一种季铵盐双子表面活性剂及其制备方法和应用与流程

专利2022-06-29  75


本发明涉及季铵盐双子表面活性剂及其制备方法和应用。



背景技术:

传统表面活性剂分子通常由一个亲水基团和一个亲油基团(疏水基团)通过共价键连接构成,因此也称其为两亲分子。双子表面活性剂是两个亲油基团和两个亲水基团,并由两个亲水基团附近的连接基团一起构成的一类新型高效的两亲性分子。与相应的传统单体表面活性剂相比,双子表面活性剂具有临界胶束浓度和krafft温度较低、吸附效率较高、乳化、发泡及杀菌性能好等优点。由于这些特性,双子表面活性剂吸引力许多研究者的注意,大量新结构的双子表面活性剂不断被设计合成,并被广泛应用于乳化、发泡、杀菌、材料制备等领域。

尽管在该研究领域人们投入了大量的资源和精力,但人们目前还不能根据分子结构准确地预测表面活性剂的性能,特别是应用性能。因此,人们在已有的工作基础上不断探索新结构的表面活性剂分子可能具有的更为突出的应用性能,希望能提高其效率,减少用量。阳离子表面活性剂在工业和日常生活中经常被用做杀菌剂,具有安全性高,成本低等优势。市场上相关的消毒剂产品的种类与数量不断增加,致使该领域的表面活性剂的消耗量不断增加,给自然环境造成一定的负担。因此,设计开发具有高表面活性和高效抗菌性能的新表面活性剂是非常有意义的研究工作。

申请公布号为cn104610092a的中国专利公开了一种含有苯环和多官能团的单体季铵盐阳离子表面活性剂,其分子结构为:当该表面活性剂的烷基碳原子数分别为12、14、16和18时,在25℃下其临界胶束浓度分别为0.82、0.20、0.048和0.036mmol/l。在这一系列烷基链长不同的同系物表面活性剂中,烷基碳链长度为十四烷基的表面活性剂杀菌性能最好,对金黄葡萄球菌和大肠杆菌的最低杀菌浓度均为24.4μg/ml。

申请公布号为cn109730067a的中国专利公开了一种含萘环连接基的双子季铵盐杀菌剂cnndda,其结构式为:其中r=cnh2n 1,n=10~18,x为卤素。该双子季铵盐杀菌剂对金黄葡萄球菌的最小抑菌浓度为0.043~0.085μm,抑菌浓度较高,且该双子季铵盐杀菌剂的乳化性能差。



技术实现要素:

本发明是为了解决现有的季铵盐杀菌剂的抑菌浓度较高、乳化性能差的技术问题,而提供一种以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂及其制备方法和应用。

本发明的季铵盐双子表面活性剂是以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,其结构为:其中r=cnh2n 1,n=8~18,x-=cl-、br-、i-

上述的季铵盐双子表面活性剂的制备方法,按以下步骤进行:

一、将2,2’-双(β-(二甲胺基)乙氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯与n-(卤乙酰基)烷基胺的物质的量的比例按1:(2~6)加入反应瓶,然后加入溶剂ⅰ,在80~180℃下反应16~46h,得到含有溶剂的粗产物;

二、将步骤一得到的粗产物中的溶剂蒸发,得固态粗产物;

三、利用溶剂ⅱ对粗产物重结晶,得白色固体,即以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,用cndbh表示。

上述的季铵盐双子表面活性剂的应用,是指将该表面活性剂用作杀菌剂。其中所述的菌为细菌,细菌为大肠杆菌或金黄葡萄球菌。

上述的季铵盐双子表面活性剂的应用,是指将该表面活性剂用作乳化剂。

以该季铵盐双子表面活性剂用作乳化剂时,油相可为苯、甲苯、白油或玉米油。

本发明的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂的制备方法的化学反应过程如下:

本发明以2,2’-双(β-(二甲胺基)乙氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯与n-(卤乙酰基)烷基胺的为原料合成了一种新型的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂。制备方法工艺简单,反应条件易于控制,产物易于分离、纯化。

本发明的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂cndbh具有较好的杀菌能力,它对大肠杆菌的最小抑菌浓度达到0.625~5.00μg/ml,对金黄葡萄球菌的最小抑菌浓度可达到0.0489~0.390μg/ml。对大肠杆菌的最小杀菌浓度达到0.625~10.00μg/ml,对金黄葡萄球菌的最小杀菌浓度可达到0.0489~0.78μg/ml。具有较高杀伤效果并且用量极低,对环境影响小,可作为高效的抗菌剂使用。

