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·844· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

阳离子 Gemini 表面活性剂（结构见图 1）是研 剂，通过引入脲基作为联接基团，可以大大促进表
究最为突出和应用最为广泛的一类 Gemini 表面活 面活性剂的生物降解，有利于减轻环境污染。本文
性剂。由于其高效的界面性能和独特的聚集行为而 通过优化双季铵盐的合成工艺条件来提高产物收
[6]
备受关注，其在生物医药 [1-5] 、纺织染色 以及石油 [7] 率、降低生产成本，以利于其推广应用。此外，本文
等领域得到了广泛应用。含杂环的阳离子 Gemini 对合成的 3 种喹啉 Gemini 表面活性剂在三氯甲烷-水
表面活性剂由一个联接基将两个含杂环的亲水头基 界面中的界面张力进行了测定，揭示了 3 种喹啉类
连接起来，独特的结构使其具备了诸多理化特性， Gemini 表面活性剂在三氯甲烷-水界面的吸附机理。
成为了胶体和界面科学的研究热点。分子中杂环作
为亲水头基赋予了 Gemini 表面活性剂更多性能 1 实验部分
（如：较强的界面吸附作用、较低的细胞毒性、优
1.1 试剂与仪器
良的自组装特性和较好的 DNA 键合力），使其在工
6-氨基喹啉、三光气、无水碳酸钠，AR，阿拉
业领域具有潜在的应用价值。其中，喹啉类阳离子 丁生化有限公司；二氯甲烷、DMF、丙酮，AR，上
Gemini 表面活性剂通常作为缓蚀剂使用。陈言光 [8]
海德诺化工有限公司；1-溴代癸烷、1-溴代十二烷、
等人以喹啉为母体，对二氯苄为卤化剂合成了一种
1-溴代十四烷，CP，上海邦成化工有限公司。
含氮杂环的双季铵盐，并且研究了含氮杂环双季铵 WRS-3 熔点仪，上海仪电物理光学仪器有限公
[9]
盐在高温酸性溶液中的缓蚀性能。蒋平 等人使用
司；Bruker Tensor 27 傅里叶变换红外光谱仪、
季铵化试剂与喹啉反应，合成了 6 种季铵盐型缓蚀
AVANCE Ⅲ HD 600 MHz 核磁共振波谱仪，德国
剂。通过失重法对它们的缓蚀性能进行了评价，分
Bruker 公司；Shimadzu LCMS-2020 液相色谱-质谱
析了缓蚀剂浓度、腐蚀温度对缓蚀性能的影响。郑 联用仪，日本 Shimadzon 公司；OCA-20 界面张力
云香 [10-11] 等人以喹啉和双卤代烃为原料经季铵化反
仪，德国 DataPhysic 公司。
应合成了 3 种喹啉类双季铵盐酸化缓蚀剂：溴代 1,4-
1.2 合成
二喹啉丁烷、溴代 1,6-二喹啉己烷和溴代 1,8-二喹
1.2.1 中间体喹啉脲（a）的合成
啉辛烷，并采用失重法、电化学方法和 SEM 等研究
在 250 mL 四口烧瓶中加入 6-氨基喹啉（4.0 g,
了 3 种产物在质量分数为 15%的 HCl 溶液中对 N80
27.7 mmol）和 40 mL 二氯甲烷，搅拌至溶解，然后
钢的缓蚀性能。此外，阳离子 Gemini 表面活性剂在杀 向溶液中加入三乙胺（1.68 g, 16.6 mmol），冰浴冷
菌抑菌 [12] 、基因治疗 [13-14] 、纳米材料 [15-17] 等方面也有
却至 0~2 ℃，缓慢滴加溶有三光气（1.6 g, 5.5 mmol）
广泛应用。 的二氯甲烷（15 mL）溶液，约 0.5 h 滴完。撤去冰

浴，加热至 40 ℃回流反应 6 h。减压除去二氯甲烷，
得到蜡状固体，然后向粗产物中直接加入质量分数
为 10%的碳酸钠溶液，至溶液呈碱性（pH 为 7~8），
搅拌，抽滤，水洗固体至中性，100 ℃干燥，得到
白色粉末状固体 1,3-二(6-喹啉基)脲 3.8 g，收率

图 1 阳离子 Gemini 表面活性剂结构示意图 88%。m.p.：228.0~229.0 ℃。合成路线如下所示。
Fig. 1 Schematic diagram of cationic Gemini surfactant
structure

目前，对于喹啉类阳离子 Gemini 表面活性剂的
报道主要集中在合成与缓蚀性能两个方面，鲜见对 1.2.2 目标产物喹啉双季铵盐的合成
于其界面吸附及吸附机理方面的报道。同时，现已 以化合物 c 的合成为例。在 250 mL 四口烧瓶中
报道的喹啉类阳离子 Gemini 表面活性剂在结构上 加入 1-溴十二烷（34.9 g, 140.0 mmol），油浴加热到
都存在难降解，不利于保护环境的问题。因此，设 80 ℃。缓慢滴加溶有中间体 a（3.2 g, 10.2 mmol）
计和合成结构新颖、易降解的喹啉类阳离子 Gemini 的 DMF（15 mL）溶液，约 20 min 滴完，反应 1.5 h
表面活性剂，减少表面活性剂所造成的环境污染， 后，将反应体系升温至 110 ℃，反应 8 h，冷却至室
成为当前研究的重要内容。 温，抽滤，得到黄色蜡状固体，用丙酮反复洗涤，
本文使用 6-氨基喹啉为原料，与固体光气一锅 除去多余的溴代烷，将产物置于烘箱中 100 ℃干燥，
反应合成了对称的喹啉脲，然后利用该中间体与 3 得到溴化 N,N-二（1-正十二烷基-6-喹啉基）脲黄色
种溴代烷反应合成了 3 种喹啉类 Gemini 表面活性 固体 6.1 g，收率 74%。m.p.：249.6~250.0 ℃。