铝粉、氢气首先在三乙基铝存在下生成二乙基铝化合物:
Al +3/2 H2+2Al(C2H5)33Al(C2H5)2H
二乙基铝与乙烯反应生成三乙基铝:
Al(C2H5)2H+C2H4Al(C2H5)3
②链增长反应生成三烷基铝。
C2H4R1Al(C2H5)3+nC2H4Al —C2H4R2C2H4R3
OR456③氧化反应得到醇化铝。
C2H4R1Al —C2H4R2C2H4R3+3/2O2Al —OROR
④醇化铝水解得到醇。
OR2Al —OROR456R4OH+3H2SO4Al2(SO4)3+R5OHR6OH(可简化)
c) 液蜡氧化制仲醇,原料为正构烷烃(石蜡);
硼酸
d) 油脂或脂肪酸加氢还原制醇,所用原料为天然油脂或合成脂肪酸。 高压催化加氢制脂肪醇的方法可用于脂肪酸、脂肪酸的低碳酸酯或脂肪酸甘油酯。目前主要
采用的工艺是利用天然油脂作原料。反应式如下:
醇解H22RH+O22ROH
油脂RCOOCH3ROH+CH3OH
12 、比较硫酸酯盐和磺酸盐在结构和性能上的差异。
硫酸酯盐与磺酸盐的区别是:硫酸酯盐系水基是通过氧原子即C-O-S键与亲油基连接,而磺酸盐则是通过C-S键直接连接。由于氧的存在使硫酸酯盐的溶解性能比磺酸盐强,但C-O-S键比C-S键更易水解,在酸性介质中,硫酸酯盐易发生水解。
第三章 阳离子表面活性剂
1. 阳离子表面活性剂的结构特点及分类。
阳离子表面活性剂在水溶液中离解时生成的表面活性离子带正电荷的,其中疏水基与阴离子表面活性剂相似,亲水基主要为氮原子,也有磷、硫、碘等原子。亲水基和疏水基可直接相连,也可通过酯、醚和酰胺键相连。
在阳离子表面活性剂中,最主要的是含氮阳离子表面活性剂。而在含氮表面活性剂中,根据氮原子在分子中的位置,又可分为常见的直链的胺盐、季铵盐、杂环类及氧化胺等。
2. 阳离子表面活性剂为什么不宜与洗涤?该类有哪些独特的作用?
阳离子表面活性剂与其它类型的表面活性剂一样可在界面或表面上吸附,达到一定浓度时在溶液中形成胶团,降低溶液的表面张力,具有表面活性,因此具有乳化、增溶、润湿、分散等作用,它几乎没有洗涤作用。
阳离子表面活性剂的最大特征是其表面吸附力在表面活性剂中最强。在水溶液中,阳离子表面活性剂在固体表面上的吸附与阴离子和非离子的情况不同。通常在水溶液中固体表面带负电荷,阳离子表面活性剂极性基团基于静电引力朝向固体表面,疏水基朝向水相,使固
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体表面呈“疏水”状态。因此,通常不适用于洗涤和清洗。在弱酸性溶液中它能洗去带正电荷的织物如丝、毛织物上的污垢,但日常生活中很少使用。阳离子表面活性剂的特殊作用:
(1) 织物的防水剂、柔软平滑剂。在纤维表面形成亲油膜而具有憎水作用,由于分
子是定向排列的,能显著降低纤维表面的静摩擦系数。
(2) 抗静电作用。由于阳离子表面活性剂在固体表面形成一层连续的吸附膜,活性
的极性基团产生离子导电和吸湿导电,起到抗静电作用。在合成纤维和其它合成材料的加工和使用中有广泛的应用。
(3) 杀菌作用。阳离子表面活性剂可透过细胞膜与蛋白质作用,并抑制细菌的呼吸
作用和糖解作用,使细菌死亡。
(4) 匀染剂。利用阳离子表面活性剂和阳离子染料在纤维上的竞争吸附,可将其作
为匀染剂,在印染过程中主要作用有匀染、移染和扩散。
(5) 其它作用。可作矿石浮选剂、头发调理剂、沥青乳化剂、金属防腐剂等。
3. 比较胺盐和季铵盐在结构和性能上的差异。
胺盐微弱碱的盐,对PH值非常敏感,在碱性条件下,它可生成不溶于水的胺,且没有带正电荷的活性物;但在酸性条件下,则可形成溶于水的胺盐。
季铵盐属强碱盐,在酸碱溶液中均能溶解,并离解为带正电荷的脂肪链阳离子,在溶液界面上具有很强的吸附力,被广泛用作织物柔软剂,抗静电剂、杀菌剂、矿石浮选剂等。
4. Spamine A、新洁尔灭、Velan P. F、Zelan A及Cationic Aminine 220的化学名称及
结构式。
apamine A:N,N-二乙基-2-油酰胺基乙二胺乙酸盐,