本发明的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂cndbh引入了新型的官能团,其临界胶束浓度为0.00709~0.892mmol/l,临界胶束浓度较低,具有较高的表面活性。

本发明的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂cndbh对苯和甲苯等具有良好的乳化能力,c12dbh从甲苯/水乳液中分离出5ml水的分离时间为2420s,且长时间不破乳,可用于分散油品。

本发明的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂cndbh可用于化妆品、制药、石油化工领域作为乳化剂和高效杀菌剂。

附图说明

图1是实施例3制备的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂c12dbh的等温滴定微量热曲线图;

图2是以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂cndbh对白油、甲苯的乳化稳定性柱状图。

具体实施方式

具体实施方式一:本实施方式的季铵盐双子表面活性剂是以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,其结构为:

其中r=cnh2n 1,n=8~18,x-=cl-、br-、i-

具体实施方式二:具体实施方式一所述的季铵盐双子表面活性剂的制备方法,按以下步骤进行:

一、将2,2’-双(β-(二甲胺基)乙氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯与n-(卤乙酰基)烷基胺的物质的量的比例按1:(2~6)加入反应瓶,然后加入溶剂ⅰ,在80~180℃下反应16~46h,得到含有溶剂的粗产物;

二、将步骤一得到的粗产物中的溶剂蒸发,得固态粗产物;

三、利用溶剂ⅱ对粗产物重结晶,得白色固体,即以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,用cndbh表示。

具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中所述的溶剂ⅰ是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或上述溶剂与水的混合物;其它与具体实施方式二相同。

具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中的n-(卤乙酰基)烷基胺中,卤素为氯、溴或碘;烷基胺为碳原子数为8~18的烷基伯胺;其它与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤一中,n-乙酰基-(1,6-联苯二氧基)-n,n-二甲基乙二胺和卤乙酰基烷基胺的质量之和与溶剂ⅰ的体积的比为1g:(1~100)ml;其它与具体实施方式二至四之一相同。

具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是步骤三中所述的溶剂ⅱ为丙酮、石油醚、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、乙醚、乙腈、正己烷、环己烷、丙酮与石油醚的混合溶剂、乙酸乙酯与石油醚的混合溶剂、乙醇与石油醚的混合溶剂、丙酮与环己烷的混合溶剂、丙酮与二氯甲烷的混合溶剂、异丙醇与乙醚的混合溶剂、三氯甲烷与正戊烷的混合溶剂、或者为乙腈与正己烷的混合溶剂;其它与具体实施方式二至五之一相同。

具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是所述的旋转蒸发操作条件是:转速为50~500r/min,水浴温度为40~100℃,其它与具体实施方式二至六之一相同。

具体实施方式八:具体实施方式一所述的季铵盐双子表面活性剂的应用,是指将该季铵盐双子表面活性剂用作杀菌剂。

具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式八不同的是所述的菌为细菌,细菌为大肠杆菌或金黄葡萄球菌。其它与具体实施方式八相同。

具体实施方式十:具体实施方式一所述的季铵盐双子表面活性剂的应用,是指将该季铵盐双子表面活性剂用作乳化剂。

具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式十不同的是以该季铵盐双子表面活性剂用作乳化剂时,油相为苯、甲苯、白油或玉米油。其它与具体实施方式十相同。

用以下实施例验证本发明的有益效果:

实施例1:本实施例的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂的制备方法,按以下步骤进行:

一、向三口烧瓶中依次加入20ml异丙醇作溶剂、3.846g氯乙酰基辛基胺和2.162gn-乙酰基-(1,6-联苯二氧基)-n,n-二甲基乙二胺,在温度为100℃的条件下搅拌34h,即得粗产物;

二、在转速为80r/min,水浴温度为70℃条件下旋转蒸发粗产物,得粗产物白色固体;

三、利用丙酮和二氯甲烷按体积比为1:1的混合溶剂对粗产物白色固体进行重结晶,得到白色固体,即为以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,记为c8dbh。

利用ft-ir、1h-nmr对c8dbh进行表征。

ft-ir(kbrpellet)vcm-1:3407(n-h),2925(-ch3),2850(-ch2-),1693(c=o),1050(ar-o-r),895-659(c-h).

