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N,N,N-三甲基-2,3-二(硬脂酰氧基)丙基氯化铵(CDESA)的生物降解性

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2024年10月7日发(作者:马翔)

维普资讯

第24卷第3期 

精细化工 

Vo1.24,No.3 

2007年3月 

FINE CHEMICALS 

Mar.2 0 0 7 

Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ・三甲基・2,3・二(硬脂酰氧基)丙基 

氯化铵(CDESA)的生物降解性 

杨建洲,郭 义,李华锋 

(陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安710021) 

摘要:采用活性环氧中间体失水甘油基三甲基氯化铵合成了一种阳离子双酯表面活性剂——w,Ⅳ,Ⅳ-三甲基-2, 

3.二(硬脂酰氧基)丙基氯化铵(CDESA),来代替传统的难降解的表面活性剂型柔软剂,如目前国内仍在大量使 

用的双十八烷基二甲基氯化铵(D1821)。对CDESA的好氧降解性能进行了研究:以天然环境中的生活沉降污 

泥作为微生物源,用河水稀释,经培养、驯化后用于测试降解时间和半衰期,并与D1821的好氧降解性能作了对 

比。结果表明,CDESA的半衰期为3 d,容易降解,而D1821半衰期为7 d,较难降解,CDESA生物降解性能优于 

D1821。 

关键词:阳离子双酯表面活性剂;D1821;好氧降解;生物降解性 

中图分类号:TQ423.12 文献标识码:A 文章编号:1003—5214(2007)03—0287一o4 

Biodegradation of N,N,N-Trimethyl-2,3-bis(stearoyloxy)- 

propylammonium Chloride(CDESA) 

YANG Jian—zhou,GUO Yi,LI Hua—feng 

(College ofChemistry&Chemical Engineering,Shaartxi University foScience&Technology,Xi art 710021,Shaanxi,China) 

Abstract:A kind of cationic double ester surfactant called N,N,N—trimethyl一2,3一bis(stearoyloxy)一 

propylammonium chloride(CDESA)was synthesized from glycidyltrimethylammonium chloride.CDESA 

iS used as softener of fabric to replace the dififcultly degradable traditional surfactant。such as 

dimetIlvldioctadecvlammonium chloride(D 1 82 1) still widely used in this country.The aerobic 

degradation of CDESA was studied。sedimentation sludge in natural environment was used as source of 

animalcule,and after dilution,cultivation and domestication,the time of degradation and half-life were 

tested.The aerobic degradation of CDESA and D1821 was compared.The results showed that the half- 

life of CDESA iS 3 d.and that of D1821 iS 7 d。SO CDESA iS easier to be degraded than D1821. 

Key words:cationic ester surfactant;D 1 82 1;aerobic degradation;bio—degradation 

关于可降解型阳离子表面活性剂的研究,早在 

八烷基二甲基氯化铵(D1821)消耗量下降了70%, 

20世纪70年代末,美国和欧洲就已开始进行,并在 

据估计,D1821退出市场不会很久。国内对酯基季 

洗涤剂、纺织、医疗等行业中得到应用。国外研究最 铵盐型阳离子表面活性剂的研究开发才刚刚起步, 

多的为阳离子酯型,酯基季铵盐型阳离子表面活性 

目前纺织行业和民用织物柔软剂的主要成分仍然为 

剂被认为是继直链ABS代替支链ABS之后表面活 

D1821,它的柔软性十分优良,但由于其生物降解性 

性剂历史上的第二大变革。由于新型可降解酯基季 

差,在欧洲已禁止使用,我国也必将淘汰D1821。因 

铵盐型阳离子表面活性剂的出现,致使欧洲的双十 

此,研究一种替代D1821的可降解型阳离子表面活 

收稿日期:2006—09一l1;定用日期:2006—10—25 

作者简介:杨建洲(1946一),男,陕西,陕西科技大学教授,硕士生导师,主要从事天然产物和精细化学品的研究与教学工作,电话: 

13O87668O77,E—mail:yangjz@sust.edu.ca。 

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288・ 精细化工FINE CHEMICALS 第24卷 

