CN102643313B - 异构仲醇烷基糖苷及其合成方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精细化工表面活性剂技术领域，烷基糖苷的合成方法主要采用转糖苷法，是利用低碳醇与高碳醇交换来合成需要的烷基糖苷，在最终的产品中含有丁苷，会导致产品的纯度和表面活性大大降低，并使产品产生异味。本发明的目的是提供一种异构仲醇烷基糖苷，是以异构仲醇、葡萄糖为原料，在酸性催化剂催化下，无水葡萄糖与异构仲醇形成缩醛即生成异构仲醇烷基糖苷，本发明的方法降低了原料成本，工艺流程更为简洁，副反应少、能耗小，产品活性物含量高。本发明还提供了根据上述异构仲醇烷基糖苷的合成方法与应用。本发明与相同碳数的烷基糖苷相比，具有润湿性强，增溶效果好，无异味，表面活性高，分散去污能力强，抗硬水等优点。
Description
技术领域
本发明属于精细化工表面活性剂技术领域，具体涉及一种异构仲醇烷基糖苷及其合成方法与应用。
背景技术
烷基糖苷是一类新型的非离子表面活性剂，由于其表面张力低，泡沫丰富，去污力强，产品无毒，对皮肤无刺激，因此它主要用于洗涤剂，化妆品个人护理等行业，但是传统的烷基糖苷尽管它具有较好的去污能力，但是由于其泡沫量大和润湿性不够强等问题，不能应用在某些洗涤，工业加工乳化剂或助剂类等领域。烷基糖苷是可再生资源淀粉的衍生物葡萄糖和脂肪醇为原料进行合成的，由于其生物降解迅速彻底、无毒无刺激符合现代社会“绿色”、“环保”的时代发展潮流，加之优良的表面活剂的性能，因此它被行业称为“世界级”表面活性剂品种。国内现已开始规模化生产。
目前国内合成的烷基糖苷主要采用转糖苷法，例如扬州晨化科技集团。专利号为CN95116215.2，公开号为CN1128268，发明名称为“烷基低聚糖苷的制备方法”公开了转糖苷工艺合成烷基糖苷的方法，转糖苷合成烷基糖苷的工艺是利用低碳醇与高碳醇交换来合成需要的烷基糖苷，所以会导致在最终的产品中含有低碳醇的糖苷，通常是丁苷，而丁苷的存在会导致产品的纯度和表面活性降低，同时会使产品产生异味。
本发明是用一种简单的方法，利用一种特殊的原料仲醇基团来作为烷基糖苷的亲油基，用其特有的性质来填补传统的烷基糖苷不能应用的领域同时也解决了产品中含有丁苷影响表面活性的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种异构仲醇烷基糖苷，本发明的另一目的是提供异构仲醇烷基糖苷的合成方法，本发明的第三目的是提供异构仲醇烷基糖苷在制备表面活性剂中的应用。
本发明人在长期的非离子表面活性剂研究中，设想制备一种异构仲醇烷基糖苷，由于其特殊的异构仲醇结构作为亲油基，将使之具有良好的低泡性能和耐碱性。与直链脂肪伯醇相比，由于其异构仲醇基团的亲油基结构，使之在表面张力、润湿、临界胶束浓度等物化性能上优于直链醇烷基糖苷。而通常工业生产中对清洗剂的要求是在强碱的环境下要有良好润湿性，低泡性、去污能力强等性能，这些特殊的性能将是异构仲醇烷基糖苷所具有的。
本发明的技术方案主要是：将无水葡糖或一水葡萄糖与异构仲醇按照一定的摩尔比投入到反应釜中，同时加入一定量的酸性催化剂，在搅拌器搅拌下抽真空升温，反应一定的时间得到粗产品烷基糖苷，用NaOH水溶液进行中和使得混合液的pH＞7。然后转移至脱醇装置，在一定压力下脱醇，当气相温度下降至室温时得到深黄色固体，用去离子水溶解，配制烷基糖苷51.0％的溶液，加入一定量的H2O2、氧化镁进行漂色，即得到产品。
