CN106179109A - 一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂及其制备方法；包括1)含短氟碳链中间体的制备；2)含酯基或含酰胺基的中间体的制备；3)将步骤1)制备的含短氟碳链中间体与步骤2)制备的含酯基或含酰胺基的中间体按2∶1～0.5的摩尔比进行混合，以三氯甲烷为溶剂，N2保护下反应2～3h，得固液混合物，旋蒸除去溶剂，并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，得白色固体状基于短氟碳链的氟碳表面活性剂。本发明制备的表面活性剂与传统表面活性剂相比具有较高的表面活性，与长氟碳链表面活性剂相比具有更好的水溶性，更好的生物降解性，既安全又环保，同时又保留了长氟碳链表面活性剂高活性的特性。

Description

一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂及其制备方法，属于精细化学品的技术领域。
背景技术
氟碳表面活性剂是迄今为止已知的表面活性剂中表面活性最高的一种，因其具有高表面活性、高化学稳定性、高耐热稳定性、既憎水又憎油等特殊性能而受到广泛的研究和应用。在此类氟碳表面活性剂中，由于全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的成本相对较低，故以其作为起始原料制备的氟碳表面活性剂应用较多。但相关研究表明，PFOA/PFOS性质稳定，极难降解，该类型氟碳表面活性剂易在生物体内累积，并且具有一定的毒性，对生态环境有一定的危害性，各国已经禁止其使用，故而寻找合适的低毒高效PFOA/PFOS替代物成为研究新型氟碳表面活性剂的一个重要方向。由于氟碳表面活性剂的少量高效性，故而从改变其结构方面入手，缩短其中氟碳链的“有效长度”或在长的氟碳链中***N、O等杂原子的方法使其一方面具有氟表面活性剂的高表面活性，另一方面降低或避免其对环境的危害。相关文献报道已表明，当氟碳链长小于或等于4时，其对环境的危害基本上可以不必考虑，于是我们尝试合成以含有短氟碳链全氟丁基(C4F9－)为基础的氟碳表面活性剂，通过设计合成双子型或引入易生物降解的酯基或酰胺基等方式使其氟碳链短但表面活性高，仍能达到全氟长链氟表面活性剂的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种多功能组合放线架，本发明制备的表面活性剂与传统表面活性剂相比具有较高的表面活性，与长氟碳链表面活性剂相比具有更好的水溶性，更好的生物降解性，既安全又环保，同时又保留了长氟碳链表面活性剂高活性的特性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂，所述的短氟碳链的氟碳表面活性剂为一种白色粉末状固体，其结构式如式(1)所示：
式中R为其中n＝1～4取整数。
一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：
1)含短氟碳链中间体的制备：将含短氟链的醇、缚酸剂和溶剂的混合物置于冰水浴下，充入N2密封，边搅拌边逐滴加入三氟甲烷磺酸酐，其中短氟链的醇：缚酸剂：三氟甲烷磺酸酐的摩尔比为1:1:0.9～1.1；保持冰浴条件下反应1～2h，再室温下搅拌12h，反应结束后水洗、萃取产物制得含短氟碳链中间体；
2)含酯基或含酰胺基的中间体的制备：所述的含酯基中间体的制备方法为：采用丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯中的一种与N,N-二甲基乙醇胺按1：2～2.2的摩尔比，N2保护下先冰浴再室温下反应2～3h制得；所述的含酰胺基中间体的制备方法为：采用丙二酸二乙酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的一种与3-二甲胺基丙胺按1：2.6～3的摩尔比，N2保护下100℃反应12h制得；
3)将步骤1)制备的含短氟碳链中间体与步骤2)制备的含酯基或含酰胺基的中间体按2：0.8～1的摩尔比进行混合，以三氯甲烷为溶剂，用量为25～30mL，N2保护下反应2～3h，得固液混合物，旋蒸除去溶剂，并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，得白色固体。
所述的步骤1)中含短氟链的醇采用1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇所述的缚酸剂采用三乙胺；所述的溶剂采用二氯甲烷，所述二氯甲烷用量为25～30mL。
所述的步骤1)中短氟链的醇：缚酸剂：三氟甲烷磺酸酐的摩尔比优选为1:1:1.1。
所述的步骤2)中采用丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯中的一种与N,N-二甲基乙醇胺优选按1：2.1的摩尔比。
所述的步骤2)中采用丙二酸二乙酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的一种与3-二甲胺基丙胺优选按1：3的摩尔比。
