摘要：以八氟戊醇（HCF2CF2CF2CF2CH2OH）和2,3-二溴丙醇为原料，设计并合成了甘油醚类氟碳表面活性剂（2,3-双八氟戊烷基甘油醚-1-硫酸酯钠，BOFPGS），通过FTIR、NMR以及MS等对中间产物（2,3-双八氟戊烷基-1-丙醇）和最终产物（BOFPGS）进行了结构表征。对BOFPGS进行了表面张力测试，结果表明，BOFPGS的临界胶束浓度（CMC）为4.16×10-3mol/L，CMC对应的表面张力为22.70 mN/m。将不同浓度的BOFPGS水溶液和相同体积的液体石蜡乳化后，析水率随着时间延长而增大，乳液在乳化30 min时趋于稳定。BOFPGS浓度低至0.8×10-3 mol/L时，其仍具有较好的乳化性能。利用噻唑蓝（MTT）法对该表面活性剂的细胞毒性进行测试，结果表明，BOFPGS在8.04×10-6 1.60×10-4 mol/L内无明显细胞毒性。

氟碳表面活性剂具有高的表面活性、热稳定性、化学稳定性以及独特的疏水疏油性，被广泛应用于含氟聚合物生产、电镀、石油、消防、纺织等各个领域。其中，典型代表为全氟辛酸及全氟辛烷磺酸（PFOA/PFOS）。研究表明，这种碳氟链长度为7~9个C原子的表面活性剂在自然界中不可降解，易在生物体内累积，并具有明显的细胞毒性，其危害远超有机氯农药。

为了消除其对环境的危害，开发可替代碳氟链长度为7~9个C原子（C79）的绿色可降解氟碳表面活性剂一直是有机氟化工研究的热点。

目前，开发替代C79表面活性剂的思路主要为缩短氟碳链的长度或将N、O等杂原子等引入氟碳链。但研究发现，碳氟化合物的表面活性随氟碳链缩短迅速下降，虽然通过在化合物中引入多个短碳氟链也能有效提高其表面活性，但全碳氟链难于降解对环境仍具有潜在危害。由于全氟聚醚链能够自然降解且生物累积性弱，因此人们一直期望能以其替代碳氟链。但大量研究发现，这类物质的细胞毒性远大于全氟辛酸（PFOA）。因此，对于C79类碳氟表面活性替代品的开发仍是一个较为热门的研究领域。已有研究表明，当氟碳链的长度不超过4个C时，对环境的危害可忽略不计。八氟戊醇作为生产四氟丙醇的副产物，分子中含有4个—CF2—，其结构中的—CF2CH2—基团稳定性差，容易断裂，不会对环境带来危害。将其作为表面活性剂疏水链有望成为低毒、安全、能替代C79类碳氟表面活性剂。但前期研究发现，单个八氟戊醇链为疏水链的表面活性剂临界胶束浓度时的表面张力（γ）在24~29 mN/m，虽然具有一定的表面性能，但与典型碳氟表面活性剂（γ为19~24 mN/m）相比有较大差距，并且作者也未对此类表面活性剂的应用做具体研究，不能替代C79类表面活性剂。

针对以上难题，本文以八氟戊醇、2,3-二溴丙醇和氯磺酸为原料，经醚化和磺化两步反应合成了2,3-双八氟戊烷基甘油醚-1-硫酸酯钠（BOFPGS），通过醚键使两条八氟戊醇链与2,3-二溴丙醇连接，得到了与甘油醚类似的结构，研究了其表面张力、乳化性质以及细胞毒性，以期得到一种高表面活性、无毒且有一定应用价值的氟碳表面活性剂。

1实验部分

1.1试剂与仪器

八氟戊醇（质量分数99.5%），中昊晨光化工研究院有限公司；2,3-二溴丙醇、甲苯、四丁基溴化铵、吡啶、二氯甲烷、氯磺酸、NaOH、液体石蜡，AR，国药集团化学试剂有限公司；3-（4,5-二甲基噻唑-2）-2,5-二苯基四氮唑溴盐（商品名噻唑蓝，MTT），AR，Sigma；人体皮肤成纤维细胞（HSF），AR，北京北纳保藏中心；胎牛血清，AR，美国Gibco Life Technologie公司；青霉素、链霉素，AR，Adamas。

Delta-8全自动高通量抖淫安卓，芬兰Kibron公司；Frontier Near/Mid-IR Std傅里叶变换红外光谱仪，美国PerkinElmer公司；Bruker DRX核磁共振波谱仪，美国Bruker公司；Agilent7890A液相质谱仪，美国Agilent公司；RCT BASIC加热磁力搅拌器、T25均质机，IKA仪器设备有限公司；M5酶标仪，美国Molecular Devices公司；杜尔贝科改良伊格尔培养基（DMEM培养基），美国Hyclone公司；MCO-15AC细胞培养箱，日本Sanyo公司。

1.2合成

2,3-二双氟戊烷基甘油醚-1-硫酸酯钠的合成路线如下所示。

1.2.1 2,3-双八氟戊烷基-1-丙醇的合成

在250 mL三口烧瓶中依次加入NaOH（2.3 g,0.0575 mol）、八氟戊醇（12.185 g,0.055 mol）、甲苯（50 mL）以及四丁基溴化铵（0.05 g,0.156 mmol），室温搅拌30 min后，将溶解于20 mL甲苯中的2,3-二溴丙醇（5.447 g,0.025 mol）通过恒压滴液漏斗缓慢滴加至三口烧瓶内。滴加完毕之后，将混合体系升温至73℃，匀速搅拌反应24 h，反应液冷却至室温，用150 mL蒸馏水洗涤3次，有机相用无水硫酸钠干燥24 h，过滤，旋蒸除去溶剂，得到淡黄色液体。经柱层析V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=20∶1分离得到无色透明液体中间产物（2,3-双八氟戊烷基-1-丙醇），收率71.51%。