CN104193636A - 制备β-氨基丙酸两性表面活性剂的方法 - Google Patents

制备β-氨基丙酸两性表面活性剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明制备β-氨基丙酸两性表面活性剂的方法包括：摩尔比为1∶1～1∶2的脂肪胺与丙烯酸或其盐在含质子溶剂中，在温度为60℃～100℃条件下，反应2～15小时，生成物为黄色或无色透明液体；所述生成物用中和剂中和到pH值7～9，得到所述β-氨基丙酸两性表面活性剂。采用脂肪胺和丙烯酸(或丙烯酸盐)为原料在质子溶剂中制备制备β-氨基丙酸两性表面活性剂，减少了有毒有害原料的应用；质子溶剂在反应中不仅起到了改善状态的作用，而且具有一定的催化作用，有利于反应的进行，缩短了反应时间，提高了转化率。本发明为原子经济性反应，不存在有毒有害的副产物，不需要后续提纯处理，产品纯度较高。

Description

制备β-氨基丙酸两性表面活性剂的方法
技术领域
本发明涉及一种氨基酸型表面活性剂的制备方法，特别涉及一种β-氨基丙酸两性表面活性剂的制备方法。
背景技术
N-烷基-β-氨基丙酸两性表面活性剂是一种温和、无刺激的绿色表面活性剂，其具有中等脱脂力，泡沫性能好，耐酸碱，与其它表面活性剂具有良好的相容性，并且易于生物降解，因此其在个人洗涤及化妆品领域、重垢清洗剂、抗静电等方面具有广泛的应用。
德国专利(DE102005044090A1)利用脂肪胺和丙烯酸衍生物(丙烯腈、丙烯酸甲酯等)在水的催化下，于20-80℃反应，制备N-烷基-β-氨基丙酸两性表面活性剂。该方法所用的原料均具有较高的毒性，在实际操作中具有一定的危险性，对操作人员和设备的要求较高。Zilkha等人利用脂肪胺与丙烯酸在浑浊溶液中进行加成反应，反应温度110-120℃，制备N-烷基-β-氨基丙酸两性表面活性剂。该方法存在反应时粘度较大，产品溶解较为困难的问题。目前市场上该产品工业化的主要生产工艺为利用脂肪胺和丙烯酸甲酯进行反应，然后水解得到产品，其反应方程式为：
该工艺存在甲醇副产物残留的问题，如果需要得到高纯度产品，需要后处理进行精制。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种β-氨基丙酸两性表面活性剂的制备方法，制备工艺简单，转化率高，产品应用广泛。
本发明制备β-氨基丙酸两性表面活性剂的方法，包括：(1)摩尔比为1∶1～1∶2的脂肪胺与丙烯酸或其盐在质子溶剂中，在温度为60℃～100℃条件下，反应2～15小时，生成物为黄色或无色透明液体；(2)所述生成物用中和剂中和到pH值7～9，得到所述β-氨基丙酸两性表面活性剂。
优选地，本发明制备方法中所用脂肪胺结构为
其中R1为C6-C22的直链或者异构烷基链；R2为H或者C1-C12直链或异构烷基链。
优选地，本发明的制备方法中所述丙烯酸盐为丙烯酸钠或丙烯酸钾。
优选地，本发明制备方法中所用中和剂为氨水、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、NaOH、KOH、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3中的至少一种。
本发明还提供一种表面活性剂，根据上述本发明制备方法制备。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用脂肪胺和丙烯酸(或丙烯酸盐)为原料在质子溶剂中制备β-氨基丙酸两性表面活性剂，减少了有毒有害原料的应用，使得工艺更加绿色安全。
2、本发明通过采用加入质子溶剂的方式改善了产品状态。质子溶剂在反应中不仅起到了改善状态的作用，而且具有一定的催化作用，有利于反应的进行，缩短了反应时间，提高了转化率。
3、本发明为原子经济性反应，不存在有毒有害的副产物，不需要后续提纯处理，产品纯度较高，适合于化妆品及个人洗护用品使用。
附图说明
图1为实施例1所得产品的HNMR图谱；及
图2为实施例1所得产品的IR图谱
具体实施方式
本发明所用脂肪胺，结构式如下，
其中R1为C6-C22的直链或者异构烷基链；R2为H或者C1-C12直链或异构烷基链，与丙烯酸酸(盐)在水溶液中反应；然后用中和剂(例如氨水、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、NaOH、KOH、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3中的至少一种)中和，得到β氨基酸型两性表面活性剂。
反应通式为：
脂肪胺与丙烯酸酸(盐)反应，
其中M为-H、Na或K；
利用中和剂调节pH值，
其中M’为与上述中和剂对应的阳离子部分，其结构式为：Na+、K+、NH4 +、
反应过程中利用QB/T2344-974.3方法测定体系中未反应脂肪胺的含量，以此判断体系的反应状态。
根据本发明方法制备的β-氨基丙酸两性表面活性剂的结构式如下：
其中，M’为Na+、K+、NH4 +、
且其中R1为C6-C22的直链或者异构烷基链；R2为H或者C1-C12直链或异构烷基链；R3为H或者-CH2CH2COOM’，当丙烯酸(盐)与脂肪胺的投料摩尔比为1与2之间时，产物中R3为H和-CH2CH2COOM’的混合物；当丙烯酸(盐)与脂肪胺的投料摩尔比达到2时，R3为-CH2CH2COOM’。