1hnmr(600mhz,cdcl3):δppm9.07(s,2h,c6h4och2conhch2),8.77(s,2h,n(ch3)2ch2conh),7.09–7.37(m,8h,c6h4och2),4.62(s,4h,ch2conh),4.48(s,2h,n (ch3)2ch2),4.42(s,2h,n (ch3)2ch2),3.90(s,4h,nhch2ch2n ),3.86(s,4h,nhch2ch2n ),3.38(s,12h,n (ch3)2),3.23–3.26(m,j=6.0hz,4h,nhch2ch2),1.55–1.59(m,j=6.0hz,4h,ch2ch2(ch2)5),1.25–1.31(br,20h,ch2(ch2)5ch3),0.89(t,j=6.9hz,6h,(ch2)5ch3).

通过ft-ir、1h-nmr对c8dbh的表征,可知其结构式为:

用超纯水配制一定浓度的实施例1所得产品c8dbh的水溶液,在25℃下,采用等温滴定微量热法测定该水溶液的itc曲线,由曲线可知c8dbh的临界胶束浓度为0.892mmol/l,说明本实施例产品c8dbh具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。

实施例2:本实施例的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂的制备方法,按以下步骤进行:

一、向三口烧瓶中依次加入20ml异丙醇作溶剂、3.944g氯乙酰基癸胺和2.164gn-乙酰基-(1,6-联苯二氧基)-n,n-二甲基乙二胺,在温度为120℃的条件下搅拌29h,即得粗产物;

二、在转速为90r/min,水浴温度为80℃条件下旋转蒸发粗产物,得粗产物白色固体;

三、利用丙酮与二氯甲烷按体积比为1:2的混合溶剂对粗产物白色固体进行重结晶,得到白色固体,即为以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,记为c10dbh。

利用ft-ir、1h-nmr对c10dbh进行表征。

ft-ir(kbrpellet)vcm-1:3407(n-h),2925(-ch3),2850(-ch2-),1693(c=o),1050(ar-o-r),895-659(c-h).

1hnmr(600mhz,cdcl3):δppm9.09(s,2h,c6h4och2conhch2),8.78(s,2h,n(ch3)2ch2conh),7.09–7.37(m,8h,c6h4och2),4.61(s,4h,ch2conh),4.48(s,2h,n (ch3)2ch2),4.42(s,2h,n (ch3)2ch2),3.90(s,4h,nhch2ch2n ),3.86(s,4h,nhch2ch2n ),3.38(s,12h,n (ch3)2),3.23–3.26(m,j=6.0hz,4h,nhch2ch2),1.55–1.59(m,j=6.0hz,4h,ch2ch2(ch2)7),1.25–1.32(br,28h,ch2(ch2)7ch3),0.88(t,j=6.9hz,6h,(ch2)7ch3).

通过ft-ir、1h-nmr对c10dbh的表征,可知c10dbh的结构式为:

用超纯水配制一定浓度的实施例2所得产品c10dbh的水溶液,在25℃下,采用等温滴定微量热法测定该水溶液的等温滴定微量热(itc)曲线,如图1所示,其中由图1的曲线可知c10dbh的临界胶束浓度为0.661mmol/l,说明本实施例产品c10dbh具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。

实施例3:本实施例的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂的制备方法,按以下步骤进行:

一、向三口烧瓶中依次加入20ml异丙醇作溶剂、3.957g氯乙酰基十二胺和2.162gn-乙酰基-(1,6-联苯二氧基)-n,n-二甲基乙二胺,在温度为110℃的条件下搅拌34h,即得粗产物;

二、在转速为80r/min,水浴温度为70℃条件下旋转蒸发粗产物,得粗产物白色固体;

三、利用丙酮与二氯甲烷按体积比为1:2的混合溶剂对粗产物白色固体进行重结晶,得到白色固体,即为以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,记为c12dbh。

利用ft-ir、1h-nmr对c12dbh进行表征。

ft-ir(kbrpellet)vcm-1:3408(n-h),2926(-ch3),2851(-ch2-),1694(c=o),1051(ar-o-r),896-660(c-h).

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通过ft-ir、1h-nmr对c12dbh的表征,可知其结构式为:

用超纯水配制一定浓度的实施例3所得产品c12dbh的水溶液,在25℃下,采用等温滴定微量热法测定该水溶液的itc曲线,c12dbh的itc曲线如图1所示,由图1可知c12dbh的临界胶束浓度为0.543mmol/l,说明本实施例产品c12dbh具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。

实施例4:本实施例的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂的制备方法,按以下步骤进行:

一、向三口烧瓶中依次加入20ml异丙醇作溶剂、4.424g氯乙酰基十四胺和2.162gn-乙酰基-(1,6-联苯二氧基)-n,n-二甲基乙二胺,在温度为100℃的条件下搅拌38h,即得粗产物;

二、在转速为80r/min,水浴温度为80℃条件下旋转蒸发粗产物,得粗产物白色固体;

三、利用丙酮与二氯甲烷按体积比为1:3的混合溶剂对粗产物白色固体进行重结晶,得到白色固体,即为以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,记为c14dbh。

利用ft-ir、1h-nmr对c14dbh进行表征。

ft-ir(kbrpellet)vcm-1:3407(n-h),2925(-ch3),2850(-ch2-),1693(c=o),1050(ar-o-r),895-659(c-h).

