面活性剂，因其高效基因转染的作用受到关注。

Gemini表面活性剂自身有着很多功能，使其在工业领域备受关注。尤其是吡啶Gemini表面活性剂相关研究十分突出，使得新型吡啶Gemini表面活性剂合成工艺的研究变得非常重要。具体过程如下。

1 新型吡啶Gemini表面活性剂合成

文章所提方法过程主要是：通过连接基团实现两个极性头基的连接，分别把两条疏水链与连接点进行连接，以实现新型吡啶Gemini表面活性剂合成。通过乙二胺和氯乙酸进行反应，制成头基的二乙酸钠中间体，再利用中间体和月桂酰氯进行反应，于中间体连接疏水链，获得预期化合物。反应的路线为：

图1 反应路线

依据上述的反应路线，根据三乙胺、四氢呋喃，把二元醇和POCl3进行反应，产生由聚亚甲基作连接基的化合成分，然后和脂肪醇进行反应，产生磷酸酯Gemini表面活性剂。Gemini表面活性剂合成方法中，通过三氯氧磷来做磷化剂这一方法，反应条件的要求不高，而且合成的步骤简单，可以保障产率高。

2 实验

实验试剂：氨基吡啶，固体光气，无水碳酸钠，二氯甲烷，乙醇、丙酮，1-溴十二烷，其中3-氨基吡啶利用减压蒸馏进行提纯，剩余试剂不需进行纯化，直接使用。

实验仪器：磁力搅拌器，熔点仪，红外光谱仪，核磁共振仪，张力仪等。

实验的过程：中间体合成实验过程：向250mL四口烧瓶内加4.5g（48mmol）的3-氨基吡啶，以及80mL的二氯甲烷，并进行持续搅拌，一直到原料溶解，再向溶液内加4mL（28mmol）的三乙胺，于冰浴条件之下持续搅拌，将温度降至0～2℃；将2.8g（9.6mmol）的固体光气溶解在25mL的二氯甲烷中，且将其转至恒压滴液漏斗内，接着在上述的反应体系内，加入二氯甲烷溶液且大概0.5h滴加完毕，再加热回流大约反映5h。在反应结束之后，通过旋转蒸发仪，去除溶剂二氯甲烷获得蜡状的固体，向粗产物内加10%碳酸钠溶液，并对溶液进行调节pH至碱性，继续搅拌抽滤，用水进行清洗若干次，一直到pH呈中性，把最终获得的固体放在烘箱内100℃干燥，获得白色的粉末状固体4g，其产率：78%，熔点：225～227℃。

对于吡啶Gemini表面活性剂合成的实验过程如下：向250mL四口烧瓶内加3g（14mmol）合成中间体，再加34.8g（140mmol）的1-溴十二烷进行搅拌，于120℃下反映5h，结束后冷却到室温并抽滤，获得白色固体，进行滤液并回收利用，再根据丙酮反复地洗涤固体，并减压抽干，进行干燥处理，获得白色固体4.5g，其产率：90%，熔点：254～255℃。

所得产品的表面活性实验：产品的溶液要在24h前备好，利用张力仪经过悬滴的方式进行测量。所有测量都在25℃下完成，利用5min的间隔重复测量，以确定平衡值，一直到表面的张力读数变得稳定，并得到临界胶束的浓度。

经由上述中间体和新型吡啶Gemini表面活性剂合成实验，分别对反应时间与溶剂对中间体的产率影响，3-氨基吡啶和固体光气摩尔比对合成中间体的产率影响，溶剂与投料对反应产率影响方面进行分析：

3-氨基吡啶∶固体光气=5∶1，其反应的时间为3h，4h，5h以及6h，以二氯甲烷以及乙酸乙酯当作反映溶剂进行加热回流，对其反应时间以及反应溶剂对合成中间体产率影响进行考察，可知，反应时间的不断增长，中间体的产率逐渐提高，不过反应时间为5h与6h时，中间体的产率相同，因此反应时间选在5h。利用上图也能够看出，在相同的时间中，二氯甲烷与乙酸乙酯在作溶剂时相比，其反应产率更高，这主要是由于该反应是放热反应，其温度如果过高，将不利于实现反应，而二氯甲烷回流反应的温度比较低，所以选择二氯甲烷当作反应溶剂。

将二氯甲烷当作反应溶剂，其固定的反应时间是5h，对投料比对反应影响进行考察，3-氨基吡啶的用量随着固体光气的用量增加而增加，其产率逐渐提升，当3-氨基吡啶∶固体光气=5∶1时，得到的产率最高为78%，继续增大固体光气用量时，得到的产率基本不变。所以选择3-氨基吡啶∶固体光气=5∶1。

根据上述所说，中间体的合成比较良好的反应条件就是：二氯甲烷当作反应溶剂，3-氨基吡啶∶固体光气=5∶1，且反应的时间是5h，这时候的产率能够达到78%，这说明文章所提的优化条件是十分可靠的。

固定反应时间是5h，选取无水乙醇以及乙腈、甲苯、溴代十二烷当作反应溶剂，对投料比对反应影响进行考察，溴代十二烷的用量不断增加，其分子间接触的概率不断增加，反应的产率也不断增加，特别是溴代十二烷，既当作反应原料，又当作反应溶剂的状况下，这就相当于中间体∶溴代十二烷=1∶10，这时产率高，且在反应结束之后，溶剂不需要提纯，能够直接回收利用。该实验结果说明了文章所提方法的可靠性极高。

3 结束语

吡啶Gemini表面活性剂于纳米材料的制备，在抑制金属腐蚀和纺织工业等领域都有着极其广泛的应用。文章对新型吡啶Gemini表面活性剂的合成工艺进行了优化，对中间体与目标产物的产率影响进行了分析，获得了优化合成工艺条件。

[1] 王丽艳，闫铁，秦洪磊，等.酰胺键为间隔基的吡啶双子表面活性剂合成及性能[J].化工进展，2015，34（11）：4026-4029.

[2] 向淼淼，宋香华，贾漫珂，等.不同表面活性剂存在下Ga2O3的水热合成及其光催化性能[J].环境工程学报，2016，10（5）：2361-2366.

Study on the Synthesis of New Pyridine Gemini Surfactant

Chen Xin-chun

The novel pyridine Gemini surfactant has good DNA binding ability and low cytotoxicity，which makes it play an important role in gene transfection.The synthesis conditions of Gemini surfactants are relatively harsh，and the price of raw materials is relatively high，and most of them are only experimental products.There is still some distance from large-scale industrialization.The paper presents a new type of pyridine Gemini surfactant synthesis process Optimization method，can improve the yield of products，high reliability.

pyridine；Gemini active agent；synthesis

TQ423

A

1003-6490（2017）12-0119-02