Page 128 - 《精细化工》2022年第9期
P. 128

·1846·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

            用于石油开采、清洁杀菌及印刷助染等领域                    [6-8] 。     1.2    实验方法
                 鉴于磺基甜菜碱众多的优点，国内外学者对其                              参照文献[15-16]合成 3 种长脂肪链酰胺丙基磺
            进行了深入的研究。有学者通过结构优化，将酰胺                             基甜菜碱，以 11-(3,4-二甲基-苯基)-十八烷基酰胺
            键、双键、芳基等基团引入到磺基甜菜碱中来进一步                            丙基-N,N-二甲基磺基甜菜碱（C 18 DAMSB）的合成
                                                [9]
            提升磺基甜菜碱的表/界面性能。高明等 合成了疏                            为例，具体方法如下。
            水基团中含有苯环的烷基磺基甜菜碱，苯环的引入使                                将 40.24 g（0.10 mol）11-(3,4-二甲基-苯基)-硬
            其在较宽的浓度范围内，可与原油形成 0.001 mN/m                       脂酸甲酯和 18.76 mL（0.15 mol）3-二甲胺基丙胺加
            的超低界面张力，在低渗透油田具有广阔的应用前                             入三口烧瓶中，然后加入 4.00 g（0.10 mol）NaOH，
            景；张佳瑜等      [10] 合成了一种具有良好表/界面活性的                  开启搅拌、加热，通 N 2 保护，升温至 160  ℃回流 8 h。
            松香磺基甜菜碱，与重烷基苯磺酸钠组成的复配体                             薄层色谱法（TLC）监测反应，展开剂为 V(二氯甲
            系可与大庆原油形成 0.0003 mN/m 超低界面张力。                      烷)∶V(甲醇)=10∶1 的混合液，碘为显色剂。反应
                 近年来，还有学者发现，具有长脂肪链的两性                          完成后，减压蒸馏去除过量的 3-二甲胺基丙胺和甲
            离子表面活性剂可以自发组成蠕虫状胶束，同样显                             醇，冷却至室温，得到 11-(3,4-二甲基-苯基)-十八烷
            示出良好的表/界面性能           [11-12] 。FENG 等 [13] 合成了疏    基酰胺二甲胺中间体。将 9.44 g（0.02 mol）中间体、
            水基碳链长度分别为 18、22、24 的酰胺羧基甜菜碱，                       100 mL 乙酸乙酯加入三口烧瓶中，开启搅拌、加热
            性能研究发现，3 种酰胺羧基甜菜碱均具有良好的                            至 90  ℃，缓慢滴加 2.21 mL（0.022 mol）1,3-丙磺
            表面活性，且临界胶束浓度（CMC）随着碳链长度                            酸内酯，滴加完毕后持续加热回流 12 h。TLC 监测
            的增加而降低；蔡红岩等            [14] 研究了芥酸酰胺丙基二             反应，展开剂为 V(二氯甲烷)∶V(甲醇)=3∶1 的混合
            甲胺羧基甜菜碱（EBC）在驱油领域中的应用潜力，                           液，碘为显色剂。反应完成后，自然冷却，抽滤，
            结果表明， EBC 可与 多种油藏条件原油达到                            滤渣用 V(乙酸乙酯)∶V(甲醇)=5∶1 的混合液重结
                 –3
            1×10 ~1×10 –4  mN/m 数量级的超低界面张力，具有                  晶 3 次，得到 C 18 DAMSB 固体 11.17 g，产率 76.44%。
            优异的界面性能。目前，已有大量关于长脂肪链酰                             油酸酰胺丙基磺基甜菜碱（UC 18 AMP3SB）及硬脂
            胺羧基甜菜碱性能的研究，然而，对于长脂肪链酰                             酸酰胺丙基磺基甜菜碱（R 18 DMSA）的合成方法同
            胺丙基磺基甜菜碱的性能研究鲜有报道。                                 上，产率分别为 72.49%和 75.32%，3 种长脂肪链酰
                 本文拟合成 3 种长脂肪链酰胺丙基磺基甜菜                         胺丙基磺基甜菜碱的合成路线如下所示。
            碱，通过表面张力、泡沫性能、乳化性能、耐盐性
            和油水界面张力的研究，旨在为长脂肪链和磺酸基
            团对表/界面活性的影响提供理论支持，并试图拓展
            长脂肪链酰胺磺基甜菜碱的应用领域。

            1   实验部分

            1.1   试剂与仪器
                 11-(3,4-二甲基-苯基)-硬脂酸甲酯，质量分数>

            90.0%，自制；3-二甲胺基丙胺，工业级，安耐吉试
                                                                                                 1
            剂有限公司；乙酸乙酯、甲醇、NaOH、NaCl、无                              C 18 DAMSB 的表征 数据 如下： HNMR (400
            水 CaCl 2 、无水 MgSO 4 ，分析纯，国药集团化学试                   MHz, CDCl 3 ),  δ: 0.82~0.87 (t, 3H), 1.10~1.24 (m,
                                                               22H), 1.54~1.55 (m, 6H), 2.01~2.04 (m, 2H), 2.19 (s,
            剂有限公司；煤油、液体石蜡，化学纯，上海麦克
                                                               4H), 2.24~2.27 (s, 7H), 2.71~2.86 (m, 2H), 3.13 (s,
            林生化科技有限公司；1,3-丙磺酸内酯、硬脂酸甲酯、                         6H), 3.33 (m, 2H), 3.44 (m, 2H), 3.65 (m, 2H), 4.13
            油酸甲酯，工业级，阿拉丁试剂(上海)有限公司；                            (br, 1H), 6.93~7.06 (m, 3H), 7.65 (br,  1H); ESI-MS,
                                                                         +
            GF254 硅胶板、柱层析硅胶粉（200~300 目），青岛                     m/Z: [M+H] 理论值为 595.5，测试值为 595.6。
                                                                                                 1
            海洋化工有限公司；实验用水均为超纯水机制备的                                 UC 18 AMP3SB 的表征数据如下： HNMR (400
            超纯水。                                               MHz, CDCl 3 ),  δ: 0.85~0.92 (t, 3H), 1.20~1.45 (m,
                                                               20H),  1.53~1.65 (m, 2H), 1.93~2.12 (m, 6H),
                 RE52CS 旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；
                                                               2.15~2.31 (m, 4H), 2.81~2.94 (s, 2H), 3.07~3.25 (s,
            AvanceⅢ400 MHz 核磁共振波谱仪，瑞士 Bruker 公                 6H), 3.27~3.39 (s, 2H), 3.43~3.55 (s, 2H), 3.61~3.81
            司；Agilent 1100LC/MSD 液相色谱-质谱联用仪，美                  (m, 2H), 5.28~5.42 (m,  2H), 7.59~7.71 (br,  1H);
                                                                                +
            国 Agilent 公司；Milli-Q 超纯水机，美国 Millipore             ESI-MS, m/Z: [M+H] 理论值为 489.4，测试值为 489.6。
                                                                                            1
            公司；TX-500C 旋转滴界面张力仪，美国 CNG 公司。                         R 18 DMSA 的表征数据如下：HNMR (400 MHz,
   123   124   125   126   127   128   129   130   131   132   133