新型含双长链和苄基的有机硅季铵盐的合成*

丁寒卫，郭文涛，薛永强，崔子祥

(太原理工大学 化学化工学院，山西 太原 030024)

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新型含双长链和苄基的有机硅季铵盐的合成*

丁寒卫，郭文涛，薛永强，崔子祥

(太原理工大学 化学化工学院，山西 太原 030024)

以双十二胺(1)为原料，与氯化苄经取代反应制得中间体苄基双十二胺(2)；2与γ-氯丙基三甲氧基硅烷(3)经季铵化反应合成了一种新型的含双长链和苄基的有机硅季铵盐(4)，其结构经UV-Vis和FT-IR表征。通过正交实验L9(34)优化了2和4的反应条件。合成2的最佳工艺条件为：以乙腈为溶剂，15mmol，n(1)∶n(BnCl)=1.0∶1.2，回流反应20h,收率80.4%。合成4的最佳工艺条件为：以乙二醇为溶剂，25mmol，n(2)∶n(3)=1.0∶1.6，于110℃密闭反应80h,收率57.8%。

双长链；有机硅季铵盐；合成

有机硅表面活性剂具有优良的发泡性、消泡性和低泡性，在水或非水溶剂中均有很好的表面活性[1]。经有机硅表面活性剂处理的织物具有良好的吸汗性、柔软性和平滑性。含有烷氧基硅烷的季铵盐是一种可聚合阳离子表面活性剂，常用于制备高分子有机硅季铵盐[2-3]。Gong等[4]通过溶胶-凝胶法合成了一种包含Si-O-Si键的有机硅季铵盐官能团化的丙烯酸甲酯，对微生物具有触杀作用；黄武欢等[5]以硬脂酸和N-甲基二乙醇胺为原料经酯化反应制得中间体硬脂酸甲基二乙醇胺酯，再与γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷经季铵化反应制备二烷基酯基甲基二甲氧基硅烷季铵盐。

双长链季铵盐的杀菌性能大于单长链，碳链碳原子数为14时，季铵盐的杀菌能力最强。当季铵盐分子结构中含有苄基或其衍生物时，杀菌能力大大增强，毒性却大为减小[6]。有机硅季铵盐除了具有良好的表面活性和杀菌性能外，还具有独特的接枝性能，使其在农药、污水处理和日用化学品等领域应用广泛[7]。

本文以双十二胺(1)为原料，与氯化苄经取代反应制得中间体苄基双十二胺(2)；2与γ-氯丙基三甲氧基硅烷(3)经季铵化反应合成了一种新型的含双长链和苄基的有机硅季铵盐(4，Scheme 1)，其结构经UV-Vis和FT-IR表征。通过正交实验L9(34)优化了合成2和4的反应条件。合成2的最佳工艺条件为：以乙腈为溶剂，15mmol，n(1)∶n(BnCl)=1.0∶1.2，回流反应20h,收率84.3%；合成4的最佳工艺条件为：以乙二醇为溶剂，25mmol，n(2)∶n(3)=1.0∶1.6，于110℃密闭反应80h,收率57.8%。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

TU-1901型紫外-可见吸收光谱仪；FT-IR 1730型红外光谱仪(KBr压片)。

1，按文献[8]方法合成;其余所用试剂均为分析纯。

1．2 合成[9]

(1)2的合成

在反应瓶中依次加入11.77g(5mmol)和无水乙腈70mL，加热至回流，滴加氯化苄0.58mL(5mmol)，滴毕，回流反应20h。冷却至室温，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤得白色固体21.81g，收率80.4%。

(2)4的合成

在反应瓶中依次加入22.22g(5mmol)和乙二醇70mL，搅拌使其溶解；于110℃滴加31.95mL(11mmol)，滴毕，于110℃密闭反应45h。蒸除溶剂，冷却至室温，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤得白色固体41.86g，收率57.8%。

2 结果与讨论

2．1 合成

(1)2的合成

合成2的过程中，发现溶剂、原料摩尔比[r=n(2)∶n(3)]和反应时间为影响2收率的主要因素。因此，通过正交试验L9(34)对其合成工艺进行优化，实验结果见表1。

