CN103894105A - 一种n-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂及制造方法 - Google Patents

一种n-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂及制造方法 Download PDF

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廖能
张逸伟
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Abstract

本发明属于化工领域，具体公开了一种N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂及制造方法。本发明利用一种含羟基氨基酸或其盐类与长链脂肪酰卤化物在有机溶剂与水按一定比例组成的混合溶剂中以摩尔比为1：0.5～1：2、反应温度为0～50℃、控制pH值为6～14的条件下反应，并经调整pH值、回收溶剂提纯分离得到N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂。该类产品性质温和、水溶解性好、易降解、有很好的皮肤亲和性和一定的保湿型，是一类有广泛应用前景的环境友好型表面活性剂。

Description

一种N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂及制造方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，更明确地说本发明与利用一种含羟基氨基酸（如：苏氨酸、丝氨酸）或其盐类与长链脂肪酰卤化物反应得到的N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂制造方法及N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂有关。
背景技术
表面活性剂是一种与人类生活生产紧密相关的物质，世界上有大量使用。当前世界上表面活性剂行业有两个明显的发展趋势：一是从环境保护考虑，合成生态性能良好的产品；二是由于石油价格不断上涨及其资源危机，迫使人们寻找表面活性剂新的原料来源。氨基酸型表面活性剂就是属于以生物物质为基础的表面活性剂，对环境和生物体的安全性高。
氨基酸系表面活性剂是一种类蛋白质的温和表面活性剂。它除了具有表面活性剂的化、洗涤、分散、发泡、渗透、增溶和溶解等基本能外，其更重要的特性是低刺激性、低毒性、柔性、缓蚀防锈性、良好生物降解性和对人体较好亲和性等。由于氨基酸系表面活性剂自身所特有的优性能，迎合了人们的要求，故越来越引起人们的重视。它被广泛地应用于护肤品、洗面奶、洗液、泡泡浴、沐浴露、香波、护发素、面膜、洗涤和牙膏等日用化学品配方中，此外还用于食品添剂、农药、金属清洗加工、矿石浮选、石油二次采、丝绸染整、皮革处理、腐蚀抑制剂、润滑剂、饲料添加剂、发泡剂、纤维清洗剂、抗静电剂和防锈加剂等的配方中。
N-长链酰基氨基酸表面活性剂是使用目前成熟的发酵产品氨基酸和可持续发展的动植物油脂为基础原料合成出来的产品。该类表面活性剂在自然环境中容易被生物分解，容易在自然界中循环利用，原料也易得，不受石油产品控制，是一类绿色环保可持续发展的表面活性剂。从1949年Kester合成并研究N-长链酰基谷氨酸后，人类一直对该类表面活剂的研究保持着相当的热度。但研究集中在酸性氨基酸和甘氨酸、丙氨酸、肌氨酸这几类氨基酸的产品上。欧洲专利（EP0857717A1）提出了具有8～22个碳原子数的酰基的N-长链酰基酸性氨基酸及其盐的制造方法。该类氨基酸水溶解性有限，配伍性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提出了一种N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂及制造方法。该类氨基酸型表面活性剂性质温和、水溶解性好、易降解、有很好的皮肤亲和性，而且在保湿、与其他物质的相容性方面均有良好的表现，是一类有广泛应用前景的环境友好型表面活性剂。
本发明是通过以下的技术措施来实现的。一种N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂，以下通式所表达的N-长链酰基含羟基氨基酸及其金属盐、铵盐、有机胺盐，
式中，R1CO-为C8到C22饱和或不饱和脂肪酰，-NHCH(R2)COOH为含羟基的氨基酸，其盐为含但不仅限于钠盐、钾盐、钙盐、铵盐、三乙醇胺盐、三乙胺盐等金属盐、铵盐、有机胺盐,C8表示碳原子数为8，C22表示碳原子数为22。
上述N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂的制造方法如下所述：
（1）在带有搅拌、控温、pH计、滴加设备的反应设备中，加入含羟基氨基酸、混合溶剂，控制温度，搅拌，同时慢慢滴加脂肪酰卤和碱液，控制pH值使之反应得到N-长链酰基含羟基氨基酸。
（2）滴加完后继续搅拌并控制温度使之反应完全。
（3）反应结束后用酸调整pH值。
（4）蒸馏回收溶剂。
（5）向反应设备中注入水，分离产物。
（6）将分离出的产物在有机溶剂中盐化纯化得到产品。
在此，以（1）-（6）来表示这些反应步骤的先后次序。
所述的含羟基氨基酸与C8到C22的饱和或不饱和脂肪酰卤的摩尔比为1：0.5～1：2.
所述的溶剂为有机溶剂与水按一定比例组成的混合溶剂，其重量比例为1：99～99：1，优选重量比例为10：90～90：10，有机溶剂包含C1到C4的醇、丙酮、二氧六环、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮，C1表示碳原子数为1，C4表示碳原子数为4。
所述的反应温度为0～50℃，优选反应温度为0～30℃。
所述的控制的pH值为6～14，优选控制的pH值为7～13.
所述的控制pH值的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、乙酸钠、乙酸钾、氨水的水溶液。
所述的C8到C22的饱和或不饱和脂肪酰卤需要慢慢滴加，滴加反应时间为0.5-6小时，否则酰卤容易分解而造成收率下降。
反应结束后用硫酸、盐酸、磷酸调整pH值至0-5，然后再进行回收溶剂，回收时才不会产生大量泡沫。
回收溶剂后在水中进行分离，并将产物在乙醇、异丙醇、丁醇、石油醚、环己烷等有机溶剂中纯化得到目标产品。
本发明中，采用液相色谱进行分析检测产品纯度和杂质。本发明的N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂既有普通N-长链酰基氨基酸表面活性剂的各种特点，而且因为其氨基酸上含有羟基基团，使之跟皮肤有很好的亲和性，而且在保湿、与其他物质的相容性方面均有良好的表现。且制备方法简单、环保性好、所得的目标物质纯度高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，制备过程中各个原材料的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
在带有搅拌、温度计、pH计、滴液漏斗的1L五口烧瓶中，加入苏氨酸59.5g（0.5mol）、丙酮与水体积比2:3的混合溶剂200ml，控制温度在10℃，搅拌，同时慢慢滴加月桂酰氯109.4g（0.5mol）和30%氢氧化钠溶液，控制pH值=9，月桂酰氯1h滴加完，加完后保持10℃，搅拌反应4h，然后升温至25℃搅拌反应2h。
反应完后用浓盐酸调pH值=2，在水泵减压下45℃回收丙酮。
蒸完丙酮后，再加入100ml水，搅拌后静置，分出油相。
将油相加入200ml石油醚，搅拌1h，0℃静置1h，倾倒出溶液，旋蒸除溶剂得到125gN-月桂酰苏氨酸固体，液相检测N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂的纯度为91%。
实施例2
在带有搅拌、温度计、pH计、滴液漏斗的1L五口烧瓶中，加入苏氨酸59.5g（0.5mol）、丙酮与水体积比2:3的混合溶剂200ml，控制温度在10℃，搅拌，同时慢慢滴加硬脂酰氯151.5g（0.5mol）和30%氢氧化钠溶液，控制pH值=9，硬脂酰氯2h滴加完，加完后保持10℃，搅拌反应4h，然后升温至25℃搅拌反应2h。
反应完后用浓盐酸调pH值=2，在水泵减压下45℃回收丙酮。
蒸完丙酮后，再加入100ml水，搅拌后静置，分出半透明油相。
将油相加入300ml石油醚，搅拌1h，0℃静置1h，倾倒出溶液，旋蒸除溶剂得到165gN-月桂酰苏氨酸固体，液相检测N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂的纯度为93%。
实施例3
在带有搅拌、温度计、pH计、滴液漏斗的1L五口烧瓶中，加入苏氨酸59.5g（0.5mol）、异丙醇与水体积比1:1的混合溶剂200ml，控制温度在10℃，搅拌，同时慢慢滴加月桂酰氯109.4g（0.5mol）和30%氢氧化钠溶液，控制pH值=9，月桂酰氯1h滴加完，加完后保持10℃，搅拌反应4h，然后升温至25℃搅拌反应2h。
反应完后用浓盐酸调pH值=2，在水泵减压下45℃回收异丙醇。
蒸完异丙醇后，再加入100ml水，搅拌后静置，分出油相。
将油相加入200ml石油醚，搅拌1h，0℃静置1h，倾倒出溶液，旋蒸除溶剂得到116gN-月桂酰苏氨酸固体，液相检测N-长链酰基含羟基氨基酸表面活性剂的纯度为90%。

