用于二氧化碳的磷酸酯氟表面活性剂的利记博彩app

专利名称：用于二氧化碳的磷酸酯氟表面活性剂的利记博彩app
相交申请的交叉参考本申请要求2000年9月26日提交的临时申请系列号60/235516的优选权，其全文在此引入作为参考。
针对这些可能的溶解度局限，人们已经开发出氟表面活性剂来潜在地帮助水在二氧化碳中的分散，参见，如，Harrison，K.；Goveas，J.；Johnston，K.P.；O′Rear，E.A.Languir 1994，10，3536，Johnston，K.P.；Harrison，K.L.；Clarke，M.J.；Howdle，S.M.；Heitz，M.P.；Bright，F.V.；Carlier，C.；Randolph，T.W.Science 1996，271，624，Eastoe，J.；Bayazit，Z.；Martel，S.；Steytler，D.C.；Hennan，R.K.Langmuir 1996，12，1423，Eastoe，J.；Cazelles，B.M.H.；Steytler，D.C.；Holmes，J.H.；Pitt，A.R.；Wear，T.J.；Heenan，R.K.Langmuir 1997，13，6980，Zielinski，R.G.；Kline，S.R.；Kaler，E.W.；Rosov，N.Langmuir 1997，13，3934，Eastoe，J.；Downer，A.；Paul，A.；Steytler，D.C.；Rumsey，E.；Penfold，J.；Heenan，R.K.Phys.Chem.Chem.Phys.2000，2，5235，Lee Jr.，C.T.；Bhargava，P.；Johnston，K.P.J.Phys.Chem.B2000，104，4448，Lee Jr.，C.T.；Johnston，K.P.；Da i，H.J.；Cochran，H.D.；Melnichenko，Y.B.；Wignall，G.D.J.Phys.Chem.B2001，105，3540，和Liu，Z.-T.；Erkey，C.Langmuir2001，17，274。因此，已经研制了含有明显水量的二氧化碳包水(W/C)微乳液，使得它们可用于各种场合，如纳米颗粒合成、有机反应、伏安测量、及酶转换。参见，如，Holmes，J.D.；Bhargava，P.A.；Korgel，B.A.；Johnston，K.P.Langmuir 1999，15，6613，Ji，M.；Chen，X.；Wai，C.M.；Fulton，J.L.；J.Am.Chem.Soc.1999，121，2631，Jacobson，G.B.；Lee Jr.，C.T.；Johnston，K.P.J.Org.Chem.1999，64，1201，Ode，H.；Hunt，F.；Kithara，S.；Way，C.M.Anal.Chem.2000，72，4738，Lee，D.；Hutchison，J.C.；Demimonde，J.M.；Murray，R.M.J.Am.Chem.Soc.2001，123，8406，Holmes，J.D.；Settler，D.C.；Rees，G.D.；Robinson，B.H.Languor 1998，14，6371，和Kane，M.A.；Baker，G.A.；Pander，S.；Bright，F.V.Languor2000，16，4901。W/C体系也已成为计算处理的主题，参见如，Satanically，S.；Cui，S.T.；Cummings，P.T.；Cochran，H.D.Languor1999，15，5188。
然而，不管这些体系具有的任何优点，在本领域中仍需要表面活性剂和使用该表面活性剂的体系，其可提高各种物质，如水在二氧化碳中的挥发度。
另一方面，本发明提供一种向基材上施涂表面活性剂的方法，所述方法包括提供一种物质组合物，其含有(1)至少一种含有至少一个磷酸酯基的表面活性剂和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于所述溶剂中；和将所述物质组合物施涂于基材上以使得二氧化碳从表面活性剂中分离出来且其中表面活性剂涂覆于基材上。
再一方面，本发明提供含有如下物质的物质组合物(1)至少一种包含至少一个磷酸酯基的表面活性剂和(2)含有二氧化碳的溶剂。
本发明的这些和其他方面在以下进行更详细的描述。
图2示出各种含磷酸酯表面活性剂的浊点曲线。
图3示出各种含磷酸酯表面活性剂的浊点曲线。
图4示出各种含磷酸酯阴离子表面活性剂的浊点曲线。
图5示出各种含磷酸酯阴离子表面活性剂的浊点曲线。
图6示出各种含磷酸酯阴离子表面活性剂的水摄取。
图7示出各种含磷酸酯阴离子表面活性剂的水摄取。
图8示出各种含磷酸酯阴离子表面活性剂的水摄取。
图9示出各种含磷酸酯阴离子表面活性剂的水摄取。
优选实施方案的详细描述以下将通过优选实施方案、附图
和实施例对本发明进行描述。应当理解，这些并不用来限制本发明的范围，而是用来阐明本发明的范围。
一方面，本发明涉及一种物质组合物。所述物质组合物含有(1)至少一种包含至少一个磷酸酯基的表面活性剂和(2)含有二氧化碳的溶剂。
