环氧氯丙烷n-甲基吗啉-十二胺衍生物的合成及其杀菌缓蚀性能研究

环氧氯丙烷n-甲基吗啉-十二胺衍生物的合成及其杀菌缓蚀性能研究

传统表面活性剂是亲水和稀疏亲水植物的亲水基团。而双季铵盐表面活性剂分子中含有两个亲水基和两个疏水基,这种不同于传统表面活性剂的特殊结构,使其具有更高的表面活性以及其他一系列独特的物理化学性质,在缓蚀杀菌、石油开采以及洗涤剂等领域具有广阔的应用前景。近十年来,我国在特殊双季铵盐表面活性剂合成领域取得了较大的进展,但有关含杂环双季铵盐合成的报道还比较少,研究还处于初级阶段。本文以环氧氯丙烷、N-甲基吗啉和十二胺为原料,以乙醇为溶剂,制备了一种双季铵盐双(1-氯化-N-甲基吗啉ue40b-2-羟基丙基)正十二烷基胺(M)。其合成路线如下所示。1实验部分1.1试验仪器和试剂DF101型恒温磁力加热搅拌器(江苏金坛医疗仪器厂);Vector22型傅里叶变换红外光谱仪(德国Varian公司);RCC-Ⅲ型旋转挂片腐蚀试验仪(高邮市摩天电子仪器有限公司)。十二胺(化学纯)、N-甲基吗啉(工业级)、环氧氯丙烷、乙醇、异辛烷、丙酮(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);A3钢片(高邮市摩天电子仪器有限公司);十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227,上海金山经纬化工有限公司)。1.2以丙烷基化为原料的双1-氯-2-羟基丙基双烷基胺的合成在烧瓶中加入9.25g(0.05mol)十二胺和40mL无水乙醇,控制反应温度40℃,搅拌下滴加9.25g(0.1mol)环氧氯丙烷(30滴/min),回流反应10h。减压蒸馏,丙酮洗涤,得无色黏性液体中间体双(1-氯-2-羟基丙基)正十二烷基胺。在另一烧瓶中加入18.5g(0.05mol)上述制得的中间体、10.1g(0.1mol)N-甲基吗啉和40mL无水乙醇,80℃回流反应3h。蒸出乙醇,异辛烷洗涤,放置析出晶体,用丙酮洗涤提纯,真空干燥,得目标产物M,产率达95%。将目标产物利用红外光谱(KBr压片)进行结构表征。1.3细菌数量测定在三角烧瓶中加入15mL培养液和30mL异养菌溶液,加入一定浓度的标题化合物M,以药剂1227为参照实验,在4~36h中观察细菌数量变化情况。1.4缓蚀效率测定采用腐蚀失重法,将A3钢片完全浸于加入不同浓度标题化合物M的无锡地区自来水介质中,控制温度50℃,48h后取出试片,清除腐蚀产物,干燥后称重,计算缓蚀效率。2结果与讨论2.1二烷基苯磺酸钠的表征目标产物红外谱图如图1所示。在3338cm-1处的宽峰是结构中—OH的特征峰;2923、2830cm-1是十二胺的—CH3、—CH2的振动强吸收峰;在1280cm-1处出现了吗啉特征峰;在748cm-1处出现了n>4的(CH2)n的特征峰,这表明有n>4长碳链接上。上述分析都说明得到了预期产物M。2.2双季铵盐对异基因菌的抗菌性能的分析2.2.1杀菌率测定结果投加浓度为70mg/L,测试杀菌时间分别为4、8、12、24、36h下对异养菌的杀菌率,结果如图2所示。可以看出,标题化合物M和药剂1227均在12h杀菌率达到最高,随着时间的增长,杀菌率先呈上升后逐渐降低。标题化合物M的最佳杀菌时间为8~12h,杀菌率达90%以上,且比药剂1227杀菌性能略强。2.2.2季铵盐浓度对杀菌率的影响杀菌时间为8h,测试不同浓度下对异养菌的杀菌率,结果如图3所示。可以看出,杀菌率随着季铵盐浓度的增加而增大;在投加浓度为70~100mg/L时,M和药剂1227都具有较好的杀菌效果,杀菌率达90%以上;M在浓度高于30mg/L时,杀菌效果优于药剂1227。2.3表面腐蚀对缓蚀剂的浓度对测定结果的影响缓蚀率随缓蚀剂浓度变化的关系曲线见图4。从图中可以看出,随着缓蚀剂使用浓度的增加,缓蚀率增大,在10~200mg/L浓度范围内对碳钢均有一定的缓蚀作用。当加药浓度达到200mg/L后,再增加缓蚀剂的浓度对缓蚀效果影响不大。目视48h旋转挂片实验后试片的表面状态,各试片表面均呈不同程度的腐蚀。空白样品的试片表面出现较多的黄色锈斑,溶液呈棕黄色;加了较高浓度缓蚀剂的试片表面的腐蚀面积比较小,溶液比较清澈。3杀菌缓蚀性能测定结果本实验采用十二胺和环氧氯丙烷反应,获得中间产物双(1-氯-2-羟基丙基)正十二烷基胺,再接上N-甲基吗啉,最终得到双季铵盐M。通过FT-IR测定了其结构,并对标题化合物M的杀菌缓蚀性能进行了研究。性能测试