性剂的工作已引起人们极大重视。 

作者不久前成功合成了一种阳离子双酯表面活 

性剂——Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ.三甲基一2,3一二(硬脂酰氧基)丙基 

测定样品中所含阳离子活性物的质量与吸光度的关 

系,绘制了标准曲线;用溴酚蓝比色法监测了溴酚蓝 

氯化铵(CDESA),并对其作为织物柔软整理剂进行 

了研究¨。J。本文在好氧降解条件下测试了CDESA 

的生物降解性能,以天然环境中的生活污水沉降污泥 

为微生物源,然后用河水稀释,经培养、驯化后用于测 

试降解时间和半衰期,并与D1821作了对比性研 

究 j。依据Lambert.Beer定律,用吸光光度法定量 

分析测得CDESA与D1821对应的吸光度,并换算成 

潘f生物的含量,根据标准曲线换算成原降解液中阳离 

子活性物的质量浓度(mg/L),绘制了质量浓度随时 

间的变化曲线,得出了CDESA与D1821的降解时间 

和半衰期 。 

1 CDESA的制备 

1.1合成原理 

c : cH~cH:c N(CH3),一

0 

cH2 ̄CH--CH2-N(cH,),c 

0 

GTMAC 

0 

R—c。一cH2一cH—cH2一N

GTMAC RCOOH +— R—C一0一CH,一CH—CH,一N((CH3)3 )  C1一 

+—

Ca

1.

II

l 

0H 

CMESA 

0 

II 

cMEsA+Rc0cl 

。_f 

I I

0 

CDESA 

+ 

‘ 

R— 一0一cH—cH2-N(CH3)3 C1一 

1.2合成方法 

1.2.1 阳离子活性中间体GTMAC的合成… 

2 CDESA的好氧生物降解 

2.1 CDESA质量浓度的吸光度监测 

2.1.1 测试波长的确定 

在250 mL干燥的三口烧瓶中,加入1.0 mol 

(92.5 g)环氧氯丙烷(EPIC),通入干燥的三甲胺 

(TMA)气体0.35 mol(20.65 g),2.5 h通完,继续反 

根据阳离子活性物的测试原理,在pH=2时完 

应2 h,始终控制反应温度为15℃。反应结束后,抽 

滤分离出反应产物,并用160 mL丙酮洗涤,真空干 

燥后得白色GTMAC晶体,收率89.6%。迅速将其 

移入干燥的样品瓶中密封好,置干燥器中备用。 

1.2.2 CMESA的合成 

成测定,先准备好需要的试剂和标准液。取P 

(CDESA)=5 mg/L的标准水溶液50 mL,依光度分 

析法测定不同波长下CDESA的氯仿提取液的吸光 

度曲线,同理,测定不同波长下D1821的氯仿提取 

液的吸光度曲线,见图1。 

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的三口烧瓶 

中,加入0.1 mol(28.4 g)硬脂酸和0.1 mol(15.2 

g)GTMAC,20 mL异丙醇。在85 反应16 h。减压 

蒸馏,回收异丙醇溶剂,得CMESA粗品,收率86. 

8%。经混合溶剂重结晶、真空干燥后得CMESA纯 

品。 

1.2.3 CDESA的合成 

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗 

的四口烧瓶中,加入0.1 mol(43.6 g)CMESA,0.1 

otol硬脂酰氯,40 mL 1,4一二氧六环和0.1 mol吡啶, 

回流加热反应3 h。产物经减压蒸馏,回收1,4一二氧 

六环溶剂,得CDESA粗品,收率93.1%。经混合溶 

剂重结晶、真空干燥后得CDESA纯品。 

图1 CDESA和D1821的吸光度随入射光波长的变化 

Fig.1 Absorbency of CDESA and D1821 changing with 

wavelength of incident light 

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第3期 杨建洲,等:Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ一 甲基一2,3-二(硬脂酰氧基)丙基氯化铵(CDESA)的生物降解性 