所述的步骤3中利用所述步骤1)制备的含短氟碳链中间体与所述的步骤2)制备的含酯基或含酰胺基的中间体优选按2：1的摩尔比进行混合。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种经济简便制备基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的方法，该表面活性剂与传统表面活性剂相比具有较高的表面活性，与长氟碳链表面活性剂相比具有更好的水溶性，更好的生物降解性，既安全又环保，同时又保留了长氟碳链表面活性剂高活性的特性。
附图说明
图1为实施例1制备得到的含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的FTIR谱图；
图2为实施例1制备得到的含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的1H NMR谱图。
图3为实施例1制备得到的含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂表面张力与浓度关系曲线。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的其制备方法，包括如下步骤：
1)含氟中间体1H,1H,2H,2H-全氟己基三氟甲磺酸酯的制备；
在100mL的反应瓶中加入1.90g(7.2mmol)1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇和1mL三乙胺，25mL二氯甲烷作溶剂，充入N2密封，再用注射针逐滴加入2.26g(8.0mmol)三氟甲烷磺酸酐，混合后在0℃冰浴条件下搅拌2h，然后移除冰浴，常温下再搅拌12h，反应结束后将产物再次放入0℃冰浴中并缓慢加入20mL冰水，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，用1mol/L HCl和饱和NaHCO3溶液先后洗涤有机相，洗涤后的有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得浅黄色黏流状液体2.42g。
2)含酯基中间体N,N-二(2-二甲基乙基)己二酯的制备；
将5.0g K2CO3加入到100mL的反应瓶中，充入N2密封，并将其固定于0℃冰浴中，加入30mL二氯甲烷和2.67g(30mmol)N,N-二甲基乙醇胺，用注射针逐滴加入2.56g(14mmol)己二酰氯，滴加完毕移去冰浴，室温下搅拌2h，反应结束加入适量冰水溶解固体，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得无色液体，将其放入40℃真空干燥箱干燥12h得中间体3.66g，产率为90.66％。
3)含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的制备；
将2.42g(6.1mmol)步骤1)制备的含氟中间体溶于10mL三氯甲烷加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，油浴加热至70℃，再将0.86g(3.0mmol)步骤2)制备的含酯基中间体溶于20mL三氯甲烷并缓慢滴入反应瓶中，N2氛围下反应2h后得白色固体，过滤并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，干燥12h得到白色粉末2.94g，产率90.83％。
本实施例的上述方法中的三步反应，反应路线如下：
1)含氟中间体的制备
2)酯化反应
3)季铵化反应
对制备得到的白色粉末状含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂进行红外光谱和核磁共振表征。所得到的红外光谱图见图1所示，图1中横坐标表示波数(cm-1)，纵坐标表示透光率(T％)，核磁共振图见图2所示，图2中横坐标表示化学位移(ppm),纵坐标表示吸收峰的强度，所得的表面活性剂表面张力与浓度关系曲线见图3所示，图3中横坐标表示表面活性剂溶液摩尔浓度的对数，纵坐标表示表面张力。
FTIR(KBr压片，cm-1)：1735，1246，1143，1031，894，721。
1H NMR(DMSO-d6,ppm)：δ4.44(4H,t)，3.75(8H,m)，3.17(12H,s)，2.93(4H,m)，2.33(4H,m)，1.56(4H,t)。
通过红外光谱和核磁共振谱图可知所合成的化合物与目标产物的结构相符合。通过表面活性剂表面张力与浓度关系曲线可知所合成含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的临界胶束浓度为3.2mmol/L,其水溶液的最低表面张力达到18.9mN/N。