本发明提供了一种异构仲醇烷基糖苷的合成方法，该方法以异构仲醇、无水葡糖或一水葡萄糖为原料，在酸性催化剂存在下无水葡糖或一水葡萄糖与异构仲醇形成缩醛即生成异构仲醇烷基糖苷，所述的酸性催化剂为十二烷基苯磺酸(LAS)与对甲苯磺酸(p-TSA)的混合物，其质量比为：LAS∶p-TSA＝1∶9～9∶1
所述的异构仲醇为异构仲辛醇、异构仲壬醇、异构仲癸醇、异构仲十一醇、异构仲十二醇、异构仲十三醇，异构仲十六醇等，且所述的异构仲醇的构型为S型，R型或S，R混合型。
所述的异构仲醇与无水葡糖或一水葡萄糖的摩尔比为：1∶3～6；
所述的酸性催化剂与无水葡糖或一水葡萄糖的质量比：1∶40～200；
所述的葡萄糖为≤100目的无水葡糖或一水葡萄糖。
所述的反应时间为4～8小时，当产物的残糖小于0.3％时结束反应。
所述的反应残压为不小于30mmHg。
所述的方法，无水葡糖或一水葡萄糖与异构仲醇按照1∶3～6的摩尔比投入到反应釜中，同时加入酸性催化剂，在搅拌器搅拌下抽真空、升温至110～130℃，经过4～8小时的反应时间得到粗产品异构仲醇烷基糖苷，然后用NaOH水溶液进行中和使得混合液的pH＞7。
粗产品异构仲醇烷基糖苷转移至脱醇装置，在反应压力为小于3mmHg，温度为150-180℃下脱醇，当气相温度下降至室温时得到深黄色固体，用去离子水溶解异构仲醇烷基糖苷，配制成51.0％的溶液，加入一定量的H2O2、氧化镁进行漂色，即得到产品。
所述的漂色过程中加入H2O2的量为烷基糖苷溶液质量的1～5％。
所述的漂色过程中加入氧化镁的量为烷基糖苷溶液质量的100～300ppm。
脱醇温度为150-180℃时，当气相温度降低至室温时脱醇结束。
反应式如下：
其中R1，R2代表直链或含有异构的烷基，含有的C数为3～14.
用直接法合成异构仲醇烷基糖苷，具有以下优点：工艺流程更为简洁，副反应少、能耗小等。因此直接苷化法合成异构仲醇烷基糖苷技术附加值高，产品活性物含量高。
本发明提供了根据上述方法合成的异构仲醇烷基糖苷。
本发明的异构仲醇烷基糖苷与传统的直链烷基糖苷相比，因为其特有的仲醇基团做亲油基，可以使得产品具有出色的乳化能力同时低泡沫，与相同碳数的烷基糖苷相比，具有润湿性强，增溶效果好，无异味，表面活性高，分散去污能力强，抗硬水等优点。
本发明还提供了上述的异构仲醇烷基糖苷在制备表面活性剂中的应用。
本发明合成的异构仲醇烷基糖苷在较宽的pH范围内化学稳定性好。可用于啤酒瓶清洗，纺织助剂，食品设备，钢板清洗等行业。发展前景十分广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的应用范围。
实例1：异构仲辛醇烷基糖苷
常压下，在装有搅拌器，温度计，干燥脱水装置的反应釜中加入1.30摩尔的异构仲辛醇，0.32摩尔无水葡萄糖，在搅拌下加入0.57克的十二烷基苯磺酸与对甲苯磺酸的复合催化剂，加热混合物并且抽真空至残压40mmHg，在115℃下回流4h，待反应混合物由悬浮状变澄清或淡黄色液体时停止反应，测残糖为0.25％，加入NaOH(32％)中和至pH为7.5，然后将混合液转移至蒸馏装置脱醇，将压力调至残压为3mmHg，开始升温至150℃左右，保持30分钟后待气相温度降低至20℃时脱醇结束，得到深黄色固体，测残醇为0.3％，加去离子水溶解，配制成含有异构仲辛醇烷基糖苷51％的溶液，加入相对于烷基糖苷溶液质量200ppm的氧化镁和相对于烷基糖苷溶液质量比为1.5％的双氧水进行漂色，即得到淡黄色的异构仲辛醇烷基糖苷。
实例2：异构仲癸醇烷基糖苷