CDESA和D1821与溴酚蓝在氯仿中生成缔合 

物,在入射光波长416 nm附近,都有最大吸收,所以 

本实验在此波长下对CDESA与D1821进行光度分 

析。 

2.1.2标准曲线的绘制 

用相应规格的移液管依次取5 mg/L CDESA的 

标准溶液0 mL(空白实验)、1、2、5、10、25、50、100 

mL,然后在416 nm处按光度分析法分别测得对应 

的吸光度,换算成所取样品中阳离子活性物的质量 

浓度与吸光度的关系,绘制标准曲线。同理,绘制 

D1 821中阳离子活性物的质量浓度与吸光度的标准 

曲线,见图2、3。 

图2 CDESA的质量浓度与吸光度的标准曲线 

Fig.2 Standard curve of the mass concentration absorbency 

0f CDESA 

0.40 

0.35 

0.30 

0.25 

O.20 

O.15 

O.10 

0.05 

0 

O.O5 

图3 D1821的质量浓度与吸光度的标准曲线 

Fig.3 Standard curve of the mass concentration absorbency 

ofD1821 

根据实验点、线性拟合直线和回归方程及对应 

的参数值,可以得出样品含阳离子活性物50~250 

g时,符合Lambert—Beer定律。生物降解过程的取 

样及分析还要将测得的活性物质量浓度换算成原降 

解液中对应的活性物的质量浓度。 

2.2生物降解测试 

2.2.1微生物源的准备 

(1)活性污泥的制备:取生活污水沉降污泥800 

1 000 g,以河水2~3 L分3次稀释、搅拌静置15 

min以双层纱布过滤。曝气24 h后,污水应由黑变 

为灰白或黄褐色,镜检可见大量遁纤虫,稍有臭味。 

然后加入质量分数为4%的生活污水好氧营养液 

(氯化铵3 g,磷酸二氢钾1 g,硫酸镁0.25 g,氯化钾 

0.25 g,硫酸亚铁0.002 g,酵母浸膏0.3 g,定容至 

1 000 mL),继续曝气并每4 h镜检一次,镜检结果 

显示若钟虫、遁纤虫、盖虫、聚缩虫、独缩虫等固着型 

原生动物和轮虫等后生动物大量出现(≥10。个/ 

L),微生物种类高度多样化,当无占绝对优势数量 

的微生物时停止曝气。若24 h内每隔4 h的微生物 

和原生动物生长状况,都与前面的形成鲜明对比,24 

h形成微生物群落且微生物种类也多样化,说明环 

境适宜,微生物和原生动物生长状况良好,即可以作 

为下一步实验使用。 

(2)活性污泥固体悬浮物的测定:量取均匀的 

活性污泥溶液100 mL,经30 min沉降后将上层溶液 

倾去,沉淀物通过已知质量的快速滤纸过滤,滤余物 

置105℃烘箱中烘干,冷却后称量,通过计算得到活 

性污泥悬浮物的质量浓度(g/L),然后制成15 g/L 

活性污泥使用液。 

(3)培养实验:量取250 mL好氧营养液于500 

mL三角瓶中,加入质量浓度为1 g/L的表面活性剂 

试液25 mL,再加入质量浓度为15 g/L的活性污泥 

溶液25 mL,摇匀后加盖棉塞,常温200 r/min摇床 

中振荡72 h。CDESA和D1821样品同时培养。 

(4)驯化实验:量取250 mL好氧营养液于500 

mL三角瓶中,加入质量浓度为1 g/L的表面活性剂 

试液25 mL,再加入25 mL相应的培养液,以相同条 

件置于摇床中振荡72 h。CDESA和D1821样品同 

时用各自的培养液进行驯化实验。 

2.2.2降解实验 

量取250 mL好氧营养液于500 mL三角瓶中, 

加入质量浓度为1 g/L的测试液25 mL(起始质量 

浓度约为85 mg/L),加入25 mL相应的驯化液,置 

摇床中振荡5 min,移取一定量试液,以溴酚蓝比色 

法测定溴酚蓝活性物的含量,根据标准曲线计算得 

出原降解液中表面活性剂的质量浓度(mg/L)。降 

解液在常温下振荡降解,前3 d每12 h测1次,后面 

几天每24 h测1次,测得10 d内CDESA和D1821 

的降解数据,结果见图4。 

CDESA的好氧生物降解迅速,半衰期约为3 d, 

第8 d仪器未检测出其含量,说明该环境下只需8 d 

CDESA即全部降解。D1821的降解速度比较缓慢, 

其半衰期接近7 d,10 d后仍有部分未完全降解。 

(下转第298页) 

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298・ 精细化工FINE CHEMICALS 

97.3%、96.5%、97.0%、95.4%和94.3% 

第24卷 

【1 昌一,u0I1昌苔∞ 皇0 ∞蛊 

影响目标产物的纯度和收率。酰氯用量不足,就会 

有部分糠偶姻没有参加反应,增加了产品后处理和 

分离难度。 

本实验中,吡啶的滴加速度一定要缓慢,避免吡 

本文以较高收率合成了3种新型糠偶姻单酯类 

化合物Ⅱ、Ⅳ和V,这无疑为进一步合成1,3.氧氮 

杂茂和1,3-二氮杂茂类新型功能材料创造了条件, 

使这两类新型功能材料得以扩充,具有更广泛的应 

用前景。 

啶局部过量生成部分双酯。本实验有无溶剂对收率 

影响不大,为了节约成本没有使用溶剂。 

3结论 

参考文献: 

[1]D Daridson,M Weiss,M Jelling.The action of ammonia on benzil 

本文首次合成的糠偶姻单酯类化合物Ⅱ(月桂 

[J].J Org Chem。1937,2:319—328. 

