CN102093240A - 一种脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，它以脂肪酸和单乙醇胺为原料，所述脂肪酸与单乙醇胺的摩尔比可为1∶1.05-1.30，其特征在于它包括以下步骤：A)酰胺化反应，在氮气环境下，在脂肪酸中，缓慢滴加的原料总量的44-77％单乙醇胺，在130-160℃的反应条件下反应，取样测酸值小于2(mgKOH/g)时停止反应，生成酰胺酯；B)酰胺酯胺解反应，在步骤A得到的酰胺酯中加入余下的单乙醇胺，在氢氧化钾催化剂存在下，温度为70-90℃的反应条件下反应1-3小时，得到脂肪酸单乙醇酰胺。本发明与现有技术相比，具有制得产物纯度高、产品质量质量稳定等特点，且环境友好、工艺简单。

Description

一种脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法

技术领域

本发明涉及一种脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，属有机化学中非离子表面活性剂酰胺类化合物的合成技术领域。

背景技术

脂肪酸单乙醇酰胺作为一种油溶性非离子表面活性剂，与其他表面活性剂的不同之处在于没有浊点，具有很好的化学稳定性、优异的分散、增溶、乳化、增稠及润滑等作用，在液体洗涤剂中具有良好的协同增稠作用和泡沫稳定作用，且微生物降解率可达98％以上。脂肪酸乙醇酰胺包括单乙醇酰胺和二乙醇酰胺，后者产量较大。刘有才.二乙醇酰胺的毒性及其代用品[J].日用化学品科学，1999(1)∶30-31.研究表明含有少量二乙醇胺的脂肪酸二乙醇酰胺对鼠类有明显的致癌作用，脂肪酸单乙醇酰胺有望成为其代用品。脂肪酸单乙醇酰胺又是性能优良的某些表面活性剂的中间体，如合成脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸单酯磺酸钠、脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚琥珀酸磺酸钠、脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯磷酸酯。US 4523991报道脂肪酸单乙醇酰胺还可用以合成甜菜碱型和咪哇琳型两性表面活性剂。

传统合成脂肪酸单乙醇酰胺的方法有两种：一是将脂肪酸先制成甲酯，而后用单乙醇胺进行胺解得单乙醇酰胺。该法产品纯度高，但工艺流程相对复杂，反应过程中需用甲醇，劳动保护和防火、防爆条件要求苛刻；二是直接用脂肪酸与单乙醇胺反应制得醇酰胺，其优点是工艺简单，但除生成单乙醇酰胺外，还会产生较多的副产物，如氨基酯、酰胺酯等。酰胺酯在碱性催化剂作用下，可被醇胺较快地胺解成醇酰胺，而氨基酯则很难胺解成醇酰胺。

发明内容

针对上述情况，本发明拟解决的问题是提供一种高品质的脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，其具有工艺简单、环保、操作方便等优点。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，它以脂肪酸和单乙醇胺为原料，所述脂肪酸与单乙醇胺的摩尔比可为1∶1.05-1.30，其特征在于它包括以下步骤：

A)酰胺化反应，在氮气环境下，在反应总量的脂肪酸中，采用缓慢匀速滴加的方式加入单乙醇胺，所述单乙醇胺加入质量为单乙醇胺原料总量的44-77％；使单乙醇胺与过量的脂肪酸在温度为130-160℃的反应条件下反应，反应分水过程中间隔一定时间取样测酸值小于2(mgKOH/g)时停止反应，其时间一般为3-6小时，生成酰胺酯；

B)酰胺酯胺解反应，在步骤A得到的酰胺酯中加入余下的单乙醇胺，在氢氧化钾催化剂存在下，温度为70-90℃的反应条件下反应1-3小时，得到脂肪酸单乙醇酰胺。

所述步骤B中，固体催化剂氢氧化钾的加入量为脂肪酸和单乙醇胺总质量的0.1-1.0％。

所述脂肪酸是饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸。所述饱和脂肪酸可以是硬脂酸或月桂酸或肉豆蔻酸或棕榈酸或辛酸或癸酸。不饱和脂肪酸可以是油酸。

本发明与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：

一是步骤A中，采用缓慢匀速滴加的方式加入单乙醇胺(一般通过蠕动泵匀速恒压滴加)，使单乙醇胺与过量的脂肪酸反应生成酰胺酯；步骤B在碱催化下，加入单乙醇胺使酰胺酯胺解成油酸单乙醇酰胺，使制得的脂肪酸单乙醇酰胺比传统工艺制得产物纯度高，产品质量及性能得到显著增强。