表面活性剂可以在许多实施方案中阐明。在各种实施方案中，表面活性剂包括至少一个氟碳基团。为了本发明的目的，所述至少一个氟碳基团被认为对于二氧化碳具有亲合力，即，所述至少一个氟碳基团为“亲CO2的”。优选，所述至少一个氟碳基团包括连接到氧原子上的氢间隔基，该氧原子随后连接到磷酸酯基团上。
在各种优选的实施方案中，所述至少一个氟碳基团为如下化学式CmF2m+1(CH2)nO其中m为1-24，n为1-24。
在另一个实施方案中，表面活性剂可以另外包括连接到磷酸酯基团上的含烃基团。根据本发明，在某些实施方案中，含烃基团为“疏CO2的”，其对于二氧化碳不具有亲和力。然而，应当理解，当以支化形式存在时，含烃基团可用于将带电荷的表面活性剂分散到CO2中。参见Eastoe等人的Journal of the American Chemical Society；2001；123(5)；988-989。
在优选的实施方案中，含烃链具有如下化学式CmH2m+1O其中m为1-24。
在各种实施方案中，表面活性剂可以阴离子表面活性剂的形式存在。阴离子表面活性剂的非限定性实例为式(VIII)和(IX)以及以下详列的其它实例 其中，R为支链或直链烃基(如CnH2n+1，其中n为1-24)或烃/氟碳基团，M为反阳离子，如K+、Na+或NH4+。
在某些实施方案中，表面活性剂可以以混杂表面活性剂的形式存在。为了本发明的目的，术语“混杂表面活性剂”定义为含有至少一个氟碳基团和至少一个含烃基团的表面活性剂。其例子为式(X)、(XI)和(XI’)如以下所示，混杂表面活性剂也包括各种实施方案中的阴离子表面活性剂。 其中，RH可以独立地选择并为支链或直链的烃基(如CnH2n+1，其中n为1-24)。RH优选为C8H17或C14H29。在另一个实施方案中，RH可以包含氟碳基团，如CnF2n+1(CH2)m，其中，n为1-24，m为1-24。RF独立地选择并为支链或直链的氟碳基团(如烃/氟碳基团)(如CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24)，其中M+为反阳离子，如K+、Na+、或NH4+。优选用于RH的基团没有限制，为C6F13(CH2)2和C10F21(CH2)2且优选用于RH的基团没有限制，为C4H9、C8H17、C12H25和C16H33。X1为官能团，如羟基(-OH)、烷基(以便形成磷酸酯键)和磷酰胺基团(如，哌啶、吗啉等)。在一个优选实施方案中，当M+为NH4+时，RF和RH各自独立地进行选择并优选为C2F5(CH2)2-C8F17(CH2)2。
根据本发明，另一种优选的阴离子表面活性剂为如下化学式 其中RF为CF3(CH2)n-C24F49(CH2)n，其中n为1-24。
在其他实施方案中，表面活性剂可以以阳离子表面活性剂的形式存在。阳离子表面活性剂的实例没有限制，为由下式(VI)和(VII)表示的那些(如哌嗪磷酸酯) 其中R可以是支链或直链的烃基(如CnH2n+1，其中n为1-24)或烃/氟碳基团，包括，例如CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24)，X为反阴离子，其可以为卤素(如氯、溴)、triflate或“BarF”(Kobayashi试剂的阴离子，如以下所示) 作为一个例子，一个或多个吗啉单元可以连接到磷酸酯基团上。由式(I)到(V)和(IX)和(X)表示的实施方案描述了这些结构。此外，某些实施方案表明至少一个连接到磷酸酯基团上的含氟碳基团。在一个实例中，氟碳基团连接到烃间隔基上(如长1-12个亚甲基单元)，其随后连接到氧原子上，然后连接到上述磷原子上。 其中m和n各自独立地选择，m为1-24，n为1-24。在一个优选实施方案中，关于式(I)，m可以为6、8或10，n为2。在一个优选的实施方案中，关于式(II)，m可以为6或8，n为2。
式(III)到(IV)的烃类似物也可包括在内。 其中m独立地选择并为1-24，优选m为10。
也可以使用混杂含吗啉表面活性剂，其为如下化学式 其中X为1-24，m为1-24，n为1-24，在一个优选实施方案中，X为8，m为6，n为2。
所述表面活性剂被认为具有反胶束和/或形成二氧化碳包水乳液(即，微乳液)的潜能。在某些实施方案中，这种含水组合物可以以均匀的流体或相存在。因此，在本发明的另一方面，提供一种包括本发明定义的物质组合物和水的反胶束。为了本发明的目的，术语“反胶束”定义为其中水组分在胶束内部的胶束。这样，存在于反胶束中的各表面活性剂的“亲水性”部分是处于胶束的内部，而各表面活性剂的“亲CO2”部分是处于胶束的外部。因此，该表面活性剂可用于各种各样的应用。例如反胶束能够在其中包囊许多药物活性剂，其选择对本领域技术人员来说是公知的。在其他各种实施方案中，该表面活性剂也可以用于清洁或脱水应用，如CO2基石印术中水的去除，其中研制所用的相对少量的水可以溶于和“扫除”到主要包含二氧化碳的相中，以及在微乳液水池中合成纳米颗粒。也可以使用微乳液水池作为反应器/模板制备有机(即，聚合物)和无机纳米颗粒。所述表面活性剂也可以用于萃取应用，如水溶液中金属的萃取。
