壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOn)曾经是全球第二大用量的非离子型表面活性剂,具有非常优秀的乳化、增溶、润湿和洗涤等性能,原先在民用和工业清洗以及精细化工等领域中均有广泛应用。NPEOn的生物降解性差和环境毒性高等原因导致其在全球范围内被禁用或限用,所以开发NPEOn的绿色替代化学品已成为表面活性剂及相关应用行业亟待解决的难题。然而,目前的研究仍停留在利用已有表面活性剂品种的部分性能替代NPEOn尝试,仍旧缺乏结构和性能全方位的替代研究。本文通过分子设计,以苄氧片段替代酚氧片段,合成了一类分子结构与NPEOn高度相似的新型非离子表面活性剂十二烷基苄基聚氧乙烯醚(DBEOn),并研究了其构效关系。进一步与NPEOn比较,考察DBEOn是否具有优良的生物降解性,是否保持甚至优于NPEOn优秀的表面活性和应用性能。为了结构鉴定和构效关系研究,本文以正十二烷基苯(DB)经氯甲基化反应及威廉森醚化反应制备了烷基和乙氧基(EO)数均为单分布的正十二烷基苄基聚氧乙烯醚(DBEOn)。DB首先经过氯甲基化反应得到正十二烷基苄氯(DBCl),DBCl经过多步交替的基团活化和威廉森醚化反应得到不同EO数的DBEOn(n分别为2,4,6,8,10和12)。测定了DBEOn系列的表面活性以及应用性能并研究其构效关系,同时检测了DBEOn系列中代表性品种DBEO8的初级生物降解性。生物降解实验结果表明,DBEO8第七天的初级生物降解度接近100%,彻底克服了NPEOn不易生物降解的弊端。实验结果还表明,随着n增加,DBEOn的浊点(CP)升高,临界胶束浓度(cmc)增大,cmc/c20减小,饱和吸附量(Γm)增大,饱和吸附面积(Am)减小,增溶、乳化和润湿性能均降低。将DBEOn系列与NPEOn系列中代表性品种TX-10比较,DBEO8与TX-10具有相近的CP和cmc,但具有更好对苯的增溶性能,及其对非极性油,极性油脂以及硅油更优秀的乳化性能,因此DBEO8有望在许多应用领域成为TX-10的环境友好型有效替代品。为了探索工业化生产可行性,本文以工业直链十二烷基苯(LB)经氯甲基化反应、水解反应及乙氧基化反应制备了烷基和EO数均为多分布的直链十二烷基苄基聚氧乙烯醚(LBEOn)。LB首先经过氯甲基化反应得到直链十二烷基苄氯(LBCl),LBCl经过两步法水解反应得到直链十二烷基苄醇(LBA),LBA再与环氧乙烷进行乙氧基化反应得到LBEO9。测试了LBEO9的表面活性以及应用性能并与TX-10比较,实验结果表明LBEO9的浊点较低,cmc和Πcmc较小,γcmc、cmc/c20和Am较大,对苯的增溶性能更佳,对非极性油和极性油脂的乳化性能更好,对硅油的乳化性能略差。与DBEOn系列相比,LBEO9与TX-10的浊点、γcmc、Πcmc、Am、增溶、乳化、润湿等性能更接近,更具有替代TX-10的潜能。为了简化水解工艺,本文又探索了DBCl分别在碱性和酸性条件下的一步法水解反应,采用混合溶剂法、超声-微波辅助法、乳液法、水热法、相转移催化法等多种方法对DBCl的碱性法水解反应进行初步尝试。在此基础上将相转移催化与水热条件耦合获得了成功,优化的工艺条件为:相转移催化剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)的摩尔分数为5.6%,在130℃下碱性水热反应16 h,正十二烷基苄醇(DBA)的产率达到93.6%。水热辅助相转移催化条件使DBCl的一步法水解反应获得成功的原因在于相转移催化剂1227的分子结构单元与反应原料和产物的结构相近,提高了相转移催化剂对原料DBCl和产物DBA的亲和力,因而使得DBCl的碱性水解反应得以进行并有很高的水解选择性而不生成副产物苄醚;水热条件又有利于进一步加大DBCl与水的相溶度,进而提高了水解反应的产率。