本实施例制备的表面活性剂与传统表面活性剂相比具有较高的表面活性，与长氟碳链表面活性剂相比具有更好的水溶性，更好的生物降解性，既安全又环保，同时又保留了长氟碳链表面活性剂高活性的特性。
实施例2
本实施例的一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的其制备方法，包括如下步骤：
1)含氟中间体1H,1H,2H,2H-全氟己基三氟甲磺酸酯的制备；
在100mL的反应瓶中加入1.90g(7.2mmol)1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇和1mL三乙胺，25mL二氯甲烷作溶剂，充入N2密封，再用注射针逐滴加入2.26g(8.0mmol)三氟甲烷磺酸酐，混合后在0℃冰浴条件下搅拌2h，然后移除冰浴，常温下再搅拌12h，反应结束后将产物再次放入0℃冰浴中并缓慢加入20mL冰水，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，用1mol/L HCl和饱和NaHCO3溶液先后洗涤有机相，洗涤后的有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得浅黄色黏流状液体2.42g。
2)含酰胺基中间体N,N-二(3-二甲基氨基丙基)己二酰胺的制备；
将6.13g(0.06mol)3-二甲胺基丙胺加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，搅拌油浴加热至50℃，用注射针逐滴加入3.48g(0.02mol)己二酸二甲酯，滴加完毕升温至100℃，N2保护下反应12h，反应结束得淡黄色固体，100℃干燥3h除去过量原料，再将粗产品用丙酮重结晶得白色固体5.64g，产率89.80％。
3)含酰胺基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的制备；
将2.42g(6.1mmol)步骤1)制备的含氟中间体溶于10mL三氯甲烷加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，油浴加热至70℃，再将0.94g(3.0mmol)步骤2)制备的含酰胺基中间体溶于20mL三氯甲烷并缓慢滴入反应瓶中，N2氛围下反应2h后得白色固体，过滤并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，干燥12h得到白色粉末3.01g，产率89.59％。
本实施例的上述方法中的三步反应，反应路线如下：
1)含氟中间体的制备
2)酰胺化反应
3)季铵化反应
本实施例制备的表面活性剂与传统表面活性剂相比具有较高的表面活性，与长氟碳链表面活性剂相比具有更好的水溶性，更好的生物降解性，既安全又环保，同时又保留了长氟碳链表面活性剂高活性的特性。
实施例3
本实施例将实施例1中制备得到的短氟碳链季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂配制成一系列不同浓度的待测样品溶液，室温下平衡48h，使用表面张力仪(QBZY型)采用铂金板法测其浓临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度浓度下的表面张力γCMC。
实验所测得的短氟碳链季铵盐Gemini型氟碳表面活性的CMC和γCMC如表1所示；表1说明所合成的含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂有低的CMC和表面张力，并且拥有长氟碳链表面活性剂的高活性。
实施例4
本实施例与实施例1所述一致，所不同的是原料种类及其投料比，具体步骤如下：
1)含氟中间体1H,1H,2H,2H-全氟己基三氟甲磺酸酯的制备；
在100mL的反应瓶中加入2.11g(8.0mmol)1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇和1mL三乙胺，30mL二氯甲烷作溶剂，充入N2密封，再用注射针逐滴加入2.26g(8.0mmol)三氟甲烷磺酸酐，混合后在0℃冰浴条件下搅拌2h，然后移除冰浴，常温下再搅拌12h，反应结束后将产物再次放入0℃冰浴中并缓慢加入20mL冰水，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，用1mol/L HCl和饱和NaHCO3溶液先后洗涤有机相，洗涤后的有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得浅黄色黏流状液体2.38g。
2)含酯基中间体N,N-二(2-二甲基乙基)丙二酯的制备；
将5.0g K2CO3加入到100mL的反应瓶中，充入N2密封，并将其固定于0℃冰浴中，加入30mL二氯甲烷和2.67g(30mmol)N,N-二甲基乙醇胺，用注射针逐滴加入2.11g(15mmol)丙二酰氯，滴加完毕移去冰浴，室温下搅拌2h，反应结束加入适量冰水溶解固体，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得无色液体，将其放入40℃真空干燥箱干燥12h得中间体3.68g。