二是利用氢氧化钾作催化剂合成脂肪酸单乙醇酰胺，能显著加快胺解反应。若不加碱反应，达到相同酰胺含量需延长至10-14小时，改用其它碱催化剂如甲醇钠也比氢氧化钾胺解时间相对较长。

三是本发明在酰胺化及胺解二步反应中都是在氮气气氛下进行，从而减少了脂肪酸及产物在反应过程中氧化，使得产品的色泽变浅，产品质量提高。

综上所述，本发明脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法具有产品质量稳定、环境友好、工艺简单等优点。

具体实施方式

本发明的脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，以市售脂肪酸(工业级，国产)和单乙醇胺(工业级，美国进口)为原料。第一步在氮气环境下，采用缓慢匀速滴加单乙醇胺方式，先使单乙醇胺与过量的脂肪酸反应生成酰胺酯。第二步在氢氧化钾催化剂作用下，加入单乙醇胺使酰胺酯胺解成单乙醇酰胺，尽量减少氨基酯的生成，最终制得脂肪酸单乙醇酰胺。其色泽为白色至黄色蜡状固体，化学结构式为RCONHCH2CH2OH。

前一段落中，缓慢匀速滴加单乙醇胺方式中缓慢可以用如下方式限定：如设定参加反应的脂肪酸为质量为650克，则A步骤中的单乙醇胺的加入速度为不大于每10分钟6.5克

所述的脂酸酸可为饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸，包括油酸、硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、辛酸、癸酸等。

所述脂肪酸与单乙醇胺的摩尔比可为1∶1.05-1.30。

所述的碱性催化剂为市售氢氧化钾，其加入量为脂肪酸和单乙醇胺总质量的0.1-1.0％。

所述酰胺化反应的反应温度为130-160℃。

所述酰胺化反应单乙醇胺采用恒压蠕动泵匀速恒压滴加方式。

所述酰胺化反应的反应时间可为3-6小时。

所述酰胺酯胺解反应的反应温度为70-90℃。

所述酰胺酯胺解反应的反应时间可为1.0-3.0小时。

实施例1

在装有回流冷凝器、分水器、搅拌器、温度计、恒压滴加装置的1000mL四口烧瓶中，固定总投料油酸与单乙醇胺摩尔比为1∶1.05。加入650份油酸，通氮气，搅拌升温至150℃，开始用恒压蠕动泵匀速滴加90份单乙醇胺(酸醇摩尔比1∶0.65)，在160℃下回流反应。反应过程中间隔一定时间取样测酸值，当酸值小于2mgKOH/g(约5小时时)停止反应。降温至低于80℃，加入剩余的55份单乙醇胺和1.2份的氢氧化钾(氢氧化钾的质量为脂肪酸和单乙醇胺总质量的0.1％)，进行胺解化反应。搅拌在氮气条件下，保持在70℃温度下反应，反应物的胺值不再改变，其胺值通过盐酸标准溶液滴定而检测(反应时间约1小时)。所得油酸单乙醇酰胺720份，收率为94.3％，在室温下为白色至黄色蜡状固体，用红外光谱分析法测定最终产物的酰胺含量为96.8％。

实施例2

在装有回流冷凝器、分水器、搅拌器、温度计、恒压滴加装置的1000mL四口烧瓶中，固定总投料油酸与单乙醇胺摩尔比为1∶1.2。加入650份油酸，通氮气，搅拌升温至150℃，开始用恒压蠕动泵匀速滴加110份单乙醇胺(酸醇摩尔比1∶0.80)，在150-160℃回流反应。反应分水过程中间隔一定时间取样测酸值小于2(mgKOH/g)时停止(反应约3小时)。降温至低于75℃，加入剩余的56份单乙醇胺和4份的氢氧化钾(氢氧化钾的质量为脂肪酸和单乙醇胺总质量的0.5％)，进行胺解化反应。搅拌在氮气条件下，保持在80℃温度下反应至反应物的胺值不再改变为终点(2小时)，胺值通过盐酸标准溶液滴定而检测。所得油酸单乙醇酰胺770份，收率为93.9％，在室温下为白色至黄色蜡状固体，用红外光谱分析法测定最终产物的酰胺含量为94.2％。