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入十二烷基伯胺94.8g、水4.0g，搅拌升温，当反应温度达60℃时，将55.2g丙烯酸通过加料漏斗缓慢加入到反应器中，控制时间在30分钟以内，在温度为60℃时，搅拌反应2h，得到粘稠状液体，十二烷基伯胺的转化率为73.0％。利用氢氧化钠中和至pH值为7.5，即为β-氨基丙酸两性表面活性剂产品。
所得β-氨基丙酸两性表面活性剂HNMR图谱及IR图谱见图1和图2。
实施例2
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入十二烷基伯胺31.6g、水75.0g，搅拌升温，当温度达60℃时，将24.5g丙烯酸通过加料漏斗缓慢加入到反应器中，控制时间在30分钟以内，在温度在90℃时，搅拌反应12.5h，得到浅黄色透明液体，十二烷基伯胺的转化率为97.0％。利用碳酸钠中和至pH值为7.9，即为最终产品。
实施例3
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入十二烷基伯胺31.6g、水75.0g，搅拌升温，当温度达60℃时，将18.4g丙烯酸通过加料漏斗缓慢加入到反应器中，控制时间在30分钟以内，在温度在100℃时，搅拌反应8h，得到黄色透明液体，十二烷基伯胺的转化率为99.5％。利用单乙醇胺中和至pH值为7.7，即为最终产品。
实施例4
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入十二烷基伯胺31.6g、丙烯酸钠水溶液99.0g(浓度为24.24％，pH为6-7)，搅拌升温，当温度达90℃时，搅拌反应7.5h，得到黄色透明液体，十二烷基伯胺的转化率为98.5％。利用碳酸氢钠中和至pH值为8.0，即为最终产品。
实施例5
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入十二烷基伯胺31.6g、丙烯酸钾水溶液103.1g(浓度为27.26％，pH为6-7)，搅拌升温，当温度达90℃时，搅拌反应7.5h，得到黄色透明液体，十二烷基伯胺的转化率为98.7％。利用碳酸氢钾中和至pH值为8.0，即为最终产品。
实施例6
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入正己胺25.9g、水80.3g，搅拌升温，当温度达60℃时，将18.4g丙烯酸通过加料漏斗缓慢加入到反应器中，控制时间在30分钟以内，在温度在90℃时，搅拌反应7h，得到浅黄色透明液体，正己胺的转化率为90.0％。利用二乙醇胺中和至pH值为7.0，即为最终产品。
实施例7
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入二十二烷基伯胺37.1g、水74.1g，搅拌升温，当温度达60℃时，将12.3g丙烯酸通过加料漏斗缓慢加入到反应器中，控制时间在30分钟以内，在温度在90℃时，搅拌反应15h，得到黄色粘稠状液体，二十二烷基伯胺的转化率为97.0％。利用三乙醇胺中和至pH值为9.0，即为最终产品。
实施例8
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入N-十二烷基甲胺35.1g、水81.2g，搅拌升温，当温度达60℃时，将19.0g丙烯酸通过加料漏斗缓慢加入到反应器中，控制时间在30分钟以内，在温度在90℃时，搅拌反应10h，得到黄色液体，N-十二烷基甲胺的转化率为95.0％。利用甲基二乙醇胺中和至pH值为8.9，即为最终产品。
实施例9
在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四口烧瓶中，加入N，N-双十二烷基胺46.7g、水81.2g，搅拌升温，当温度达60℃时，将19.0g丙烯酸通过加料漏斗缓慢加入到反应器中，控制时间在30分钟以内，在温度在100℃时，搅拌反应15h，得到黄色粘稠状液体，N，N-双十二烷基胺的转化率为65.0％。利用二甲基乙醇胺中和至pH值为8.2，即为最终产品。

Claims (6)

1.一种制备β-氨基丙酸两性表面活性剂的方法，包括：
(1)摩尔比为1∶1～1∶2的脂肪胺与丙烯酸或其盐在质子溶剂中，在温度为60℃～100℃条件下，反应2～15小时，生成物为黄色或无色透明液体；
(2)所述生成物用中和剂中和到pH值7～9，得到所述β-氨基丙酸两性表面活性剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述脂肪胺结构为
其中R1为C6-C22的直链或者异构烷基链；R2为H或者C1-C12直链或异构烷基链。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述丙烯酸盐为丙烯酸钠或丙烯酸钾。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述质子溶剂为水。
5.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于所述中和剂为氨水、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、NaOH、KOH、NaHCO3、KHCO3、Na2CO3中的至少一种。
6.一种表面活性剂，根据权利要求1～5任一项所述的制备方法制备。
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