3)含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的制备；
将2.38g(6.0mmol)步骤1)制备的含氟中间体溶于10mL三氯甲烷加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，油浴加热至70℃，再将0.59g(2.4mmol)步骤2)制备的含酯基中间体溶于20mL三氯甲烷并缓慢滴入反应瓶中，N2氛围下反应2h后得白色固体，过滤并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，干燥12h得到白色粉末2.49g。
实施例5
本实施例如实施例2所述，所不同的是原料的投料比，具体步骤如下：
1)含氟中间体1H,1H,2H,2H-全氟己基三氟甲磺酸酯的制备；
在100mL的反应瓶中加入2.11g(8.0mmol)1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇和1mL三乙胺，30mL二氯甲烷作溶剂，充入N2密封，再用注射针逐滴加入2.03g(7.2mmol)三氟甲烷磺酸酐，混合后在0℃冰浴条件下搅拌2h，然后移除冰浴，常温下再搅拌12h，反应结束后将产物再次放入0℃冰浴中并缓慢加入20mL冰水，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，用1mol/L HCl和饱和NaHCO3溶液先后洗涤有机相，洗涤后的有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得浅黄色黏流状液体2.06g。
2)含酰胺基中间体N,N-二(3-二甲基氨基丙基)丙二酰胺的制备；
将5.31g(0.05mol)3-二甲胺基丙胺加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，搅拌油浴加热至50℃，用注射针逐滴加入3.20g(0.02mol)丙二酸二乙酯，滴加完毕升温至100℃，N2保护下反应12h，反应结束得淡黄色固体，100℃干燥3h除去过量原料，得淡黄色粘稠状液体5.20g。
3)含酰胺基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的制备；
将2.06g(5.2mmol)步骤1)制备的含氟中间体溶于10mL三氯甲烷加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，油浴加热至70℃，再将0.64g(2.3mmol)步骤2)制备的含酰胺基中间体溶于20mL三氯甲烷并缓慢滴入反应瓶中，N2氛围下反应2h后得黄色粘稠状液体2.44g。
实施例6
本实施例与实施例1所述一致，所不同的是原料种类及其投料比，具体步骤如下：
1)含氟中间体1H,1H,2H,2H-全氟己基三氟甲磺酸酯的制备；
在100mL的反应瓶中加入2.11g(8.0mmol)1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇和1mL三乙胺，30mL二氯甲烷作溶剂，充入N2密封，再用注射针逐滴加入2.26g(8.0mmol)三氟甲烷磺酸酐，混合后在0℃冰浴条件下搅拌2h，然后移除冰浴，常温下再搅拌12h，反应结束后将产物再次放入0℃冰浴中并缓慢加入20mL冰水，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，用1mol/L HCl和饱和NaHCO3溶液先后洗涤有机相，洗涤后的有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得浅黄色黏流状液体2.38g。
2)含酯基中间体N,N-二(2-二甲基乙基)丁二酯的制备；
将5.0g K2CO3加入到100mL的反应瓶中，充入N2密封，并将其固定于0℃冰浴中，加入30mL二氯甲烷和2.94g(33mmol)N,N-二甲基乙醇胺，用注射针逐滴加入2.11g(15mmol)丁二酰氯，滴加完毕移去冰浴，室温下搅拌2h，反应结束加入适量冰水溶解固体，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得无色液体，将其放入40℃真空干燥箱干燥12h得中间体3.68g。
3)含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的制备；
将2.38g(6.0mmol)步骤1)制备的含氟中间体溶于10mL三氯甲烷加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，油浴加热至70℃，再将0.70g(2.7mmol)步骤2)制备的含酯基中间体溶于20mL三氯甲烷并缓慢滴入反应瓶中，N2氛围下反应2h后得白色固体，过滤并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，干燥12h得到白色粉末2.84g。