1hnmr(600mhz,cdcl3):δppm9.07(s,2h,c6h4och2conhch2),8.77(s,2h,n(ch3)2ch2conh),7.06–7.36(m,8h,c6h4och2),4.60(s,4h,ch2conh),4.48(s,2h,n (ch3)2ch2),4.42(s,2h,n (ch3)2ch2),3.88(s,4h,nhch2ch2n ),3.84(s,4h,nhch2ch2n ),3.37(s,12h,n (ch3)2),3.21–3.25(m,j=6.9hz,4h,nhch2ch2),1.53–1.57(m,j=6.0hz,4h,ch2ch2(ch2)11),1.25–1.33(br,44h,ch2(ch2)11ch3),0.89(t,j=6.0hz,6h,(ch2)11ch3).

通过ft-ir、1h-nmr对c14dbh的表征,可知其结构式为:

用超纯水配制一定浓度的实施例4所得产品c14dbh的水溶液,在25℃下,采用等温滴定微量热法测定该水溶液的itc曲线,由曲线可知c14dbh的临界胶束浓度为0.130mmol/l,说明本实施例产品c14dbh具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。

实施例5:本实施例的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂的制备方法,按以下步骤进行:

一、向三口烧瓶中依次加入20ml正丙醇作溶剂、4.946g氯乙酰基十六胺和2.164gn-乙酰基-(1,6-联苯二氧基)-n,n-二甲基乙二胺,在温度为100℃的条件下搅拌46h,即得粗产物;

二、在转速为80r/min,水浴温度为50℃下旋转蒸发粗产物,得粗产物白色固体;

三、利用丙酮与二氯甲烷按体积比为1:4的混合溶剂对粗产物白色固体进行重结晶,得到白色固体,即为以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,记为c16dbh。

利用ft-ir、1h-nmr对c16dbh进行表征。

ft-ir(kbrpellet)vcm-1:3411(n-h),2920(-ch3),2857(-ch2-),1690(c=o),1056(ar-o-r),887-667(c-h).

1hnmr(600mhz,cdcl3):δppm9.07(s,2h,c6h4och2conhch2),8.77(s,2h,n(ch3)2ch2conh),7.06–7.36(m,8h,c6h4och2),4.60(s,4h,ch2conh),4.48(s,2h,n (ch3)2ch2),4.39(s,2h,n (ch3)2ch2),3.89(s,4h,nhch2ch2n ),3.84(s,4h,nhch2ch2n ),3.36(s,12h,n (ch3)2),3.22–3.25(m,j=6.0hz,4h,nhch2ch2),1.53–1.58(m,4h,ch2ch2(ch2)13),1.25–1.33(br,52h,ch2(ch2)13ch3),0.89(t,j=6.0hz,6h,(ch2)13ch3).

通过ft-ir、1h-nmr对c16dbh的表征,可知其结构式为:

用超纯水配制一定浓度的实施例5所得产品c16dbh的水溶液,在25℃下,采用等温滴定微量热法测定该水溶液的itc曲线,由曲线可知c16dbh的临界胶束浓度为0.0341mmol/l,说明本实施例产品c16dbh具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。

实施例6:本实施例的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂的制备方法,按以下步骤进行:

一、向三口烧瓶中依次加入20ml正丙醇作溶剂、5.246g氯乙酰基十八胺和2.162gn-乙酰基-(1,6-联苯二氧基)-n,n-二甲基乙二胺,在温度为110℃的条件下搅拌45h,即得粗产物;

二、在转速为80r/min,水浴温度为70℃条件下旋转蒸发粗产物,得粗产物白色固体;

三、利用丙酮与二氯甲烷按体积比为1:5的混合溶剂对粗产物白色固体进行重结晶,得到白色固体,即为以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,记为c18dbh。

利用ft-ir、1h-nmr对c18dbh进行表征。

ft-ir(kbrpellet)vcm-1:3406(n-h),2916(-ch3),2844(-ch2-),1676(c=o),1049(ar-o-r),886-663(c-h).