本发明的物质组合物和方法可以摄取各种量的水，例如，在一个实施方案中，水量可以为大于约0，5，10，20，30或40％至约60，70，80，90，95，100，150或200％，以表面活性剂的重量计。更特别地，根据本发明，表面活性剂能够摄取其重身重量100％的水。
为了本发明的目的，二氧化碳以液体或超临界形式使用。物质组合物通常利用二氧化碳作为连续相，且所述物质组合物优选包括约50，60或75wt％到约80，90或99wt％的二氧化碳。如果使用液态CO2，则在所述方法中使用的温度优选低于31℃。在一个优选实施方案中，CO2以超临界相形式使用。如这里所用，“超临界”意指流体介质处于足够高以至于不能通过加压液化的温度。有关CO2的热力学性质见于Hyatt的J.Org.Chem.，495097-5101(1984)；其中，它指出，CO2的临界温度为约31℃。特别地，本发明的方法优选在约20℃-约60℃的温度范围内进行。使用的压力优选为约1000psig(6.9MPa)-约5500psig(37.9MPa)。
所述物质组合物也可以包括除了上述组分外的组分。优选，这些组分不与表面活性剂发生反应。示例性的组分包括，但不局限于，聚合物改性剂、水、流变学改性剂、增塑剂、抗菌剂、阻燃剂以及粘度降低改性剂。助溶剂和助表面活性剂也可以任选使用。如果它们不与反应性官能聚合物反应的话，可以使用这些组分。
可以使用的示例性的助溶剂包括但不局限于，醇(如甲醇、乙醇和异丙醇)；氟化和其它卤化溶剂(如氯三氟甲烷、三氯氟甲烷、全氟丙烷、氯二氟甲烷和六氟化硫)；胺(如N-甲基吡咯烷酮)；酰胺(如二甲基乙酰胺)；芳香溶剂(如苯、甲苯和二甲苯)；酯(如乙酸乙酯、二元酯和乳酸酯)；醚(如二乙醚、四氢呋喃和乙二醇醚)；脂肪烃(如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、正戊烷和己烷)；氧化物(如氮氧化物)；烯烃(如乙烯和丙烯)；中性烃(如异戊二烯、萜烯和d-苎烯)；酮(如丙酮和丁酮)；有机硅酮；烷基吡咯烷酮(如N-甲基吡咯烷酮)；石蜡烃(如异石蜡烃以及其他烷烃和石蜡烃蜡)；石油基溶剂和溶剂混合物；以及得到和适用的任何其他相容的溶剂或混合物。可以使用上述助溶剂的混合物。
可以使用的示例性助表面活性剂包括但不局限于长链醇(即，大于或等于C8)，如辛醇、癸醇、十二碳醇、鲸蜡醇、月桂醇等；和含有两个或多个醇基或其他氢链官能团的物种；酰胺；胺等组分。用作助表面活性剂的适合的其他类型物质对于本领域技术人员来说是公知的，并且可以用于本发明的物质组合物中。可以使用上述物质的混合物。
本发明也提供一种将表面活性剂和二氧化碳分离开来的方法和将表面活性剂施涂于基材上的方法。具体而言，所述方法包括提供一种物质组合物，其含有(1)至少一种含有至少一个磷酸酯基的表面活性剂和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于所述溶剂中；和将所述物质组合物施涂于基材上，以使得二氧化碳从表面活性剂中分离出来，其中表面活性剂涂覆于基材上。分离和将物质施涂于基材上的方法在本领域中是公知的，并且见述于，例如DeSimone等人的美国专利5863612中，其公开全文在此引入作为参考，如出现在第5栏第47行-第6栏第11行的内容。用于分离表面活性剂的方法实例包括，但不局限于，煮掉二氧化碳，留下表面活性剂，和或者通过向装有表面活性剂的容器或反应器中引入非溶剂，或者通过将容器或反应器中的物质转移到另一个装有对于表面活性剂来说为非溶剂的容器中而使表面活性剂在非溶剂中沉淀出来。在一个实施方案中，分离和施涂步骤可以一起进行，并包括，作为一个例子，将含有表面活性剂的溶液通过(如喷雾或喷雾干燥)过一个孔口，在基材上形成颗粒、粉末涂层、纤维或其他涂层。可以使用各种各样的基材，但不局限于，如金属、有机聚合物、无机聚合物、纺织品及其复合物。示例性的基材包括，但不局限于，集成电路、硅片，带有含水通道的硅片，用作集成电路内层绝缘体的低介电常数表面，MEM，多孔物质，微孔物质，纳米多孔物质，非纺物质，要清洁的表面，要用钝化层处理的表面，要涂覆的表面，要用自集单层(SAM)处理的表面，光致抗蚀剂涂覆的表面，光学界面，光学继电器，光学纤维，金属化的表面以及微镜。这些应用技术被证明可用于液态和超临界溶液。表面活性剂可以在基材上形成低表面能量涂层。基材的实施方案实例包括，但不限于，纺织品、纸张、光学纤维、以及其他表面。
物质组合物，特别是表面活性剂可用于各种各样的应用中，例如，但不限于清洁过程，用于聚合工艺的溶剂池的形成，无机颗粒合成，及酶反应。
物质组合物可以包括各种量的表面活性剂。在一个优选实施方案中，物质组合物包括约1，2，5或7wt％到约5，8，15或20wt％的表面活性剂。
另一方面，本发明提供一种从物质组合物中除去水的方法。所述方法包括将含有水的第一物质组合物与含有如下物质的第二物质组合物接触(1)至少一种包含至少一个磷酸酯基的表面活性剂和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于所述溶剂中，以使得至少一种表面活性剂从第一组合物中除去至少一部分水。