酸糠偶姻酯)、Ⅳ( .呋喃甲酸糠偶姻酯)和V(3. . 

[2] Josef M,Vladimir C.Curing of unsaturated polyester resins initiated 

呋喃丙烯酸糠偶姻酯)经《科技查新报告》证实,均 

by visible light[J].Farbe&Lack,1973,79(12):1153. 

属国内外文献未公开报道的新型化合物。 

[3]高大维,贾晋礼,华士英,等.用糠醛合成糠偶姻醋酸酯[J].精 

通过元素分析、MS谱、 HNMR谱对所合成的糠 

细化工,1998,15(4):48—50. 

偶姻单酯类化合物I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V分别进行了全 

[4]李德江,龙德清,付和清.肉桂酸苄酯的合成[J].合成化学, 

2004,12(4):378—380. 

面表征,证实了其分子结构式。 

[5] 王志军,姜延程.蛋白酶解液制备脂肽表面活性剂[J].郑州粮 

由糠醛这一廉价的化工原料出发,以维生素B 

食学院学报,2000,21(2):28—32. 

代替剧毒的氰化物催化合成糠偶姻,再以毗啶为糠 

[6] 许志 一苯基-2一呋喃甲醇及其衍生物的合成[J].怀化师专 

偶姻酯化的催化剂,只需加人少量就可以使反应完 

学报,1995,14(2):46—48. 

全,以较高的收率合成了5种糠偶姻单酯类化合物。 

[7] 兰州大学,复旦大学化学系教研室.有机化学实验(第2版) 

I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V的收率(以糠偶姻计)分别为 

[M].北京:高等教育出版社,1994.207—208. 

(上接第289页) 

培养驯化后直接用于CDESA和D1821的降解, 

CDESA的半衰期为3 d,D1821的半衰期为7 d。 

CDESA的生物降解性明显优于D1821,证明CDESA 

是对环境友好的、绿色的表面活性剂,有望替代 

D1821而广泛用于纺织工业和民用柔软剂。 

参考文献: 

[1]杨建洲,林里,汪利平,等.高效活性醚化剂GTMAC的合成 

与性质研究[J].精细化工,2004,21(7):550—552,556. 

Degradation time/d 

[2] 杨建洲,林里,付志刚,等.生物可降解型阳离子酯类表面活 

图4阳离子活性物的质量浓度随降解时间的变化 

性剂的研究[J].Et用化学工业,2005,35(1):9—11,48. 

Fig.4 Mass concentration of cationic active matter changing 

[3] 杨建洲,苗宗成,林里.阳离子双酯表面活性剂Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ-三甲 

with degradation time 

基.2,3一二(硬脂酰氧基)丙基氯化铵的合成[J].精细化工, 

2005,22(12):884—886,890. 

[4]林里,杨建洲,顾玲.具有永久记忆功能的生态型织物整 

3小结 

理剂的研制[J].针织工业,2004,(2):75—77. 

[5]赵郁梅,秦勇,张高勇.表面活性剂生物降解度的测定[J]. 

通过合成活性中间体失水甘油基三甲基氯化铵 

Et用化学工业,2002,32(6):60—62. 

(GTMAC),然后与硬脂酸反应生成阳离子单酯表面 

[6]Talmage Syliva S.Environmental and human safety of major 

活性剂2一羟基-Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ-三甲基.3一硬脂酰氧基丙基氯 

surfactant[M].Boca Raton:Lewis Publishers,1994.35—36. 

化铵(CMESA),再与硬脂酰氯反应,得到可降解型 

[7] 华东理工大学分析化学教研组,成都科技大学分析化学教研 

阳离子双酯表面活性剂, , , .三甲基.2,3.二(硬 

组.分析化学[M].北京:高等教育出版社,1999. 

[8] [苏]Io.IO.卢里耶.工业污水的化学分析[M].雷世寰,汪晶, 

脂酰氧基)丙基氯化铵(CDESA)。 

闫雷生,译.北京:化学工业出版社,1989.372—373. 

对CDESA好氧降解进行了研究,并与D1821 

[9] 赵舒婷,李书林,谭斌.工业废水中阳离子表面活性剂的分 

作了对比,结果表明,CDESA容易降解,而D1821较 

光光度法测定[J].分析科学学报,2003,19(3):240—242. 