常压下，在装有搅拌器，温度计，干燥脱水装置的反应釜中加入1.34摩尔的异构仲癸醇，0.33摩尔无水葡萄糖，在搅拌下加入0.6克的十二烷基苯磺酸与对甲苯磺酸的复合催化剂，加热混合物并且抽真空至残压30mmHg，在115℃的温度下回流5h，待反应混合物由悬浮状变澄清或者淡黄色液体时停止反应，测残糖为0.2％，加入NaOH(32％)中和至pH为8，然后将混合液转移至蒸馏装置脱醇，将压力调至残压为3mmHg，开始升温至170℃左右30分钟后待气相温度降低至20℃时脱醇结束，测残醇为0.4，得到深黄色固体，加去离子水溶解，配制成含有异构仲癸醇烷基糖苷51.0％的溶液，加入相对于烷基糖苷溶液质量150ppm的氧化镁和相对于烷基糖苷溶液质量为2.5％的双氧水进行漂色，即得到淡黄色的异构仲癸醇烷基糖苷。
实例3：实施例1和2合成的异构仲醇烷基糖苷的性能实验
制备与实施例1和2相同碳数的直链烷基糖苷，反应过程如下：
上式中R表示C8-18烷基，G代表糖单元数，n表示的是每个烷基上结合的糖单元数或称为平均聚合度。
表面张力(mN/m)，实验方法参见GB/T 22237-2008
粘度(40℃)，实验方法参见GB/15357-94(通常测量温度为20℃，当粘度大于10000mPa·s时，测量温度应升至40℃)
泡沫力(mm)30s，3min，5min，实验方法参见GB/T 7462-94
异构仲辛醇烷基糖苷与直链辛醇烷基糖苷性能对比结果详见表1，异构仲癸醇烷基糖苷与直链癸醇烷基糖苷性能对比结果详见表2。
表1：异构仲辛醇烷基糖苷与直链辛醇烷基糖苷性能对比
表2异构仲癸醇烷基糖苷与直链癸醇烷基糖苷性能对比
由表1和表2可见，与相同碳数的直链烷基糖苷相比，本发明的异构仲醇烷基糖苷具有表面张力低，流动性好，低泡等优点。
Claims (4)
1.一种异构仲辛醇烷基糖苷，其特征在于，该异构仲辛醇烷基糖苷是用以下方法合成的：
常压下，在装有搅拌器，温度计，干燥脱水装置的反应釜中加入1.30摩尔的异构仲辛醇，0.32摩尔无水葡萄糖，在搅拌下加入0.57克的十二烷基苯磺酸与对甲苯磺酸的复合催化剂，加热混合物并且抽真空至残压40mmHg，在115℃下回流4h，待反应混合物由悬浮状变澄清或淡黄色液体时停止反应，测残糖为0.25％，加入32％的NaOH中和至pH为7.5,然后将混合液转移至蒸馏装置脱醇，将压力调至残压为3mmHg，开始升温至150℃左右，保持30分钟后待气相温度降低至20℃时脱醇结束，得到深黄色固体，测残醇为0.3％，加去离子水溶解，配制成含有异构仲辛醇烷基糖苷51％的溶液，加入相对于烷基糖苷溶液质量200ppm的氧化镁和相对于烷基糖苷溶液质量比为1.5％的双氧水进行漂色，即得到淡黄色的异构仲辛醇烷基糖苷。
2.一种异构仲癸醇烷基糖苷，其特征在于，该异构仲癸醇烷基糖苷是用以下方法合成的：
常压下，在装有搅拌器，温度计，干燥脱水装置的反应釜中加入1.34摩尔的异构仲癸醇，0.33摩尔无水葡萄糖，在搅拌下加入0.6克的十二烷基苯磺酸与对甲苯磺酸的复合催化剂，加热混合物并且抽真空至残压30mmHg，在115℃的温度下回流5h，待反应混合物由悬浮状变澄清或者淡黄色液体时停止反应，测残糖为0.2％，加入32％的NaOH中和至pH为8，然后将混合液转移至蒸馏装置脱醇，将压力调至残压为3mmHg，开始升温至170℃左右30分钟后待气相温度降低至20℃时脱醇结束，测残醇为0.4，得到深黄色固体，加去离子水溶解，配制成含有异构仲癸醇烷基糖苷51.0％的溶液，加入相对于烷基糖苷溶液质量150ppm的氧化镁和相对于烷基糖苷溶液质量为2.5％的双氧水进行漂色，即得到淡黄色的异构仲癸醇烷基糖苷。
3.一种如权利要求1所述的异构仲辛醇烷基糖苷在制备表面活性剂中的应用。
4.一种如权利要求2所述的异构仲癸醇烷基糖苷在制备表面活性剂中的应用。
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