实施例7
本实施例如实施例2所述，所不同的是原料的投料比，具体步骤如下：
1)含氟中间体1H,1H,2H,2H-全氟己基三氟甲磺酸酯的制备；
在100mL的反应瓶中加入1.90g(7.2mmol)1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇和1mL三乙胺，25mL二氯甲烷作溶剂，充入N2密封，再用注射针逐滴加入2.26g(8.0mmol)三氟甲烷磺酸酐，混合后在0℃冰浴条件下搅拌2h，然后移除冰浴，常温下再搅拌12h，反应结束后将产物再次放入0℃冰浴中并缓慢加入20mL冰水，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，用1mol/L HCl和饱和NaHCO3溶液先后洗涤有机相，洗涤后的有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得浅黄色黏流状液体2.42g。
2)含酰胺基中间体N,N-二(3-二甲基氨基丙基)戊二酰胺的制备；
将5.72g(5.60mol)3-二甲胺基丙胺加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，搅拌油浴加热至50℃，用注射针逐滴加入2.92g(0.02mol)丁二酸二甲酯，滴加完毕升温至100℃，N2保护下反应12h，反应结束得淡黄色固体，100℃干燥3h除去过量原料，再将粗产品用丙酮重结晶得白色固体5.14g。
3)含酰胺基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的制备；
将2.42g(6.1mmol)步骤1)制备的含氟中间体溶于10mL三氯甲烷加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，油浴加热至70℃，再将0.71g(2.44mmol)步骤2)制备的含酰胺基中间体溶于20mL三氯甲烷并缓慢滴入反应瓶中，N2氛围下反应2h后得棕黄色粘稠状液体2.63g。
实施例8
本实施例与实施例1所述一致，所不同的是原料种类及其投料比，具体步骤如下：
1)含氟中间体1H,1H,2H,2H-全氟己基三氟甲磺酸酯的制备；
在100mL的反应瓶中加入1.90g(7.2mmol)1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇和1mL三乙胺，25mL二氯甲烷作溶剂，充入N2密封，再用注射针逐滴加入2.26g(8.0mmol)三氟甲烷磺酸酐，混合后在0℃冰浴条件下搅拌2h，然后移除冰浴，常温下再搅拌12h，反应结束后将产物再次放入0℃冰浴中并缓慢加入20mL冰水，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，用1mol/L HCl和饱和NaHCO3溶液先后洗涤有机相，洗涤后的有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得浅黄色黏流状液体2.42g。
2)含酯基中间体N,N-二(2-二甲基乙基)戊二酯的制备；
将5.0g K2CO3加入到100mL的反应瓶中，充入N2密封，并将其固定于0℃冰浴中，加入30mL二氯甲烷和2.67g(30mmol)N,N-二甲基乙醇胺，用注射针逐滴加入2.53g(15mmol)戊二酰氯，滴加完毕移去冰浴，室温下搅拌2h，反应结束加入适量冰水溶解固体，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得无色液体，将其放入40℃真空干燥箱干燥12h得中间体4.10g。
3)含酯基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的制备；
将2.42g(6.1mmol)步骤1)制备的含氟中间体溶于10mL三氯甲烷加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，油浴加热至70℃，再将0.82g(3.0mmol)步骤2)制备的含酯基中间体溶于20mL三氯甲烷并缓慢滴入反应瓶中，N2氛围下反应2h后得白色固体，过滤并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，干燥12h得到白色粉末3.20g。
实施例9
本实施例如实施例2所述，所不同的是原料的投料比，具体步骤如下：
1)含氟中间体1H,1H,2H,2H-全氟己基三氟甲磺酸酯的制备；