难降解,采用天然环境中的生活沉降污泥经实验室 

2024年10月7日发(作者:马翔)

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第24卷第3期 

精细化工 

Vo1.24,No.3 

2007年3月 

FINE CHEMICALS 

Mar.2 0 0 7 

Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ・三甲基・2,3・二(硬脂酰氧基)丙基 

氯化铵(CDESA)的生物降解性 

杨建洲,郭 义,李华锋 

(陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安710021) 

摘要:采用活性环氧中间体失水甘油基三甲基氯化铵合成了一种阳离子双酯表面活性剂——w,Ⅳ,Ⅳ-三甲基-2, 

3.二(硬脂酰氧基)丙基氯化铵(CDESA),来代替传统的难降解的表面活性剂型柔软剂,如目前国内仍在大量使 

用的双十八烷基二甲基氯化铵(D1821)。对CDESA的好氧降解性能进行了研究:以天然环境中的生活沉降污 

泥作为微生物源,用河水稀释,经培养、驯化后用于测试降解时间和半衰期,并与D1821的好氧降解性能作了对 

比。结果表明,CDESA的半衰期为3 d,容易降解,而D1821半衰期为7 d,较难降解,CDESA生物降解性能优于 

D1821。 

关键词:阳离子双酯表面活性剂;D1821;好氧降解;生物降解性 

中图分类号:TQ423.12 文献标识码:A 文章编号:1003—5214(2007)03—0287一o4 

Biodegradation of N,N,N-Trimethyl-2,3-bis(stearoyloxy)- 

propylammonium Chloride(CDESA) 

YANG Jian—zhou,GUO Yi,LI Hua—feng 

(College ofChemistry&Chemical Engineering,Shaartxi University foScience&Technology,Xi art 710021,Shaanxi,China) 

Abstract:A kind of cationic double ester surfactant called N,N,N—trimethyl一2,3一bis(stearoyloxy)一 

propylammonium chloride(CDESA)was synthesized from glycidyltrimethylammonium chloride.CDESA 

iS used as softener of fabric to replace the dififcultly degradable traditional surfactant。such as 

dimetIlvldioctadecvlammonium chloride(D 1 82 1) still widely used in this country.The aerobic 

degradation of CDESA was studied。sedimentation sludge in natural environment was used as source of 

animalcule,and after dilution,cultivation and domestication,the time of degradation and half-life were 

tested.The aerobic degradation of CDESA and D1821 was compared.The results showed that the half- 

life of CDESA iS 3 d.and that of D1821 iS 7 d。SO CDESA iS easier to be degraded than D1821. 

Key words:cationic ester surfactant;D 1 82 1;aerobic degradation;bio—degradation 

关于可降解型阳离子表面活性剂的研究,早在 

八烷基二甲基氯化铵(D1821)消耗量下降了70%, 

20世纪70年代末,美国和欧洲就已开始进行,并在 

据估计,D1821退出市场不会很久。国内对酯基季 

洗涤剂、纺织、医疗等行业中得到应用。国外研究最 铵盐型阳离子表面活性剂的研究开发才刚刚起步, 

多的为阳离子酯型,酯基季铵盐型阳离子表面活性 

目前纺织行业和民用织物柔软剂的主要成分仍然为 

剂被认为是继直链ABS代替支链ABS之后表面活 

D1821,它的柔软性十分优良,但由于其生物降解性 

性剂历史上的第二大变革。由于新型可降解酯基季 

差,在欧洲已禁止使用,我国也必将淘汰D1821。因 

铵盐型阳离子表面活性剂的出现,致使欧洲的双十 

此,研究一种替代D1821的可降解型阳离子表面活 

收稿日期:2006—09一l1;定用日期:2006—10—25 

作者简介:杨建洲(1946一),男,陕西,陕西科技大学教授,硕士生导师,主要从事天然产物和精细化学品的研究与教学工作,电话: 