实施例3

在装有回流冷凝器、分水器、搅拌器、温度计、恒压滴加装置的1000mL四口烧瓶中，固定总投料油酸与单乙醇胺摩尔比为1∶1.3。加入650份油酸，通氮气，搅拌升温至145℃，开始用恒压蠕动泵匀速滴加138份单乙醇胺(酸醇摩尔比1∶1)，在160℃回流反应分水过程中间隔一定时间取样测酸值小于2(mgKOH/g)时停止反应。反应约3.5小时。降温至低于75℃，加入剩余的42份单乙醇胺和8份的氢氧化钾(氢氧化钾的质量为脂肪酸和单乙醇胺总质量的1.0％)，进行胺解化反应。搅拌在氮气条件下，保持在90℃温度下反应至反应物的胺值不再改变为终点(反应时间约3小时)，胺值通过盐酸标准溶液滴定而检测。所得油酸单乙醇酰胺772份，收率为93.0％，在室温下为白色至黄色蜡状固体，用红外光谱分析法测定最终产物的酰胺含量为93.7％。

实施例4

在装有回流冷凝器、分水器、搅拌器、温度计、恒压滴加装置的1000mL四口烧瓶中，固定总投料月桂酸与单乙醇胺摩尔比为1∶1.1。加入650份月桂酸，通氮气，搅拌升温至130℃，开始用恒压蠕动泵匀速滴加117份单乙醇胺(酸醇摩尔比1∶0.60)，在130℃回流反应3，反应分水过程中间隔一定时间取样测酸值小于2(mgKOH/g)时停止反应。(反应约4.5小时)。降温至低于70℃，加入剩余的98份单乙醇胺和3份的氢氧化钾(氢氧化钾的质量为脂肪酸和单乙醇胺总质量的0.3％)，进行胺解化反应。搅拌在氮气条件下，保持在85℃温度下反应至反应物的胺值不再改变为终点(反应约2.5小时)，胺值通过盐酸标准溶液滴定而检测。所得油酸单乙醇酰胺801份，收率为92.8％，用红外光谱分析法测定最终产物的酰胺含量为95.3％。

实施例5

在装有回流冷凝器、分水器、搅拌器、温度计、恒压滴加装置的1000mL四口烧瓶中，固定总投料硬酯酸与单乙醇胺摩尔比为1∶1.15。加入650份硬脂酸，通氮气，搅拌升温至145℃开始用恒压蠕动泵匀速滴加9669份单乙醇胺(酸醇摩尔比1∶0.50)，在150℃回流反应，反应分水过程中间隔一定时间取样测酸值小于2(mgKOH/g)时停止反应(反应时间约5.5小时)。降温至小于85℃加入剩余的88份单乙醇胺和5份(0.6％)的氢氧化钾进行胺解化反应，搅拌在氮气条件下，保持在90℃温度下反应2.0-2.5小时至反应物的胺值不再改变为终点，胺值通过盐酸标准溶液滴定而检测。所得油酸单乙醇酰胺756份，收率为93.8％，用红外光谱分析法测定最终产物的酰胺含量为95.9％。

这里需要补充的是，上述实施例中，脂肪酸还可以采用肉豆蔻酸或棕榈酸或辛酸或癸酸，为节约篇幅，不再一一列举。

Claims (5)

1.一种脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，它以脂肪酸和单乙醇胺为原料，所述脂肪酸与单乙醇胺的摩尔比可为1∶1.05-1.30，其特征在于它包括以下步骤：

A)酰胺化反应，在氮气环境下，在反应总量的脂肪酸中，采用匀速滴加的方式加入单乙醇胺，所述单乙醇胺加入质量为单乙醇胺原料总量的44-77％；使单乙醇胺与过量的脂肪酸在温度为130-160℃的反应条件下反应3-6小时，生成酰胺酯；

B)酰胺酯胺解反应，在步骤A得到的酰胺酯中加入余下的单乙醇胺，在氢氧化钾催化剂存在下，温度为70-90℃的反应条件下反应1-3小时，得到脂肪酸单乙醇酰胺。

2.根据权利要求1所述的脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，其特征在于所述步骤B中，固体催化剂氢氧化钾的加入量为脂肪酸和单乙醇胺总质量的0.1-1.0％。

3.根据权利要求1或2所述的脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，其特征在于所述脂肪酸是饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸。

4.根据权利要求3所述的脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，其特征在于所述饱和脂肪酸是硬脂酸或月桂酸或肉豆蔻酸或棕榈酸或辛酸或癸酸。

5.根据权利要求3所述的脂肪酸单乙醇酰胺的合成方法，其特征在于所述不饱和脂肪酸是油酸。