1hnmr(600mhz,cdcl3):δppm9.09(s,2h,c6h4och2conhch2),8.77(s,2h,n(ch3)2ch2conh),7.06–7.36(m,8h,c6h4och2),4.60(s,4h,ch2conh),4.48(s,2h,n (ch3)2ch2),4.40(s,2h,n (ch3)2ch2),3.88(s,4h,nhch2ch2n ),3.84(s,4h,nhch2ch2n ),3.37(s,12h,n (ch3)2),3.21–3.25(m,j=6.9hz,4h,nhch2ch2),1.53–1.56(m,j=6.0hz,4h,ch2ch2(ch2)15),1.25–1.31(br,60h,ch2(ch2)15ch3),0.89(t,j=6.0hz,6h,(ch2)15ch3).

通过ft-ir、1h-nmr对c18dbh的表征,可知其结构式为:

用超纯水配制一定浓度的实施例6所得产品c18dbh的水溶液,在25℃下,采用等温滴定微量热法测定该水溶液的itc曲线,由曲线可知c18dbh的临界胶束浓度为0.00709mmol/l,说明本实施例产品c18dbh具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。

将实施例1~6制备的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂同时进行乳化性能试验。乳化性能是指表面活性剂在液-液界面吸附,稳定油水乳状液的能力。采用分水时间法,测定表面活的乳化稳定性。测定油相有苯、甲苯、白油和玉米油。具体试验步骤如下:

在25℃,向50ml的具塞量筒中,用移液管移取10ml质量百分浓度为0.1%的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂水溶液和10ml的甲苯或白油。以2次/s的速度振荡30次,然后静置。乳状液的稳定性是通过5.0ml的水从乳状液中分离所需要的时间来评估的。被测样品的乳状液稳定性为三次读数的平均值。

以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂cndbh对甲苯/水体系和白油/水体系中的乳化能力如表1所示:

表1不同链长的表面活性剂的乳化能力

由表1可以确定,c8dbh,c10dbh,c12dbh,c14dbh,c16dbh和c18dbh从甲苯/水乳液中分离出5ml水的分离时间分别为450、1120、2420、602、122和64s,从白油/水乳液中分离出5ml水的分离时间分别为235、542、1567、391、93和30s,以上结果表明cndbh对甲苯和白油均具有良好的乳化能力,在油分散领域具有良好的应用前景。

将实施例1~6制备的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂同时进行杀菌效果检测试验。参照国标(gb15981-1995)方法进行试验,试验菌种有大肠杆菌(escherichiacoli)和金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus)。具体试验步骤如下:

参照国标(gb15981-1995)方法,用pbs将指示菌制成1×107cfu/ml的菌悬液。将0.01%的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂(cndbh)用高压灭菌蒸馏水倍比稀释成10个不同浓度,各吸取500μl分别加入试管内,然后在试管中分别加入500μl菌悬液,混匀并均匀涂于琼脂培养基上,放与37±1℃培养箱中,于24h后平板计数,计算杀菌率。其中杀灭率的计算式如下:

杀灭率=(对照组菌数–样品组菌数)/对照组菌数×100%。

最小抑菌浓度(mic)是杀死90%以上的细菌所需杀菌剂的浓度,可以用来衡量杀菌剂的活性。

得到的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度检测结果:见表2。

表2对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度测定结果

由表2可以确定,c8dbh、c10dbh、c12dbh、c14dbh、c16dbh和c18dbh对大肠杆菌的最小抑菌浓度分别为5.00、5.00、2.50、2.50、1.25、0.625μg/ml,对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度0.390、0.390、0.195、0.195、0.0977、0.0489μg/ml。合成的以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂cndbh具有高效、广谱杀菌性,对金黄色葡萄球菌的杀菌效果均非常突出,最小抑菌浓度可达到0.0489μg/ml。对比试验表明,阳离子表面活性剂杀菌剂1227对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为50.0和3.13μg/ml。比已公开的表面活性剂的最低抑菌浓度低1-2个数量级。

最小杀菌浓度(mbc)是杀死99.9%以上的细菌所需杀菌剂的浓度,可以用来衡量杀菌剂的活性。cndbh对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低杀菌浓度测定结果见表3。