13O87668O77,E—mail:yangjz@sust.edu.ca。 

维普资讯

288・ 精细化工FINE CHEMICALS 第24卷 

性剂的工作已引起人们极大重视。 

作者不久前成功合成了一种阳离子双酯表面活 

性剂——Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ.三甲基一2,3一二(硬脂酰氧基)丙基 

测定样品中所含阳离子活性物的质量与吸光度的关 

系,绘制了标准曲线;用溴酚蓝比色法监测了溴酚蓝 

氯化铵(CDESA),并对其作为织物柔软整理剂进行 

了研究¨。J。本文在好氧降解条件下测试了CDESA 

的生物降解性能,以天然环境中的生活污水沉降污泥 

为微生物源,然后用河水稀释,经培养、驯化后用于测 

试降解时间和半衰期,并与D1821作了对比性研 

究 j。依据Lambert.Beer定律,用吸光光度法定量 

分析测得CDESA与D1821对应的吸光度,并换算成 

潘f生物的含量,根据标准曲线换算成原降解液中阳离 

子活性物的质量浓度(mg/L),绘制了质量浓度随时 

间的变化曲线,得出了CDESA与D1821的降解时间 

和半衰期 。 

1 CDESA的制备 

1.1合成原理 

c : cH~cH:c N(CH3),一

0 

cH2 ̄CH--CH2-N(cH,),c 

0 

GTMAC 

0 

R—c。一cH2一cH—cH2一N

GTMAC RCOOH +— R—C一0一CH,一CH—CH,一N((CH3)3 )  C1一 

+—

Ca

1.

II

l 

0H 

CMESA 

0 

II 

cMEsA+Rc0cl 

。_f 

I I

0 

CDESA 

+ 

‘ 

R— 一0一cH—cH2-N(CH3)3 C1一 

1.2合成方法 

1.2.1 阳离子活性中间体GTMAC的合成… 

2 CDESA的好氧生物降解 

2.1 CDESA质量浓度的吸光度监测 

2.1.1 测试波长的确定 

在250 mL干燥的三口烧瓶中,加入1.0 mol 

(92.5 g)环氧氯丙烷(EPIC),通入干燥的三甲胺 

(TMA)气体0.35 mol(20.65 g),2.5 h通完,继续反 

根据阳离子活性物的测试原理,在pH=2时完 

应2 h,始终控制反应温度为15℃。反应结束后,抽 

滤分离出反应产物,并用160 mL丙酮洗涤,真空干 

燥后得白色GTMAC晶体,收率89.6%。迅速将其 

移入干燥的样品瓶中密封好,置干燥器中备用。 

1.2.2 CMESA的合成 

成测定,先准备好需要的试剂和标准液。取P 

(CDESA)=5 mg/L的标准水溶液50 mL,依光度分 

析法测定不同波长下CDESA的氯仿提取液的吸光 

度曲线,同理,测定不同波长下D1821的氯仿提取 

液的吸光度曲线,见图1。 

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的三口烧瓶 

中,加入0.1 mol(28.4 g)硬脂酸和0.1 mol(15.2 

g)GTMAC,20 mL异丙醇。在85 反应16 h。减压 

蒸馏,回收异丙醇溶剂,得CMESA粗品,收率86. 

8%。经混合溶剂重结晶、真空干燥后得CMESA纯 

品。 

1.2.3 CDESA的合成 

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗 

的四口烧瓶中,加入0.1 mol(43.6 g)CMESA,0.1 

otol硬脂酰氯,40 mL 1,4一二氧六环和0.1 mol吡啶, 

回流加热反应3 h。产物经减压蒸馏,回收1,4一二氧 

六环溶剂,得CDESA粗品,收率93.1%。经混合溶 

剂重结晶、真空干燥后得CDESA纯品。 

图1 CDESA和D1821的吸光度随入射光波长的变化 

Fig.1 Absorbency of CDESA and D1821 changing with 

wavelength of incident light 

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第3期 杨建洲,等:Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ一 甲基一2,3-二(硬脂酰氧基)丙基氯化铵(CDESA)的生物降解性 

