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1、10申请公布号CN101966437A43申请公布日20110209CN101966437ACN101966437A21申请号201010503050322申请日20101012B01F17/18200601C07C309/13200601C07C303/3220060171申请人东北石油大学地址163318黑龙江省大庆市高新技术开发区发展路199号申请人大庆油田有限责任公司72发明人曲广淼程杰成丁伟于涛魏继军董志龙袁丹丹栾和鑫74专利代理机构大庆知文知识产权代理有限公司23115代理人张海霞54发明名称一种磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂及其合成方法57摘要本发明公开了一种磺基甜菜碱型两性双子。
2、表面活性剂，该表面活性剂是一种N,N磺基甜菜碱化合物，同时公开了其制备方法，具体的合成路线是先利用脂肪二胺与长链溴代烷发生取代反应生成中间产物，再利用中间产物与1,3丙烷磺内酯或1,4丁烷磺内酯发生季铵化反应生成目标产物；本发明系统研究了磺基甜菜碱型双子表面活性剂，不仅合成出最终产品，还进行了具体的应用，解决了该类表面活性剂研究较少的问题；本发明目标产物表面性能优良，其临界胶束浓度较相应的单链表面活性剂低23个数量级，临界胶束浓度下的表面张力为2647MN/M，远低于相应的单链表面活性剂。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页CN1019。
3、66437A1/1页21一种磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂，是一种N，N磺基甜菜碱化合物，其结构式如下其中M为3或4；N为818的偶数；R为CH3或CH2CH3。2按照权利要求1所述的磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂，其特征在于所述表面活性剂结构式中N14。3制备权利要求1所述的磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂的方法，包括以下步骤1中间体的合成按照无水乙醇与脂肪二胺的体积与质量比为10L10MOL的比例，以及脂肪二胺NAOH长链溴代烷的摩尔比122的比例，将脂肪二胺溶于无水乙醇中，搅拌升温至50；搅拌均匀后加入NAOH，滴加长链溴代烷，滴加完毕后，控制反应温度不超过80继续反应1224小时后，蒸出。
4、无水乙醇，减压蒸馏后即得中间体；2目标产物的合成按照丙酮与中间体的体积与质量比为10L10MOL的比例，取中间体溶解于丙酮中，加入3倍于中间体摩尔量的1，3丙烷磺内酯或1，4丁烷磺内酯，搅拌均匀后，升温至回流，在回流温度下继续反应1248小时后，蒸出丙酮，用甲醇和丙酮溶剂重结晶，得白色粉末状固体即为磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂。4按照权利要求3所述的磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂的合成方法，其特征在于脂肪二胺为N，N二甲基乙二胺。权利要求书CN101966437A1/5页3一种磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂及其合成方法技术领域0001本发明涉及一种双子表面活性剂，具体的是一种两性双子表面活性。
5、剂，及该两性双子表面活性剂的合成方法。背景技术0002双子GEMINI表面活性剂是带有两条疏水链、两个亲水基团和一个联接基团的特殊结构的表面活性剂，其合成及性能研究一直是表面活性剂研究领域的研究热点，但目前此类活性剂的研究主要集中于阳离子和阴离子GEMINI表面活性剂的合成与性能研究，上述两类GEMINI表面活性剂的合成与构效关系研究报道较多，赵剑曦GEMINI表面活性剂的研究与发展方向J精细与专用化学品，2008，1621419等分别对此两类GEMINI表面活性剂的合成与构效关系进行了综述，但是关于两性GEMINI表面活性剂的合成及性能研究报道较少。2000年，MENGER等PERESYPK。