描述含有表面活性剂的第二物质组合物以及包含二氧化碳的溶剂的实施方案如上所示。在优选实施方案中，在与第一物质组合物接触之前或之后，第二物质组合物可以以均匀相存在，尽管也可以考虑其他实施方案，即，第二物质组合物可以是非均相的。
含有水的第一物质组合物可以以许多实施方案中的形式存在，如，各种制品。这种实施方案的例子包括，但不局限于，集成电路，硅片，带有含水通道的硅片，用作集成电路内层绝缘体的低介电常数表面，MEM，多孔物质，微孔物质，纳米多孔物质，非纺物质，要清洁的表面，要用钝化层处理的表面，要涂覆的表面，要用自集单层(SAM)处理的表面，光致抗蚀剂涂覆的表面，光学界面，光学继电器，光学纤维，金属化的表面以及微镜。
实施除去水的方法可以在系统、容器、池和本领域技术人员公知的设备中进行。所述系统、容器、池和设备包括，但不限于，能够耐受高压的那些。这种设备可以任选包含搅拌和加热装置，其选择是公知的。除去水的方法可以通过间歇、连续和半连续系统进行。
本发明所用的表面活性剂可以通过各种方法制备，如在Sadtler V.M.；Jeanneaux，F.；Krafft，M.P.；Rábai，J.G.在New Journal ofChemistry，1998，609一文中示出的那些方法。也可以用其他合成路线。作为一个例子，含有氟碳单元连接于其上的吗啉代表面活性剂可以通过首先由磷酰氯在N(CH2CH3)3和(CH3CH2)2O的存在下磷酰化氟化醇而制得。在一个实施方案中，通过使用干燥醚和过量的三乙胺有可能避免二和三酯的形成和醇的氯化，这可使得三乙基氯化胺沉淀出来。随后通过与吗啉反应得到(全氟烷基)烷基二吗啉代磷酸酯。双[(氟烷基)烷基]单吗啉代磷酸酯的合成也可以包括用OPCl3来磷酰化氟烷基化的醇，随后如Sadtler V.M.等人所述与吗啉进行反应。
哌嗪表面活性剂可以通过按照Katritzky，A.R.，Davis，T.L.，Rewcastle，G.W.，Rubel，G.O.和Pike，M.T.在Langmuir，1988，4，732-735中的教导制备。根据Katritzky等人的教导，可以沿用以下的合成路径制备磺酰基哌嗪鎓化合物 人们相信，通过用N-甲基哌嗪取代吗啉代磷酸酯表面活性剂合成中使用的吗啉可以合成哌嗪鎓磷酸酯表面活性剂。然后通过碘甲烷对甲基化氮进行季化可提供所需化合物的一个变体。示例性的合成路径示于如下 表明混杂表面活性剂合成路径的实施方案用如下流程表示1.RF(CH2)2OH，N(CH2CH3)3，(CH3CH2)2O2.RHOH，N(CH2CH3)3，(CH3CH2)2O3.H2O，CH3CN 根据以上实施方案可以制备中性或阴离子表面活性剂。应当理解，这些表面活性剂可以通过其他的合成路径制备。在以上合成路径中，RH为CmH2m+1，其中m为1-24，RF可以为CnF2n+1，其中n为1-24。
在以上方法中可以使用各种操作条件(如时间和温度)。在一个实施方案中，例如步骤1和2可以在约0℃-10℃的温度下进行，在惰性气氛(如氮气或氩气)下加热到室温，加热约6-约12小时。步骤3和4在环境条件下进行。以上合成使用本领域公知的设备和方法，如通用的玻璃圆底烧瓶和搅拌棒。也可以使用其他类型的设备。
以下实施例旨在阐明本发明，但并不想限制本发明的范围。在实施例中，按Sadtler V.M.等所述制备吗啉代磷酸酯表面活性剂。这些化合物通过硅胶柱色谱纯化。阴离子磷酸酯表面活性剂是采用公知的制备含氟化链的磷酸酯的方法合成的(参见Krafft，M.P.；Rolland，J.P.；Vierling，P.；Riess，J.G.，New Journal of Chemistry，1990，14，869)并通过在乙醇中中和而形成钠盐(参见Romsted，L.S.；Zanette，D.；J.Phys.Chem.，1988，92，4690)。化合物显示出目标的1H、19F和31P NMR谱型并同时具有足够的纯度，如通过元素分析所确定的纯度(Atlantic Microlabs，Norcross，GA)，即，一般在期望的计算分析元素百分数的0.3％之内。
表面活性剂及表面活性剂与水在二氧化碳中的浊点溶解度是使用HIP可变体积压力发生器/观察池(最大体积＝15mL)进行测定的，其包括0.5英寸厚的用于观察的蓝宝石窗和用于搅拌溶液的磁力搅拌棒。借助于通过高压钢管连接到池上的ISCO压力泵注入CO2。所述池还连接到用于压力和温度读数的Sensotec压力传感器和Omega热偶上。室温下在用CO2加压之前加入测定量的表面活性剂和水。通过使用自耦变压器控制的加热带加热池中样品(控制到±0.1℃)。浊点(判断为视觉上完全不透明溶液的可逆起点)是在冷却循环中通过经手动柱塞推动的体积变化而产生等温变化压力测定的。所述池向下倾斜一个角度以有助于观察任何相分离的液体。在两个实验之间要对池彻底清洗。