CDESA和D1821与溴酚蓝在氯仿中生成缔合 

物,在入射光波长416 nm附近,都有最大吸收,所以 

本实验在此波长下对CDESA与D1821进行光度分 

析。 

2.1.2标准曲线的绘制 

用相应规格的移液管依次取5 mg/L CDESA的 

标准溶液0 mL(空白实验)、1、2、5、10、25、50、100 

mL,然后在416 nm处按光度分析法分别测得对应 

的吸光度,换算成所取样品中阳离子活性物的质量 

浓度与吸光度的关系,绘制标准曲线。同理,绘制 

D1 821中阳离子活性物的质量浓度与吸光度的标准 

曲线,见图2、3。 

图2 CDESA的质量浓度与吸光度的标准曲线 

Fig.2 Standard curve of the mass concentration absorbency 

0f CDESA 

0.40 

0.35 

0.30 

0.25 

O.20 

O.15 

O.10 

0.05 

0 

O.O5 

图3 D1821的质量浓度与吸光度的标准曲线 

Fig.3 Standard curve of the mass concentration absorbency 

ofD1821 

根据实验点、线性拟合直线和回归方程及对应 

的参数值,可以得出样品含阳离子活性物50~250 

g时,符合Lambert—Beer定律。生物降解过程的取 

样及分析还要将测得的活性物质量浓度换算成原降 

解液中对应的活性物的质量浓度。 

2.2生物降解测试 

2.2.1微生物源的准备 

(1)活性污泥的制备:取生活污水沉降污泥800 

1 000 g,以河水2~3 L分3次稀释、搅拌静置15 

min以双层纱布过滤。曝气24 h后,污水应由黑变 

为灰白或黄褐色,镜检可见大量遁纤虫,稍有臭味。 

然后加入质量分数为4%的生活污水好氧营养液 

(氯化铵3 g,磷酸二氢钾1 g,硫酸镁0.25 g,氯化钾 

0.25 g,硫酸亚铁0.002 g,酵母浸膏0.3 g,定容至 

1 000 mL),继续曝气并每4 h镜检一次,镜检结果 

显示若钟虫、遁纤虫、盖虫、聚缩虫、独缩虫等固着型 

原生动物和轮虫等后生动物大量出现(≥10。个/ 

L),微生物种类高度多样化,当无占绝对优势数量 

的微生物时停止曝气。若24 h内每隔4 h的微生物 

和原生动物生长状况,都与前面的形成鲜明对比,24 

h形成微生物群落且微生物种类也多样化,说明环 

境适宜,微生物和原生动物生长状况良好,即可以作 

为下一步实验使用。 

(2)活性污泥固体悬浮物的测定:量取均匀的 

活性污泥溶液100 mL,经30 min沉降后将上层溶液 

倾去,沉淀物通过已知质量的快速滤纸过滤,滤余物 

置105℃烘箱中烘干,冷却后称量,通过计算得到活 

性污泥悬浮物的质量浓度(g/L),然后制成15 g/L 

活性污泥使用液。 

(3)培养实验:量取250 mL好氧营养液于500 

mL三角瓶中,加入质量浓度为1 g/L的表面活性剂 

试液25 mL,再加入质量浓度为15 g/L的活性污泥 

溶液25 mL,摇匀后加盖棉塞,常温200 r/min摇床 

中振荡72 h。CDESA和D1821样品同时培养。 

(4)驯化实验:量取250 mL好氧营养液于500 

mL三角瓶中,加入质量浓度为1 g/L的表面活性剂 

试液25 mL,再加入25 mL相应的培养液,以相同条 

件置于摇床中振荡72 h。CDESA和D1821样品同 

时用各自的培养液进行驯化实验。 

2.2.2降解实验 

量取250 mL好氧营养液于500 mL三角瓶中, 

加入质量浓度为1 g/L的测试液25 mL(起始质量 

浓度约为85 mg/L),加入25 mL相应的驯化液,置 

摇床中振荡5 min,移取一定量试液,以溴酚蓝比色 

法测定溴酚蓝活性物的含量,根据标准曲线计算得 

出原降解液中表面活性剂的质量浓度(mg/L)。降 

解液在常温下振荡降解,前3 d每12 h测1次,后面 

几天每24 h测1次,测得10 d内CDESA和D1821 

的降解数据,结果见图4。 

CDESA的好氧生物降解迅速,半衰期约为3 d, 

第8 d仪器未检测出其含量,说明该环境下只需8 d 

CDESA即全部降解。D1821的降解速度比较缓慢, 

其半衰期接近7 d,10 d后仍有部分未完全降解。 

(下转第298页) 

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298・ 精细化工FINE CHEMICALS 

97.3%、96.5%、97.0%、95.4%和94.3% 

第24卷 

【1 昌一,u0I1昌苔∞ 皇0 ∞蛊 

影响目标产物的纯度和收率。酰氯用量不足,就会 

有部分糠偶姻没有参加反应,增加了产品后处理和 

分离难度。 

本实验中,吡啶的滴加速度一定要缓慢,避免吡 

本文以较高收率合成了3种新型糠偶姻单酯类 

化合物Ⅱ、Ⅳ和V,这无疑为进一步合成1,3.氧氮 

杂茂和1,3-二氮杂茂类新型功能材料创造了条件, 

使这两类新型功能材料得以扩充,具有更广泛的应 

用前景。 

啶局部过量生成部分双酯。本实验有无溶剂对收率 

影响不大,为了节约成本没有使用溶剂。 

3结论 

参考文献: 

[1]D Daridson,M Weiss,M Jelling.The action of ammonia on benzil 

本文首次合成的糠偶姻单酯类化合物Ⅱ(月桂 

[J].J Org Chem。1937,2:319—328. 