表3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低杀菌浓度测定结果

从表3可以看出,c8dbh、c10dbh、c12dbh、c14dbh、c16dbh和c18dbh对大肠杆菌的杀菌浓度分别为10.0、5.00、5.00、2.50、1.25和0.625μg/ml,对金黄色葡萄球菌的杀菌浓度分别为0.780、0.390、0.390、0.195、0.0977和0.0489μg/ml。对比试验表明,阳离子表面活性剂杀菌剂1227对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小杀菌浓度分别为100.0和6.26μg/ml。比已公开的表面活性剂的最低杀菌浓度低1-2个数量级。


技术特征:

1.一种季铵盐双子表面活性剂,其特征在于该表面活性剂是以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,其分子结构式如下:

其中r=cnh2n 1,n=8~18,x-=cl-、br-、i-

2.制备权利要求1所述的一种季铵盐双子表面活性剂的方法,其特征在于该方法按以下步骤进行:

一、将2,2’-双(β-(二甲胺基)乙氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯与n-(卤乙酰基)烷基胺的物质的量的比例按1:(2~6)加入反应瓶,然后加入溶剂ⅰ,在80~180℃下反应16~46h,得到含有溶剂的粗产物;

二、将步骤一得到的粗产物中的溶剂ⅰ蒸发,得固态粗产物;

三、利用溶剂ⅱ对粗产物重结晶,得白色固体,即以2,2’-双(氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯为连接基的多酰胺季铵盐双子表面活性剂,用cndbh表示。

3.根据权利要求2所述的一种季铵盐双子表面活性剂的制备方法,其特征在于步骤一中所述的溶剂ⅰ是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或上述溶剂与水的混合物。

4.根据权利要求2或3所述的一种季铵盐双子表面活性剂的制备方法,其特征在于步骤一中的n-(卤乙酰基)烷基胺,其中的卤素为氯、溴或碘;其中的烷基胺为碳原子数为8~18的烷基伯胺。

5.根据权利要求2或3所述的一种季铵盐双子表面活性剂的制备方法,其特征在于步骤一中,2,2’-双(β-(二甲胺基)乙氨基酰甲氧基)-1,1’-联苯与n-(卤乙酰基)烷基胺的质量之和与溶剂ⅰ的体积的比为1g:(1~100)ml。

6.根据权利要求2或3所述的一种季铵盐双子表面活性剂的制备方法,其特征在于步骤三中所述的溶剂ⅱ为丙酮、石油醚、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、乙醚、乙腈、正己烷、环己烷、丙酮与石油醚的混合溶剂、乙酸乙酯与石油醚的混合溶剂、乙醇与石油醚的混合溶剂、丙酮与环己烷的混合溶剂、丙酮与二氯甲烷的混合溶剂、异丙醇与乙醚的混合溶剂、三氯甲烷与正戊烷的混合溶剂、或者为乙腈与正己烷的混合溶剂。

7.权利要求1所述的一种季铵盐双子表面活性剂的应用,其特征在于该应用是指将该季铵盐双子表面活性剂用作杀菌剂。

8.根据权利要求7所述的一种季铵盐双子表面活性剂的应用,其特征在于所述的菌为细菌,细菌为大肠杆菌或金黄葡萄球菌。

9.权利要求1所述的一种季铵盐双子表面活性剂的应用,其特征在于该应用是指将该季铵盐双子表面活性剂用作乳化剂。

10.根据权利要求9所述的一种季铵盐双子表面活性剂的应用的应用,其特征在于以该季铵盐双子表面活性剂用作乳化剂时,油相为苯、甲苯、白油或玉米油。

技术总结
一种季铵盐双子表面活性剂及其制备方法和应用,它涉及季铵盐表面活性及其制备方法和应用。它是要解决现有的杀菌剂抑菌浓度较高、乳化性能差的技术问题。该表面活性剂的结构式为:其中R=CnH2n 1,n=8~18,X‑=Cl‑、Br‑、I‑。制法:2,2’‑双(β‑(二甲胺基)乙氨基酰甲氧基)‑1,1’‑联苯与N‑(卤乙酰基)烷基胺在溶剂中加热反应,得到的粗产物旋蒸、重结晶,得到产物。它的临界胶束浓度为7.09~892μmol/L;对大肠杆菌、金黄葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为0.625~5.00μg/mL、0.0489~0.390μg/mL;对白油和甲苯具有乳化能力;可用于化妆品、制药、石油化工领域。

技术研发人员:贾丽华;郭祥峰;张立雨;赵振龙;杨瑞
受保护的技术使用者:齐齐哈尔大学
技术研发日:2020.02.25
技术公布日:2020.06.05

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