使用Perkin Elmer Lambda 40光谱仪测定UV-Vis光谱。在装有两个直径为1英寸、厚为5/8英寸、包围着一个1cm长溶液路径的兰宝石窗的2.5mL不锈钢池中制备加压溶液。将适当量的表面活性剂和水置入池室中，与此同时用一个1/4英寸的磁力搅拌棒进行搅拌。在一个兰宝石窗上，通过经注射器加入储备溶液而预先形成甲基橙膜(浓度为5x10-5M)并干燥之。所述室被紧紧密封，给所述池加压并搅拌直到存在清澈的一相溶液。实施例1-7CO2溶解性评价使用特殊设计用于高压研究的不锈钢观察池(内体积为2.5mL)进行表面活性剂的CO2溶解性评价。将CO2/表面活性剂溶液置于两片兰宝石窗内(用Teflon O形环密封)，然后通过装有黄铜垫圈上的带螺纹的钢帽将其固定就位。连接到池上的是用于注入CO2和系统放空的钢管，以及分别监测内部温度和压力的热偶和压力传感器。通过ISCO单泵压缩机将CO2转移到池中。也包括一个1/4英寸的磁力搅拌棒用于搅拌溶液。借助于自耦变压器控制的加热元件可以升高池室温度。
实验包括向池室中加入计量的表面活性剂，同时放入搅拌棒，紧紧密封池室，注入CO2在室温下将压力提升至1000-1500psig。搅拌溶液并以约1℃/分钟的速率升高温度。记录温度、压力和溶液外观。结果列于表1。在温度高达60℃以上，在10％(w/v)的浓度下，氟表面活性剂是可溶的(即，溶于清澈透明的溶液中)并显示出没有浊点。烃类似物被证明在类似的压力和温度范围内也是可溶的。
表1.吗啉代磷酸酯表面活性剂在浓CO2(2.5mL体积)中的溶解性样品重量 温度范围压力范围表面活性剂 (g) (℃)(psig) 溶解性1 0.30424-60 1070-2360 清澈溶液2 0.29824-53 1050-1820 清澈溶液3 0.25323-60 1100-2500 清澈溶液4 0.25925-59 1010-1760 清澈溶液5 0.25825-59 1070-2100 清澈溶液6 0.25323-59 1270-2960 清澈溶液7 0.13924-59 1250-2860 清澈溶液氟表面活性剂 二吗啉代磷酸酯 单吗啉代磷酸酯1m＝6，n＝2 4m＝6，n＝22m＝8，n＝2 5m＝8，n＝23m＝10，n＝2烃类似物(对比化合物) 6m＝107m＝10实施例8双-[2-(F-己基)乙基]磷酸酯的钠盐的合成 Na+DiF8MW＝812.15g/mol双-[2-(F-己基)乙基]磷酸酯的钠盐是根据以下实施例合成的在氮气保护下，通过注射器向200mL无水二乙醚中加入磷酰氯(5.27g，34.3mmol)。将混合物冷却到0℃，并慢慢加入1H，1H，2H，2H-全氟辛醇(25g，68.7mmol)和三乙胺(17.4g，172mmol)在100mL二乙醚中形成的溶液，使得生成白色沉淀。将溶液加热到室温并在氮气下进一步搅拌过夜。过滤所得白色固体(三乙胺盐酸盐)，并用100mL二乙醚洗涤。通过旋转蒸发除去溶剂和过量的三乙胺，通过溶于100mL乙腈和5mL水中而形成橙色油状物，得到两层不互溶的液体，分离下层并通过旋转蒸发干燥，得到22.5g粗产物，为粘稠橙色油状物。将所述油状物置于100mL乙醇中，慢慢加入2.28g溶于20mL乙醇中的NaOH溶液(50wt％的水溶液，28.5mmolNaOH)。溶液沉淀成凝胶，对其进行搅拌过夜，过滤并弃去出白色的棒状固体(约3g)，通过旋转蒸发将滤液浓缩并用二乙醚沉淀。干燥所得固体并将其稀释到100mL，向溶液中加入1g脱色碳，对所得溶液进行大致搅拌。滤去炭并蒸发溶剂。真空干燥后得到14.9g目标产物(mp＞220℃)。
1H NMR(300MHzδ，CD3OD)4.13(q，4H；JHH6.6Hz，JHP6.8Hz；CH2O)，2.55(tt，4H；JHH6.6Hz，JHF19.2Hz，CF2CH2)19F NMR(282MHzδ，CD3OD)-83.0(CF2CF3)，-115.1(CH2CF2)，-123.2，-124.2，-125.0，(3×CF2)，-127.7(CF2CF3)31P NMR(121MHzδ，CD3OD)-0.65ppm分析计算值C23.66，H0.99；测量值C23.46；H1.00.实施例9[2-(F-癸基)乙基]辛基磷酸酯的钠盐的合成 Na+12-8，Na+saltMW＝778.3g/mol[2-(F-癸基)乙基]辛基磷酸酯的钠盐是根据以下所述合成的在氩气保护下，通过注射器向25mL无水二乙醚中加入磷酰氯(1.3g，8.6mmol)。将混合物冷却到0℃，并慢慢加入1H，1H，2H，2H-全氟十二碳醇(4.65g，8.2mmol)和三乙胺(2.1g，20.8mL)在25mL二乙醚中形成的溶液，然后有白色沉淀生成。将混合物在0℃下搅拌1小时，加入1-辛醇(1.1g，8.2mmol)和三乙胺(2.1g，20.8mL)在25mL二乙醚中形成的溶液，使得有更多的白色沉淀生成。使溶液回到室温并在氩气下搅拌过夜。过滤白色固体(三乙胺盐酸盐)，通过旋转蒸发浓缩滤液并将其溶于20mL乙腈和氯仿(19/1)的混合物中。慢慢加入1mL水并将溶液搅拌过夜，得到白色固体，用乙腈洗涤并过滤。将固体在氯仿中粉化，滤除不溶物，通过旋转蒸发除去氯仿得到3.0g中性磷酸酯(48.4％)。通过用1当量溶于乙醇中的氢氧化钠中和制备得到定量收率的相应钠盐(mp＞225℃)。
