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新型金属络合性表面活性剂的合成、性质及应用研究

袁淑军  
【摘要】:金属络合性表面活性剂是近年来发展起来的表面活性剂新品种之一。作者将希夫碱(Schiff Base)结构引入表面活性剂分子中,创造性地合成了一种新型金属络合性表面活性剂——双(2-羟基-3-磺酸钠-5-甲基苯十二酮)缩乙二胺。本文研究了该表面活性剂的合成工艺、基本性质(如溶解性、发泡性、乳化性、增溶性、表面活性及溶液稳定性等)、金属络合性能及其铜(Ⅱ)配合物在仿酶催化氧化、抗菌方面的应用性能。 作者以十二酸、对甲酚、氯磺酸、乙二胺等为主要原料,共采取了酰氯化、酯化、Fries重排、磺化和缩合等5步经典的单元反应,合成了该表面活性剂,总收率为58%,并探讨了各步反应的条件对收率的影响。 性质研究表明,25℃时该表面活性剂具有较好的水溶性,其Krafft点为18℃;浓度为2.0×10~(-2)mol/L的溶液最大发泡高度为82mm、泡沫相对稳定性为0.95,具有一定的发泡力和较高的泡沫稳定性;乳化实验说明该表面活性剂具有一定的乳化能力,且其亲水亲油平衡值HLB为16.4;该表面活性剂水溶液的最低表面张力为30.6mN/m,表面张力效率C_(20)为5×10~(-5)mol/L,临界胶束浓度(CMC)为6.3×10~(-4)mol/L,说明具有较高的表面活性;0.05mol/L的表面活性剂溶液对苯甲醇增溶量是:0.89mol/mol,核磁共振谱证明苯甲醇主要被增溶在表面活性剂胶束中的栅栏处;水解反应动力学研究结果说明该表面活性剂在酸性水溶液中高温时容易水解,而在中性或碱性溶液中未水解、比较稳定;分光光度法测定结果显示表面活性剂具有较强的金属络合性能,可与Co~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)等离子络合形成稳定的1:1型配合物,在0.01mol/L硼砂缓冲液中,其络合稳定常数分别为8.56×10~7,2.62×10~9,1.90×10~8、1.25×10~7。 表面活性剂铜配合物具有较好的水溶性和表面活性,不但在DMF溶剂中有效催化苯甲醇、安息香的空气氧化反应,而且在稀碱溶液中形成的金属胶束也可催化氧化苯甲醇。实验结果表明,该配合物的催化具有仿酶催化特征,24℃时其宏观动力学方程为:V=5.9Cs/(0.13+Cs)。其催化机理可能是该配合物在自己的胶束中在碱的作用下与O_2形成1:1超氧加合物,并发生类似于半乳糖氧化酶的催化氧化过程。 抗菌性研究表明该表面活性剂及其铜配合物都具有较好的抗菌作用,后者的抗菌活性高于前者。


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