6、INAV，MENGERFMZWITTERIONICGEMINICOACERVATEFORMATIONFROMASINGLEORGANICCOMPOUNDJORGANICLETTERS，1999，134613471350合成了含磷酸基和季铵盐的两性GEMINI表面活性剂，属于膦酸酯甜菜碱型，与普通的甜菜碱型合成相似；SEREDYUKVSEREDYUK，EALAMI，MNYDEN，ETALADSORPTIONOFZWITTERIONICGEMINISURFACTANTSATTHEAIRWATERANDSOLIDWATERINTERFACESJCOLLOIDSANDSURFACESAPHYSICOC。
7、HEMICALANDENGINEERINGASPECTS，2002203245258等合成出四种膦酸酯类的两性GEMINI表面活性剂并对其界面性能进行了研究，结果表明，在表面活性剂浓度较低的条件下临界胶束浓度，对于对称性结构两性GEMINI表面活性剂以紧密排列与气液界面，非对称性结构两性GEMINI表面活性剂则疏松状态排列，当疏水链长度相当时表面活性剂分子倾向于单分子层定向排列。KUMMARAKUMAR，EALAMI，KHOLMBERGETALBRANCHEDZWITTERIONICGEMINISURFACTANTSMICELLIZATIONANDINTERACTIONWITHIONICSUR。
8、FACTANTSJCOLLOIDSANDSURFACESAPHYSICOCHEMENGASPECTS2003228197207等合成了带有支链结构的膦酸酯类两性GEMINI表面活性剂，研究结果表明，带有支链结构两性GEMINI表面活性剂在胶团化作用及表面张力降低方面优于直链两性GEMINI表面活性剂；国内于君明于君明，陈洪龄，韦亚兵新型双子两性表面活性剂的合成及性能J南京工业大学学报，2005，2756266、蒋惠亮蒋惠亮，单翠翠，方银军新型GEMINI两性表面活性剂的合成研究J化学试剂，2008，3011839841、郑延成郑延成，韩冬，杨普华，等油田用两性孪连表面活性剂的合成及表征J石油天。
9、然气学报江汉石油学院学报，2006，283126128等也对其合成与性能进行了研究，并取得了一定的进展。0003尽管国内外对两性双子表面活性剂进行了一定的研究，但是对于磺基甜菜碱型双子表面活性剂的研究较少，使得该类表面活性剂的应用受到一定的限制。发明内容0004本发明的目的在于提供一种磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂，该表面活性剂具说明书CN101966437A2/5页4有优异的表面性能、良好的增泡性能、稳泡性能以及界面性能。0005本发明的另一个目的在于提供该双子两性表面活性剂的合成方法。0006为了实现上述发明目的，本申请所采用的技术方案如下1一种磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂，是一种N，N。
10、磺基甜菜碱化合物，其结构式如下其中M为3或4；N为818的偶数；R为CH3或CH2CH3。00072上述磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂的制备方法包括以下步骤1中间体的合成按照无水乙醇与脂肪二胺的体积与质量比为10L10MOL的比例，以及脂肪二胺NAOH长链溴代烷的摩尔比122的比例，将脂肪二胺溶于无水乙醇中，搅拌升温至50；搅拌均匀后加入NAOH，滴加长链溴代烷，滴加完毕后，控制反应温度不超过80，继续反应1224小时后，蒸出无水乙醇，减压蒸馏即得中间体；上述脂肪二胺优选采用N，N二甲基乙二胺，长链溴代烷优选采用溴代十四烷；2目标产物的合成按照丙酮与中间体的体积与质量比为10L10MOL的比例。
11、，取中间体溶解于丙酮中，加入3倍于中间体摩尔量的1，3丙烷磺内酯或1，4丁烷磺内酯，搅拌均匀后，升温至回流，在回流温度下继续反应1248小时后，蒸出丙酮，用甲醇和丙酮溶剂重结晶，得白色粉末状固体即为磺基甜菜碱型两性双子表面活性剂。0008上述合成方法，使用化学反应式来表示其合成路线如下1、取代反应2、季铵化反应0009本发明的有益效果1本发明提出的长烷基碳链磺基甜菜碱型双子两性表面活说明书CN101966437A3/5页5性剂的合成方法，目前未见报道；2本发明合成方法简单，反应条件温和，副产物少，易于分离；3本发明目标产物表面性能优良，其临界胶束浓度较相应的单链表面活性剂低23个数量级，临界胶。