1H NMR(300MHzδ，CD3OD)4.14(q，2H；RFchain CH2O)，3.84(q，2H；RHchain CH2O)，2.55(m，2H；CF2CH2)，1.6(m，2H；CH2CH2CH2O)，1.2-1.4(m，10H)，0.88(t，3H；JHH7.1Hz)19FNMR(282MHzδ，CD3OD)-81.4(CF2CF3)，-113.3(CH2CF2)，-121.4，-122.4，-123.4，(7×CF2)，-126.0(CF2CF3)31PNMR(121MHzδ，CD3OD)1.53分析计算值C30.86，H2.72；测量值C30.73，H2.62.实施例10二氟代链的类似物表面活性剂的合成根据以下合成路线制备二氟代链的类似物表面活性剂
1.2eq.C6F13(CH2)2OH，N(CH2CH3)2，(CH3CH2)2O2.H2O，CH3CN3.NaOH，CH3CH2OH
表面活性剂在二氧化碳中的浓度为2.5wt％，结果示于图6。实施例16水摄取评价(阴离子表面活性剂)评价阴离子表面活性剂的水摄取能力，其中表面活性剂具有如下化学式 其中，RH为C4H17(“12-8”)。
表面活性剂在二氧化碳中的浓度为2.5wt％，结果示于图7。实施例17水摄取评价(阴离子表面活性剂)评价阴离子表面活性剂的水摄取能力，其中表面活性剂具有如下化学式 其中，RH为C12H25(“12-12”)。
表面活性剂在二氧化碳中的浓度为2.5wt％，结果示于图8。实施例18水摄取评价(阴离子表面活性剂)评价阴离子表面活性剂的水摄取能力，其中表面活性剂具有如下化学式 表面活性剂在二氧化碳中的浓度为2.5wt％，结果示于图9。
在说明书、附图和实施例中己经公开了本发明典型的优选实施方案，尽管使用了特定的术语，但它们仅仅在一般性和说明性的意义上使用而不是为了限定的目的，本发明的范围将示于以下权利要求中。
权利要求
1.一种从物质组合物中除去水的方法，所述方法包括将含有水的第一物质组合物与含有如下物质的第二物质组合物接触(1)至少一种包含至少一个磷酸酯基的表面活性剂和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于所述溶剂中，这样使得至少一种表面活性剂从第一组合物中除去至少一部分水。
2.根据权利要求1的方法，其中存在于一个实施方案中的第一物质组合物选自集成电路，硅片，带有含水通道的硅片，用作集成电路内层绝缘体的低介电常数表面，MEM，多孔物质，微孔物质，纳米多孔物质，非纺物质，要清洁的表面，要用钝化层处理的表面，要涂覆的表面，要用自集单层(SAM)处理的表面，光致抗蚀剂涂覆的表面，光学界面，光学继电器，光学纤维，金属化的表面以及微镜。
3.根据权利要求1的方法，其中所述至少一个表面包括至少一个氟碳基团。
4.根据权利要求3的方法，其中所述至少一个氟碳基团包括连接到氧原子上的烃间隔基，其中所述氧原子连接到磷酸酯基上。
5.根据权利要求3的方法，其中所述至少一个氟碳基团具有如下化学式CmF2m+1(CH2)nO其中m为1-24，n为1-24。
6.根据权利要求5的方法，其中所述表面活性剂还包括连接到磷酸酯基上的含烃基团。
7.根据权利要求6的方法，其中含烃链为如下化学式CmH2m+1O其中m为1-24。
8.根据权利要求1的方法，其中表面活性剂由如下化学式表示 其中，RH为CnH2n+1，其中n为1-24，或CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，或CpH2p+1，其中p为1-24，RF为CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，X1为选自羟基、烷基和磷酰胺基的官能团。
9.根据权利要求1的方法，其中表面活性剂为阴离子表面活性剂。
10.根据权利要求9的方法，其中阴离子表面活性剂由如下化学式表示 其中，RH为CnH2n+1，其中n为1-24，或CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，RF为CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，M为K+、Na+或NH4+。
11.根据权利要求9的方法，其中RF选自C6F13(CH2)2和C10F21(CH2)2，RH选自C4H9、C8H17、C12H25和C16H33，M为Na+。
12.根据权利要求1的方法，其中表面活性剂为阳离子表面活性剂。
13.根据权利要求12的方法，其中阳离子表面活性剂选自如下基团 和 其中R选自CnH2n+1，其中n为1-24和CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，X为选自如下基团的反阴离子卤素、triflate和
14.根据权利要求1的方法，其中表面活性剂包括一个或多个连接到磷酸酯基上的吗啉单元。
