R2-N+-CH3 X- 季铵盐
|
R3
随着碳链长度的增加
其水溶性和醇溶性均呈下降趋势
<15个碳原子的易溶于水 >15个碳原子水溶性急剧下降
烷基链上有亲水基团或不饱和基团 水溶性增加
Krafft 温度点
离子型表面活性剂在低 温时溶度较低，随着温 度的升高到某一温度后 其溶度突然迅速增加， 这个温度即Krafft点。 同系物的碳氢链越长其Krafft点的温度越高，通过 Krafft点可以衡量表面活性剂的溶解性能。
合成方法 由高级卤代烷与低级叔胺反应制得 由高级烷基胺和低级卤代烷反应制得 通过甲醛-甲酸法制得。
5.2.1.1 高级卤代烷与低级叔胺的反应
δ+ δ-
R1
R X + :N R2
1. 卤离子的影响
R3
R-I > R-Br > R-Cl
2. 烷基链的影响
R1
. R N+ R2 X
R3
烷基链越长卤代烷的活性越弱
O
O
RNH2 + 2 H C H + 2 H C OH
+ 甲醇溶剂 加热
RN
CH3 CH3
2C O2
+2 H2O
合成方法：将脂肪胺溶于醇，在35℃下加 入甲酸，然后在50℃下加入甲醛溶液，最 后在80℃下回流反应数小时，反应产物中 二甲基烷基胺的含量约为85%。
高级烷基胺与低级卤代烷的反应
C1 6H3 3
§5.1.1 阳离子表面活性剂的分类
按化学结构分为： 1、胺盐型 2、季铵盐型 R-N（CH3）3Cl 3、杂环型 4、鎓盐型
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 |
R-N-HCl 仲胺盐
| H CH3 |
R-N-HCl 叔胺盐
| CH3 CH3 |
R-N+-CH3Cl- 季铵盐
| CH3
其它含氮等的有机衍生物
临界胶束浓度
表面活性 1. 同系物随其碳氢链增长
其表面张力逐渐下降。
2. 分子结构相同时， 表面张力随浓浓升高而降低，
降到一定数值时 又会随升高而有所增加。
5.2 阳离子表面活性剂的合成
5. 2. 1 烷基季铵盐
主要是N-烷基化反应
C 16 H 33
CH 3
. N + CH 3 X
CH 3
季铵化反应
5.1.1.2 季铵盐型 an 三声
R1 |
R2-N+-CH3 X- 季铵盐
| R3
季铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解， 且离解为带正电荷的表面活性离子。 季铵盐洗涤能力差但杀菌能力强，在阳离子表面活性剂 中的地位最为重要，产量也最大。
5.1.1.3 杂环型 杂环类阳离子表面活性剂分子中，除碳、氢原子外，还 具有其它原子且呈环状结构的化合物。 这类表面活性剂有：
Cl- 氯
C1 2H2 5
C H3
加热
Байду номын сангаас
N
+ CH3 CXl-
C H3
加压
C1 2H2 5
. C H3
N+ CH3 X C H3
十二烷基三甲基氯化铵 DT 乳胶防粘剂
C1 6H3 3
N
C H3
+ CH3 CXl-
石油醚溶剂
C1 6H3 3
C H3
加压 80oC 1h
. C H3
N+ CH3 X C H3
主要为含氮的 有机衍生物
5.1.1.1 胺盐型
R-NH2·HCl CH3 |
R-N-HCl |
伯胺盐 仲胺盐
无杀菌能力 纤维柔软剂 匀染剂
an 四声
H CH3 |
R-N-HCl
叔胺盐
浮选剂
|
CH3
该类产物是弱酸的盐，在酸性条件下具有表面活性，
在碱性条件下，胺游离出来而失去表面活性，
因面使它的使用受到限制。
吗啉环、吡啶环、咪唑环、哌嗪环、喹啉环
缓蚀剂、纤维柔软剂、抗静电剂等
5.1.1.4鎓盐型 鎓盐类阳离子表面活性性剂是指季铵盐阳离子表面活性剂中 的亲水基团N原子为其它可携带正电荷的元素 如：P、As、S、I 等时的表面活性剂。
杀虫剂、杀菌剂、阻燃剂
5.1.2 阳离子表面活性剂的性质 R1
|
溶解性
1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。 这类表面活性剂的产量增长较快，品种发展迅速， 应用范围口益广泛:
杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂
目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增长速度 要比阴离子和非离子大得多。
§5.1 阳离子表面活性剂概述
§5.1.1 阳离子表面活性剂的分类 §5.1.2 阳离子表面活性剂的性质
十六烷基三甲基氯化铵 CTAC 纤维柔软剂
5.2.1.3 甲醛-甲酸法
制备二甲基烷基胺的最古老的方 法(20世纪60年代苏联开发），这种方 法工艺简单，成本低廉，因此在工业上 得到广泛的应用，占有重要的地位，但 产品质量略差。
O R C OH
O NH H3 R C O N H4
H2O 360o C
回流
C H3
C1 6H3 3
. C H3
N+ CH3 X C H3
十六烷基三甲基溴化铵 表活剂 1631-Br
合成：
反应物配比为
溴代烷：三甲胺=1：（1.2-1.6），
反应温度为60-80℃，在水介质中进行 回流，（若制十六烷基三甲基溴化铵， 则在醇溶液中回流）。
5.2.1.2 高级烷基叔胺与低级卤代烷的反应
第五章 阳离子表面活性剂
§5.1 阳离子表面活性剂概述 §5.2 阳离子表面活性剂的合成 §5.3 阳离子表面活性剂的应用
本章重点
1、掌握阳离子表面活性剂的基本性质 2、掌握阳离子表面活性剂的合成方法 3、了解阳离子表面活性剂的应用
阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。 如图其亲水基一端是阳离子，故称阳离子表面活性剂， 疏水基与阴离子类似主要为不同碳原子数的碳氢链。
3.叔胺的碱性越强，亲核活性越大，越容易反应。
大的取代基的空间位阻效应阻碍反应。
高级卤代烷与低级叔胺
C H3
水介质
C1 2H2 5 X + N C H3
60-80oC
C H3
C1 2H2 5
Br- 溴
. C H3
N+ CH3 X
C H3
十二烷基三甲基溴化铵 表活剂 1231-Br
C H3
醇介质
C1 6H3 3 X + N CH3
N
C H3
+ CH3 CXl-
石油醚溶剂
C1 6H3 3
O R C O NH2
H2O 360o C
RC N
+2 H2
150o C,1.38x 107 Pa
莫尼镍催化加氢
RC H2NH2
原理： 将油或脂裂解为脂肪酸和甘油，然
后脂肪酸在大气压力下于280-360℃与 氨反应形成脂肪酸胺皂，再脱水制成脂 肪腈，最后与氢在Raney Ni催化下进行 加氢反应，生成脂肪胺。