C2H5C!7H33CONHCH2CH2NHC2H5+CH3COO-
新洁尔灭:十二烷基二甲基苄基溴化铵
CH32C12H23—N—CH+Br-
+
CH3Velan P.F:十六烷氧基氯化甲基吡啶
C16H33OCH2NCl-
N——CH2+C17H35CONHCH2NCl-C17H33—CN——CHCH2CH2OH2Cationnic aminine 220
5. 氧化胺类阳离子表面活性剂的结构特点,该类产品有哪些独特的性能? 氧化胺是叔胺和过氧化氢或过氧酸的反应产物,其结构通式为:
Zelan A (美国杜邦公司产品)
氧化胺在酸性介质中,氧被质子化而呈阳离子性(即阳离子季铵化);在中性及碱性介质中,通过氢键被增溶,呈非离子性。
氧化胺具有增稠作用,是最有效的增稠剂。
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氧化胺在弱酸性条件下显阳离子性质,具有调理作用,它可减少或消除头发表面的首电荷,具有抗静电作用,使头发易于湿梳,头发晾干后梳理时不飘散易梳理。
氧化胺无毒、对皮肤温和和无刺激性。
氧化胺有优良的泡沫性能和稳泡性能,它的效果优于烷醇酰胺。
第四章 两性表面活性剂
1. 两性表面活性剂的结构特点及分类
两性表面活性剂是指它的表面活性离子的亲水基具有阴离子部分又具有阳离子部分,即同时带有正负两种离子电荷的表面活性剂,广义地说,两性表面活性剂是指在分子结构中,同时具有两种或两种以上离子性质的表面活性剂。
两性表面活性剂的“两性”,体现在溶液中能随pH值而变,在强碱性条件下表现出阴离子表面活性剂的性质,在强酸性等件下表现出阳离子表面活性剂的性质,但其分子结构既不同于阴离子表面活性剂也不同于阳高于表面活性剂。
两性表面活性剂的分子若按照亲水基中的阴离子结构分类,可分为:羧酸盐类两性表面活性剂,硫酸酯盐类两性表面活性剂.磺酸盐类两性表面活性剂,磷酸酯盐类两性表面活性剂。两性表面活性剂若按阳离子结构可分为:甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型和天然型(卵磷脂型)。
2. 两性表面活性剂有哪些优良的性能?
1) 极低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性。
2) 极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性,甚至在海水中也可有效地使用。 3) 对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性。 4) 有良好的乳化和分散性。
5) 可以吸附在带负电荷或正电荷的物质表面上,而不生成憎水膜,因此可有很好
的润湿性和发泡性。
6) 可以和几乎所有其它类型表面活性剂配伍,复配时表现出良好的协同效应。 7)有一定的杀菌性和抑毒性、防腐蚀性,有良好的生物降解性。
3.两性表面活性剂的结构与等电区域及其性能的关系。
两性表面活性剂在水溶液中正、负离子离解度相等时溶液的PH值范围称两性表面活性剂的等电区域。等电区域的大小与两性表面活性剂的结构有很大关系。一般情况下,强阴离子强阳离子型两性表面活性剂的等电区域的pH值在7附近,且较窄;强阴离子弱阳离子型的等电区域的pH值小于7,且较宽;弱阴离子强阳离子型的等电区域的pH值大于7,也较宽;弱阴离子弱阳离子型的等电区域在7附近但很宽。
当溶液的pH值在等电区域范围内时,该类表面活性剂才呈现两性表面活性剂特性;当溶液的pH值低于等电区域时,则主要表现阳离子表面活性剂的特性;而当溶液的pH值高于等电区域时,则主要呈现阴离子表面活性剂的特性。
4.BS-12、BS-12K的化学名称及结构式;磺基甜菜碱、羧基咪唑啉、卵磷脂的结构通式。
CHBS-12: N-十二烷基二甲基甜菜碱3C12H23—N+—CHCOO-2CH3
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CHRCONHCH2CH2CH2 N3+_CH2COOBS-12K:月桂酰胺丙基二甲基甜菜碱