在100mL的反应瓶中加入1.90g(7.2mmol)1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇和1mL三乙胺，25mL二氯甲烷作溶剂，充入N2密封，再用注射针逐滴加入2.26g(8.0mmol)三氟甲烷磺酸酐，混合后在0℃冰浴条件下搅拌2h，然后移除冰浴，常温下再搅拌12h，反应结束后将产物再次放入0℃冰浴中并缓慢加入20mL冰水，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，用1mol/L HCl和饱和NaHCO3溶液先后洗涤有机相，洗涤后的有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂得浅黄色黏流状液体2.42g。
2)含酰胺基中间体N,N-二(3-二甲基氨基丙基)戊二酰胺的制备；
将6.13g(0.06mol)3-二甲胺基丙胺加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，搅拌油浴加热至50℃，用注射针逐滴加入3.20g(0.02mol)戊二酸二甲酯，滴加完毕升温至100℃，N2保护下反应12h，反应结束得淡黄色固体，100℃干燥3h除去过量原料，再将粗产品用丙酮重结晶得白色固体6.00g。
3)含酰胺基季铵盐Gemini型氟碳表面活性剂的制备；
将2.42g(6.1mmol)步骤1)制备的含氟中间体溶于10mL三氯甲烷加入到100mL装有回流冷凝管的反应瓶中，油浴加热至70℃，再将0.90g(3.0mmol)步骤2)制备的含酰胺基中间体溶于20mL三氯甲烷并缓慢滴入反应瓶中，N2氛围下反应2h后得白色固体，过滤并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，干燥12h得到白色粉末3.27g。
表1

Claims (7)

1.一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂，其特征在于，所述的短氟碳链的氟碳表面活性剂为一种白色粉末状固体，其结构式如式(1)所示：
式中R为其中n＝1～4取整数。
2.一种如权利要求1所述的基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)含短氟碳链中间体的制备；将含短氟链的醇、缚酸剂和溶剂的混合物置于冰水浴下，充入N2密封，边搅拌边逐滴加入三氟甲烷磺酸酐，其中短氟链的醇：缚酸剂：三氟甲烷磺酸酐的摩尔比为1:1:1～1.5；保持冰浴条件下反应1～2h，再室温下搅拌12h，反应结束后水洗、萃取产物制得含短氟碳链中间体；
2)含酯基或含酰胺基的中间体的制备；所述的含酯基中间体的制备方法为：采用丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯中的一种与N,N-二甲基乙醇胺按1：2～2.2的摩尔比，N2保护下先冰浴再室温下反应2～3h制得；所述的含酰胺基中间体的制备方法为：采用丙二酸二乙酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的一种与3-二甲胺基丙胺按1：2.6～3的摩尔比，N2保护下100℃反应12h制得；
3)将步骤1)制备的含短氟碳链中间体与步骤2)制备的含酯基或含酰胺基的中间体按2：1～0.5的摩尔比进行混合，以三氯甲烷为溶剂，用量控制在20～30mL，N2保护下反应2～3h，得固液混合物，旋蒸除去溶剂，并用冷的乙酸乙酯多次洗涤固体，得白色固体。
3.如权利要求2所述的一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的制备方法；其特征在于,所述的步骤1)中含短氟链的醇采用1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇；所述的缚酸剂采用三乙胺；所述的溶剂采用二氯甲烷，所述的二氯甲烷用量为25～30mL。
4.如权利要求2所述的一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的制备方法；其特征在于,所述的步骤1)中短氟链的醇：缚酸剂：三氟甲烷磺酸酐的摩尔比为1:1:1.1。
5.如权利要求2所述的一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的制备方法；其特征在于,所述的步骤2)中采用丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯中的一种与N,N-二甲基乙醇胺按1：2.1的摩尔比。
6.如权利要求2所述的一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的制备方法；其特征在于,所述的步骤2)中采用丙二酸二乙酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的一种与3-二甲胺基丙胺按1：3的摩尔比。
7.如权利要求2所述的一种基于短氟碳链的氟碳表面活性剂的制备方法；其特征在于,所述的步骤3中利用所述步骤1)制备的含短氟碳链中间体与所述的步骤2)制备的含酯基或含酰胺基的中间体按2：1的摩尔比进行混合。
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