表 1 合成2的正交试验Table 1 Orthogonal experiment of synthesizing 2

由表1可见，溶剂是影响2收率的主要因素，r其次，反应时间对收率的影响最小。合成2的最佳工艺条件为：以乙腈为溶剂，15mmol，n(1)∶n(氯化苄)=1∶1.2，反应时间20h,产率84.3%。

(2)4的合成

合成4的过程中，考察了溶剂、r和反应时间对4收率的影响。正交试验L9(34)结果见表2。

表 2 合成4的正交试验Table 2 Orthogonal experiment of synthesizing 4

由表2可见，溶剂是影响4收率的主要因素，反应时间其次，原料摩尔比对4产率的影响最小。合成4的较佳工艺条件为：以乙二醇为溶剂，25mmol，n(2)∶n(3)=1.0∶1.6，于110℃密闭反应80h,产率57.8%。

2．2 表征

(1)UV-Vis

图1为2的UV-Vis谱图。由图1可见，苯环结构在紫外光部分有特征吸收谱带，分别为190nm～200nm处的E1吸收带，200nm～230nm处的E2吸收带和240nm～275nm处的B吸收带。

λ/nm

(2)IR

IR谱图(略)分析表明，2920cm-1和2850cm-1处吸收峰为-CH3和-CH2-的伸缩振动峰;1470cm-1处吸收峰为-CH3和-CH2-的反对称弯曲振动峰；1220cm-1～1040cm-1处吸收峰为C-N的伸缩振动峰；3000cm-1以上无红外吸收。

720cm-1处吸收峰为-(CH2)n-(n≥4)的弯曲振动峰；；2620cm-1～2850cm-1处吸收峰为CH3-N 伸缩振动峰,1470cm-1处的吸收峰为季铵盐基团的变形振动峰；3000cm-1以上无红外吸收；1600cm-1，1580cm-1，1500cm-1和1485cm-1处的吸收峰为苯环的伸缩振动峰；1100cm-1～1000cm-1处的吸收峰为Si-O的伸缩振动峰，690cm-1～900cm-1处的吸收峰为Si-C的伸缩振动峰。

以上分析结果表明，2和4的结构与Scheme 1预期一致[10]。

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[6] 毛学强,何帅，李君，等.季铵盐双子表面活性剂的合成及其杀菌性能研究[J].合成化学,2011,19(2):180-183

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[10] 赵瑶兴,孙祥玉.有机分子结构光谱鉴定[J].北京:科学出版社,2003.

SynthesisofaNovelOrganosiliconQuaternaryAmmoniumSaltContainingDoubleLong-chainAlkylsandBenzyl

DING Han-wei,GUO Wen-tao,XUE Yong-qiang,CUI Zi-xiang

(College of Chemistry and Chemical Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)

The intermediate,N-benzyldidodecylamine(2),was obtained by substitution reaction of didodecylamine(1)with benzyl chloride.A novel organosilicon quaternary ammonium salt(4)containing double long-chain alkyls and benzyl was synthesized by quaternization reaction of2withγ-chloropropyltrimethoxysilane(3).The structures were characterized by UV-Vis and FT-IR.The synthesis conditions of2and4were optimized through orthogonal experiment L9(34).The results showed that the optimized conditions were as follows respectively: acetonitrile was the solvent,1was 5mmol,n(1)∶n(benzyl chloride)=1.0∶1.2,reflux for 20h,the yield of2was 80.4%;glycol was the solvent,2was 5mmol,n(2)∶n(3)=1.0∶1.6,the yield of4was 57.8% at 110℃ for 80h.

double long-chain alkyls;organic silicone quaternary ammonium salt;synthesis

2013-8-30;

2014-7-25

丁寒卫(1986-)，男，回族，河南南阳人，硕士研究生，主要从事季铵盐的研究。E-mail: dinghanwei1986@sina.com

薛永强，教授，博士生导师，E-mail：xyqlw@126.com

O627.41；TQ.423.12

A

1005-1511(2014)06-0797-03