15.根据权利要求14的方法，其中表面活性剂选自如下 和 其中m和n独立地进行选择，m为1-24，n为1-24，x为1-24，M选自K+、Na+和NH4+，R为CpH2p+1，其中p为1-24，RF为CnF2n+1，其中n为1-24，RH或者是(1)CnH2n+1，其中n为1-24，或者是(2)CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24。
16.根据权利要求1的方法，其中二氧化碳为超临界二氧化碳。
17.根据权利要求1的方法，其中二氧化碳为液态二氧化碳。
18.根据权利要求1的方法，其中所述表面活性剂以表面活性剂重量计的约1％-约10％的量存在于所述物质组合物中。
19.根据权利要求1的方法，还含有至少一种另外的组分，其选自聚合物改性剂、流变学改性剂、增塑剂、抗菌剂、阻燃剂、粘度降低改性剂、助溶剂和助表面活性剂。
20.根据权利要求1的方法，其中第二物质组合物中的水和表面活性剂形成反胶束。
21.根据权利要求1的方法，其中水以表面活性剂重量计的约0％-约200％的量存在于第二物质组合物中。
22.一种将表面活性剂施涂于基材上的方法，所述方法包括提供一种物质组合物，其含有(1)至少一种含有至少一个磷酸酯基的表面活性剂和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于所述溶剂中；和将所述物质组合物施涂于基材上以使得二氧化碳从表面活性剂中分离出来，且其中表面活性剂涂覆于基材上。
23.根据权利要求22的方法，其中所述基材选自金属、有机聚合物、无机聚合物、纺织品及其复合物。
24.根据权利要求23的方法，其中基材选自集成电路，硅片，带有含水通道的硅片，用作集成电路内层绝缘体的低介电常数表面，MEM，多孔物质，微孔物质，纳米多孔物质，非纺物质，要清洁的表面，要用钝化层处理的表面，要涂覆的表面，要用自集单层处理的表面，光致抗蚀剂涂覆的表面，光学界面，光学继电器，光学纤维，金属化的表面以及微镜。
25.根据权利要求22的方法，其中至少一种表面活性剂包括至少一个氟碳基团。
26.根据权利要求25的方法，其中至少一个氟碳基团包括连接到氧原子上的烃间隔基，其中所述氧原子连接到磷酸酯基上。
27.根据权利要求26的方法，其中所述至少一个氟碳基团具有如下化学式CmF2m+1(CH2)nO其中m为1-24，n为1-24。
28.根据权利要求26的方法，其中所述表面活性剂还包括连接到磷酸酯基上的含烃基团。
29.根据权利要求28的方法，其中含烃链为如下化学式CmH2m+1O其中m为1-24。
30.根据权利要求22的方法，其中表面活性剂由如下化学式表示 其中，RH为CnH2n+1，其中n为1-24，或CnF2N+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，或CpH2p+1，其中p为1-24，RH为CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，X1为选自羟基、烷基和磷酰胺基的官能团。
31.根据权利要求22的方法，其中表面活性剂为阴离子表面活性剂。
32.根据权利要求30的方法，其中阴离子表面活性剂由如下化学式表示 其中，RH为CnH2n+1，其中n为1-24，或CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，RF为CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，M为K+、Na+或NH4+。
33.根据权利要求32的方法，其中RF选自C6F13(CH2)2和C10F21(CH2)2，RH选自C4H9、C8H17、C12H25和C16H33，M为Na+。
34.根据权利要求22的方法，其中表面活性剂为阳离子表面活性剂。
35.根据权利要求34的方法，其中阳离子表面活性剂选自如下基团 和 其中R选自CnH2n+1，其中n为1-24和CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，X为选自如下基团的反阴离子卤素、triflate和
36.根据权利要求22的方法，其中表面活性剂包括一个或多个连接到磷酸酯基上的吗啉单元。
37.根据权利要求36的方法，其中表面活性剂选自如下 和 其中m和n独立地进行选择，m为1-24，n为1-24，x为1-24，M选自K+、Na+和NH4+，R为CpH2p+1，其中p为1-24，RF为CnF2n+1，其中n为1-24，RH或者是(1)CnH2n+1，其中n为1-24，或者是(2)CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24。
38.根据权利要求22的方法，其中二氧化碳为超临界二氧化碳。
39.根据权利要求22的方法，其中二氧化碳为液态二氧化碳。
40.根据权利要求22的方法，其中所述表面活性剂以表面活性剂重量计的约1％-约10％的量存在于所述物质组合物中。
41.根据权利要求22的方法，还含有至少一种另外的组分，其选自聚合物改性剂、流变学改性剂、增塑剂、抗菌剂、阻燃剂、粘度降低改性剂、助溶剂和助表面活性剂。