12、束浓度下的表面张力为2647MN/M，远低于相应的单链表面活性剂。附图说明0010图1GS144的起泡性能结果。具体实施方式0011下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明本发明所用原料N，N二甲基乙二胺、N，N二乙基乙二胺、长链溴代烷均为国产分析纯试剂，1，3丙烷磺内酯和1，4丁烷磺内酯为国产工业品。0012实施例1、1，2双N甲基N4磺丁基十四烷基铵乙基甜菜碱双子两性表面活性剂的合成一、中间体N，N二十四烷基N，N二甲基乙二胺的合成在装有回流冷凝管、磁力搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计的250ML四口反应瓶中加入02MOL800G氢氧化钠和100ML无水乙醇，45完全溶解后，加入01MOL8。
13、80GN，N二甲基乙二胺反应器中，3H内将02MOL5546G的溴代十四烷滴加至体系中后升温至回流48H。反应结束后，体系冷却至室温，过滤除去固体后，升温至100减压旋蒸，过滤，加入适量无水乙醇，重复上述操作至无固体析出止得中间体N，N二十四烷基N，N二甲基乙二胺，中间体为无色透明液体，产率为7940；二、目标产物1，2双N甲基N4磺丁基十四烷基铵乙基甜菜碱的合成称取2701G的N，N二十四烷基N，N二甲基乙二胺和2993G的1，4丁烷磺内酯置于装有回流冷凝管、磁力搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计的250ML四口瓶中，100ML丙酮作为反应溶剂，搅拌，升温至回流，反应40H后冷却至室温，减压旋蒸除。
14、去溶剂丙酮，有白色固体析出，过滤，丙酮洗涤滤饼，采用混和溶剂丙酮和甲醇的体积比为37重结晶提纯，过滤，真空干燥至恒重，即得白色固体1，2双N甲基N4磺丁基十四烷基铵乙基甜菜碱双子两性表面活性剂GS144，产率为7559。0013实施例2、目标产物的结构表征表1GS144的1HNMR谱解析说明书CN101966437A4/5页6上述结果表明，合成的目标产物结构与设计结构相符。0014实施例3、ROSSMILES测定GS144泡沫性能实验实验方法是在温度为4505条件下，将200ML试样溶液从高900MM、内径29MM的细孔中流下，冲入50ML具有相同温度和相同浓度的试样溶液中，记下流完200ML。
15、溶液时的泡沫高度作为被测样的起泡能力评价指标，起泡后不同时刻的泡沫高度作为泡沫稳定性的评价指标，实验结果见图1。0015对实施例1中的两性双子表面活性剂GS144的起泡性能进行实验，结果如图1所示，随着GS144浓度的增加，泡沫高度逐渐增加，但是当浓度大于015后，泡沫高度几乎不增加，说明所研制的GS144的浓度为010020时均具有较好的起泡和稳泡性能。0016实施例4、1，2双N甲基N4磺丁基十四烷基铵乙基甜菜碱双子两性表面活性剂界面性能实验配制系列浓度GS144表面活性剂溶液样品，摇匀静置待用。用注射器分别抽取蒸馏水和待测溶液，清洗毛细管34次。将毛细管注满待测溶液，注入大庆油田采油一厂。
16、脱水脱气原油06L。迅速将毛细管安装到已预热到45的TEXAS500界面张力仪上，根据油滴的形状调转速，使油滴的长度4倍油滴拉长时的宽度，记录油滴拉长时的宽度和转速至读数稳定，按公式计算界面张力WORD3/T2式中界面张力，MN/M；仪器放大倍数05615；油滴宽度，MM；旋转周期，MS/R；水油密度差01643G/CM3。0017实验结果见下表2表2GS144表面活性剂的界面性能研究结果说明书CN101966437A5/5页7通过对GS144表面活性剂的界面性能研究可知，所合成的GS144表面活性剂溶液与大庆油田采油一厂原油可达到超低界面张力范围103MNM1，说明所合成的GS144表面活0。
17、018理论上双子表面活性剂具有低CMC和高表面活性，使其在较小的浓度下即可达到超低界面张力，可以大幅度提高驱油效率；又由于双子表面活性剂含有两个亲水头基，因此双子表面活性剂具有更好的水溶性，与常规表面活性剂相比具有更好的耐盐性；增溶相同量原油所需的双子表面活性剂浓度比传统表面活性剂低很多，这对于微乳液驱油技术具有潜在的意义；在一定浓度下，双子表面活性剂的溶液具有剪切稀释特性，高剪切下黏度低，易泵注，在地层深处低流速下网状结构重新形成，黏弹性恢复，有利于扩大驱油波及体积；与性剂具有优异的界面性能，可应用于油田三次采油领域。其他驱油助剂配伍性更好，因此可降低双子表面活性剂实际应用成本。说明书CN101966437A1/1页8说明书附图。