CHRN3—CH3
+CH2nSOn=2~33最典型的磺酸甜菜碱为:
CH3
CHN2CH结构通式为:RC — N2+R'CH2COO羧酸咪唑啉两性表面活性剂
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第五章 非离子表面活性剂
1.非离子表面活性剂(n-SAA)的结构特点及分类;
非离子表面活性剂就是在水溶液中不会离解成带电的离子,而是以分子或胶束状态存在的一类活性物)。非离子表面活性剂的疏水基是由含活泼氢的高碳脂肪醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺等提供,其亲水基是由含能和水形成氢键的醚基、自由羟基的化合物如环氧乙烷、多元醇、乙醇胺等提供。由于羟基和醚键的亲水性较弱,要达到一定的亲水性,一般需要有多个羟基和醚键。羟基和醚键越多,亲水性愈强,反之,亲水性愈弱。因此,根据疏水基碳链的长短和结构的差异,以及亲水基的数目,可人为地控制非离子表面活性剂的性质与用途。
非离子表面活性剂,特别是含有醚基或酯基的非离子表面活性剂,在水中的溶解度随温度的升高而降低,开始是澄清透明的溶液,当加热到一定温度,溶液就变混浊,溶液开始呈现混浊时的温度叫做浊点。
非离子表面活性剂的种类繁多,按亲水基的种类及结构的不同,主要分为聚氧乙烯型、多元醇型、烷醇酰胺型及聚醚型等。
2. AEO、OP、Span、Tween、APG、6501等产品的化学名称及化学结构式; AEO: 脂肪醇聚氧乙烯醚 RO(CH2CH2O)nH
OP:烷基酚聚氧乙烯醚,
结构通式:RO(CH2CH2O)nH
Tween-失水山梨醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯 Span-失水山梨醇脂肪酸酯 APG:烷基葡萄糖苷 RO(G)n
6501: 脂肪酸二乙醇酰胺 RCON(CH2CH2OH)
3.聚氧乙烯n-SAA主要有哪几类?分别写出其结构通式。 脂肪醇聚氧乙烯醚:RO(CH2CH2O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚;
结构通式:RO(CH2CH2O)nH
脂肪酸聚氧乙烯酯:其结构通式为:RCOO(CH2CH2O)nH 聚氧乙烯烷基胺: 聚氧乙烯酰胺:
4.制备多元醇型n-SAA的亲水基主要有哪些?
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多元醇型非离子表面活性剂的主要亲水基原料为甘油、季戊四醇、山梨醇、失水山梨醇和糖类。
5.APG(烷基糖苷)主要合成方法有哪三种?举例说明其合成方法。
1)保护基团法:以十二烷基-β-D-吡喃葡萄糖单苷的制备为例,其合成方法是;先将葡萄糖五乙酰化,然后将其转化为溴代四乙酰葡萄糖,再在Ag对催化剂存在下与脂肪酸及应,将烷基连接上去,最后用甲醇钠完成脱乙酰过程。
主要化学反应步骤如下:
2)双醇交换法:合成反应如下:
由于葡萄糖与短链醇反应比与长链脂肪醇反应容易,所以葡萄糖首先与正丁醇反应,生成丁基葡萄糖苷。然后,十二烷基醇与丁基葡萄糖苷反应。生成十二烷基葡萄糖苷和正丁醇,完成烷氧基交换过程,在这个过程中,中间产物丁基葡萄糖着起了媒介作用。
3)直接苷化法:通过严格控制反应的温度、催化剂用量、醇糖比等反应条件,关键是采用共沸脱水或减压脱水的方法,有效地脱除反应过程中生成的水.省去了双醇交换步骤,成功地使长链脂肪醇和葡萄糖直接进行苷化反应,制备了烷基葡萄糖苷和烷基低聚葡萄糖苷等不同组成的APG混合物。
6. 试述烷基醇酰胺类表面活性剂的结构特点及主要性能。
以脂肪酸为原料与单乙醇胺或二乙醇胺反应,可制得相应的单乙醇酰胺或二乙醇酰胺,烷醇酰胺是分子中具有酰胺键的一类特殊的非离子表面活性剂,其结构通式为:RCONHm(CH2CH2OH)n。主要性能如下:
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