CN102266737B - 油脂制备n-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的方法 - Google Patents
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Abstract
油酯制备N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的方法,属于有机化合物合成技术领域。本发明提供的合成N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的技术,以油脂代替酰氯合成N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂,利用油脂和氨基酸钠在催化剂条件下反应生成N-脂肪酰基氨基酸钠,具有产物表面活性优异、合成路线简单和不污染环境等优点,符合绿色化学原则。
Description
技术领域
本发明涉及N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的制备,具体地说是采用油酯的方法制备N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂,属于有机化合物合成技术领域。
背景技术
N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂由于增加了酰胺基团和氨基酸部分,与普通皂类表面活性剂相比,具有更加优良的抗硬水性、低刺激低毒性、柔和性、缓蚀防锈性、良好生物降解性和对人体较好的亲和性等,而且与其它表面活性剂配伍性、耐硬水性、亲和力、稳定性都较好的优点,可用于洗涤剂、医药、抗菌剂、废水处理和化妆品等领域。随着人们越来越关注表面活性剂产品的安全性、温和性以及对环境保护要求的提高,该类表面活性剂将越来越受到人们的重视,应用领域会越来越广泛,具有很好的研究价值和应用前景。
N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂,可通过脂肪酸及其衍生物与氨基酸钠进行缩合反应来合成。N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂合成,国内普遍采用脂肪酰氯的酰胺化路线。反应式如下:
此工艺因为酰氯水解生成的HCl需要处理,同时操作工艺比较复杂,原料PCl3对人体刺激性大存在环境污染问题,并且用脂肪酰氯作原料成本高,使该工艺生产的产品在应用方面受到了一定的限制。
例如,在实际生产过程中,首先酰氯的制备需要采用PCl3或SOCl2等对环境污染较大的物质,这就要求生产车间设备具有较高的耐酸性,同时在反应的第二步需要将脂肪酰氯缓慢加入氨基酸钠的溶液中,为保证反应能都顺利进行且不因酰氯水解产生较多的脂肪酸,需要在溶剂中加入少量有机溶剂,在不均相反应条件下减少酰氯的水解。由于第二步反应是放热反应,而温度升高加快了副反应酰氯的水解,因此需要控制反应温度在低于10℃的情况下进行反应,同时要控制反应温度还要控制酰氯的滴加速度,避免因加入过快造成增加副反应。而且反应在进行过程中溶液pH有明显的变化,过碱或过酸的环境都不利于产物的生产,因此还要调节pH值。以上条件增加了酰氯方法制备N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的难度。
发明内容
本发明的目的是以油脂和氨基酸钠为原料,制备N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂。本发明的N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的化学结构式如下:
式中:R1为C6~C22饱和或不饱和、直链或支链的脂肪酸的烷基,如月桂酸,肉豆蔻酸,棕榈酸,硬脂酸,油酸,亚油酸等的烷基;
R2为H或CH3;
R3为H、C1~C6的支链或直链烷基、带羟基的C1~C3的烷基、COOH;
n为1-5。
本发明的目的可通过如下的技术方案达到:
本发明的合成方法是利用油脂和氨基酸钠在催化剂条件下反应生成N-脂肪酰基氨基酸钠。合成路线如下:
本发明提供的油脂为椰子油、大豆油、花生油、蓖麻油、棕榈油或橄榄油等,催化剂由金属氧化物和载体组成,其中金属氧化物为钾、钠、镁、锶氧化物的单一或混合物,载体为4A沸石。
本发明提供的技术合成N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂,具有产物表面活性优异、合成路线简单和不污染环境等优点。本发明的合成技术克服了酰氯法中产生大量废酸需要处理、操作工艺复杂、原料PCl3刺激性大、存在环境污染等问题,符合绿色化学原则,是一种清洁生产工艺。
具体实施方式
在本发明的一个优选实施方案中,油酯与氨基酸钠的摩尔比为:1∶2.2~1∶6,优选1∶2.5~1∶4。
在本发明的一个优选实施方案中,反应温度为120~250℃,优选140~190℃。
在本发明的一个优选实施方案中,催化剂加入量为反应物总量的0.1-5wt%,优选0.3-2wt%。
在本发明的一个优选实施方案中,反应时间3~12小时,优选4~8小时。
实施例1:
在装有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的四口圆底烧瓶中加入0.1mol椰子油和0.37mol的甘氨酸钠,加入反应物的0.4wt%的氧化钾和4A沸石,充分搅拌后逐渐升温至140℃后,反应5小时后得到产品。
实施例2:
在装有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的四口圆底烧瓶中加入0.1mol花生油和0.4mol肌氨酸钠,加入反应物的0.3wt%的氧化钠和4A沸石,充分搅拌后逐渐升温至155℃后,反应5小时后得到产品。。
实施例3:
在装有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的四口圆底烧瓶中加入0.1mol棕榈油和0.43mol丙氨酸钠,加入反应物的0.3wt%的氧化钾和4A沸石,充分搅拌后逐渐升温至160℃后,反应5小时后得到产品。
实施例4:
在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的四口圆底烧瓶中加入0.1mol椰子油和0.4mol谷氨酸钠,加入反应物的0.3wt%的氧化钠和4A沸石,充分搅拌后逐渐升温至160℃后,反应7小时后得到产品。
实施例5:
在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的四口圆底烧瓶中加入0.1mol大豆油和0.3mol甘氨酸钠,加入反应物的0.6wt%的氧化钾和4A沸石,充分搅拌后逐渐升温至150℃后,反应7小时后得到产品。
实施例6:
在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的四口圆底烧瓶中加入0.1mol大豆油和0.3mol肌氨酸钠,加入反应物的0.3wt%的氧化镁和4A沸石,充分搅拌后逐渐升温至160℃后,反应6小时后得到产品。
Claims (6)
3.根据权利要求1所述的方法,其中,油脂与氨基酸钠的摩尔比为1:2.5~1:4。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,反应温度为140~190℃。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,催化剂加入量为反应物总量的0.3-2wt%。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,反应时间4~8小时。
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