Claims (9)

1.一种含羟基氨基酸表面活性剂通式如下式：
Figure FDA0000481054740000011
式中，R1CO-为含月桂酰、椰油酰、棕榈酰、硬脂酰的C8到C22饱和或不饱和脂肪酰；-NHCH(R2)COOH为含羟基的氨基酸、丝氨酸、苏氨酸，其盐为钠盐、钾盐、钙盐、铵盐、三乙醇胺盐、三乙胺盐中的一种。
2.一种权利要求1所述的表面活性剂的制造方法，其特征在于：在含羟基氨基酸的反应液中，滴加C8到C22的饱和或不饱和脂肪酰卤，并用碱液控制反应液的pH值为6～14进行反应，反应结束后，调整pH值减压回收溶剂，在水中分离并用溶剂提纯得到含羟基氨基酸表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于：含羟基氨基酸与脂肪酰卤的摩尔比为1：0.5～1：2。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：反应液为羟基氨基酸溶于溶剂后的混合溶液，所述的溶剂是有机溶剂和水的混合物，有机溶剂与水的体积比例为10：90～90：10，有机溶剂是C1到C4的醇、聚合多元醇、丙酮、二氧六环、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述的反应温度为0～50℃。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述的控制pH值的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、乙酸钠、乙酸钾、氨水中的至少一种水溶液。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：所述脂肪酰卤滴加反应时间为0.5-6小时。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于：反应结束后用硫酸、盐酸、磷酸调整pH值至0-5，然后再回收溶剂。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：回收溶剂后在水中进行分离，并将产物在甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、石油醚、环己烷中的至少一种有机溶剂中纯化得到目标产品。
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