42.根据权利要求22的方法，其中所述物质组合物包含水。
43.一种物质组合物，其含有(1)至少一种包含至少一个磷酸酯基的阴离子表面活性剂，和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于溶剂中，其中，所述阴离子表面活性剂由如下式表示 其中，RH为CnH2n+1，其中n为1-24，或CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，RF为CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，M为K+或Na+。
44.根据权利要求43的物质组合物，其中RF选自C6F13(CH2)2和C10F21(CH2)2，RH选自C4H9、C8H17、C12H25和C16H33，M为Na+。
45.根据权利要求43的物质组合物，其中二氧化碳为超临界二氧化碳。
46.根据权利要求43的物质组合物，其中二氧化碳为液态二氧化碳。
47.根据权利要求43的物质组合物，其中所述表面活性剂以表面活性剂重量计的约1％-约10％的量存在于所述物质组合物中。
48.根据权利要求43的物质组合物，还含有至少一种另外的组分，其选自聚合物改性剂、流变学改性剂、增塑剂、抗菌剂、阻燃剂、粘度降低改性剂、助溶剂和助表面活性剂。
49.根据权利要求43的物质组合物，其中所述物质组合物含有水。
50.一种含有如权利要求49定义的物质组合物的反胶束。
51.根据权利要求50的反胶束，其中水以表面活性剂重量计的约0％-约200％的量存在。
52.一种物质组合物，其含有(1)至少一种包含至少一个磷酸酯基的阳离子表面活性剂，和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于溶剂中。
53.根据权利要求52的物质组合物，其中所述阳离子表面活性剂选自 和 其中R选自CnH2n+1，其中n为1-24和CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24，X为选自如下基团的反阴离子卤素、triflate和
54.根据权利要求52的物质组合物，其中二氧化碳为超临界二氧化碳。
55.根据权利要求52的物质组合物，其中二氧化碳为液态二氧化碳。
56.根据权利要求52的物质组合物，其中所述表面活性剂以表面活性剂重量计的约1％-约10％的量存在于所述物质组合物中。
57.根据权利要求52的物质组合物，还含有至少一种另外的组分，其选自聚合物改性剂、流变学改性剂、增塑剂、抗菌剂、阻燃剂、粘度降低改性剂、助溶剂和助表面活性剂。
58.根据权利要求52的物质组合物，其中所述物质组合物含有水。
59.一种含有如权利要求58定义的物质组合物的反胶束。
60.根据权利要求59的反胶束，其中水以表面活性剂重量计的约0％-约200％的量存在。
61.一种物质组合物，其含有(1)至少一种包含至少一个磷酸酯基的表面活性剂，和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于溶剂中，其中，所述至少一种表面活性剂包含一个或多个连接到磷酸酯基上的吗啉单元。
62.根据权利要求61的物质组合物，其中所述表面活性剂选自 和 其中m和n独立地进行选择，m为1-24，n为1-24，x为1-24，M选自K+、Na+和NH4+，R为CpH2p+1，其中p为1-24，RF为CnF2n+1，其中n为1-24，RH或者是(1)CnH2n+1，其中n为1-24，或者是(2)CnF2n+1(CH2)m，其中n为1-24，m为1-24。
63.根据权利要求61的物质组合物，其中二氧化碳为超临界二氧化碳。
64.根据权利要求61的物质组合物，其中二氧化碳为液态二氧化碳。
65.根据权利要求61的物质组合物，其中所述表面活性剂以表面活性剂重量计的约1％-约10％的量存在于所述物质组合物中。
66.根据权利要求61的物质组合物，还含有至少一种另外的组分，其选自聚合物改性剂、流变学改性剂、增塑剂、抗菌剂、阻燃剂、粘度降低改性剂、助溶剂和助表面活性剂。
67.根据权利要求61的物质组合物，其中所述物质组合物含有水。
68.一种含有如权利要求67定义的物质组合物的反胶束。
69.根据权利要求68的反胶束，其中水以表面活性剂重量计的约0％-约200％的量存在。
全文摘要
一种从第一物质组合物中除去水的方法，所述方法包括将含有水的第一物质组合物与含有如下物质的第二物质组合物接触(1)至少一种包含至少一个磷酸酯基的表面活性剂和(2)含有二氧化碳的溶剂，其中至少一部分表面活性剂可溶于所述溶剂中，这样使得至少一种表面活性剂从第一组合物中除去至少一部分水。
文档编号B01F17/14GK1466620SQ01816240
公开日2004年1月7日 申请日期2001年9月25日 优先权日2000年9月26日
发明者J·M·德西莫尼, J M 德西莫尼, J·S·凯佩尔, 凯佩尔 申请人:北卡罗来纳-查佩尔山大学, 北卡罗莱纳州立大学