酸糠偶姻酯)、Ⅳ( .呋喃甲酸糠偶姻酯)和V(3. . 

[2] Josef M,Vladimir C.Curing of unsaturated polyester resins initiated 

呋喃丙烯酸糠偶姻酯)经《科技查新报告》证实,均 

by visible light[J].Farbe&Lack,1973,79(12):1153. 

属国内外文献未公开报道的新型化合物。 

[3]高大维,贾晋礼,华士英,等.用糠醛合成糠偶姻醋酸酯[J].精 

通过元素分析、MS谱、 HNMR谱对所合成的糠 

细化工,1998,15(4):48—50. 

偶姻单酯类化合物I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V分别进行了全 

[4]李德江,龙德清,付和清.肉桂酸苄酯的合成[J].合成化学, 

2004,12(4):378—380. 

面表征,证实了其分子结构式。 

[5] 王志军,姜延程.蛋白酶解液制备脂肽表面活性剂[J].郑州粮 

由糠醛这一廉价的化工原料出发,以维生素B 

食学院学报,2000,21(2):28—32. 

代替剧毒的氰化物催化合成糠偶姻,再以毗啶为糠 

[6] 许志 一苯基-2一呋喃甲醇及其衍生物的合成[J].怀化师专 

偶姻酯化的催化剂,只需加人少量就可以使反应完 

学报,1995,14(2):46—48. 

全,以较高的收率合成了5种糠偶姻单酯类化合物。 

[7] 兰州大学,复旦大学化学系教研室.有机化学实验(第2版) 

I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V的收率(以糠偶姻计)分别为 

[M].北京:高等教育出版社,1994.207—208. 

(上接第289页) 

培养驯化后直接用于CDESA和D1821的降解, 

CDESA的半衰期为3 d,D1821的半衰期为7 d。 

CDESA的生物降解性明显优于D1821,证明CDESA 

是对环境友好的、绿色的表面活性剂,有望替代 

D1821而广泛用于纺织工业和民用柔软剂。 

参考文献: 

[1]杨建洲,林里,汪利平,等.高效活性醚化剂GTMAC的合成 

与性质研究[J].精细化工,2004,21(7):550—552,556. 

Degradation time/d 

[2] 杨建洲,林里,付志刚,等.生物可降解型阳离子酯类表面活 

图4阳离子活性物的质量浓度随降解时间的变化 

性剂的研究[J].Et用化学工业,2005,35(1):9—11,48. 

Fig.4 Mass concentration of cationic active matter changing 

[3] 杨建洲,苗宗成,林里.阳离子双酯表面活性剂Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ-三甲 

with degradation time 

基.2,3一二(硬脂酰氧基)丙基氯化铵的合成[J].精细化工, 

2005,22(12):884—886,890. 

[4]林里,杨建洲,顾玲.具有永久记忆功能的生态型织物整 

3小结 

理剂的研制[J].针织工业,2004,(2):75—77. 

[5]赵郁梅,秦勇,张高勇.表面活性剂生物降解度的测定[J]. 

通过合成活性中间体失水甘油基三甲基氯化铵 

Et用化学工业,2002,32(6):60—62. 

(GTMAC),然后与硬脂酸反应生成阳离子单酯表面 

[6]Talmage Syliva S.Environmental and human safety of major 

活性剂2一羟基-Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ-三甲基.3一硬脂酰氧基丙基氯 

surfactant[M].Boca Raton:Lewis Publishers,1994.35—36. 

化铵(CMESA),再与硬脂酰氯反应,得到可降解型 

[7] 华东理工大学分析化学教研组,成都科技大学分析化学教研 

阳离子双酯表面活性剂, , , .三甲基.2,3.二(硬 

组.分析化学[M].北京:高等教育出版社,1999. 

[8] [苏]Io.IO.卢里耶.工业污水的化学分析[M].雷世寰,汪晶, 

脂酰氧基)丙基氯化铵(CDESA)。 

闫雷生,译.北京:化学工业出版社,1989.372—373. 

对CDESA好氧降解进行了研究,并与D1821 

[9] 赵舒婷,李书林,谭斌.工业废水中阳离子表面活性剂的分 

作了对比,结果表明,CDESA容易降解,而D1821较 

光光度法测定[J].分析科学学报,2003,19(3):240—242. 

难降解,采用天然环境中的生活沉降污泥经实验室 

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