CN104607097B

CN104607097B - 一种相转移催化制备油脂酰赖氨酸钠和包含这种表面活性剂的组合物的方法

Info

Publication number: CN104607097B
Application number: CN201510047055.2A
Authority: CN
Inventors: 徐宝财; 张桂菊; 周雅文; 刘红芹; 韩富; 赵莉; 张华涛; 王楠
Original assignee: Beijing Technology and Business University
Current assignee: Beijing Technology and Business University
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: CN104607097A

Abstract

本发明公开了一种制备油脂酰赖氨酸钠和包含这种表面活性剂的组合物的方法，属于精细化工技术领域。本发明提供的合成油脂酰赖氨酸钠类表面活性剂的技术，利用油脂和赖氨酸钠在相转移催化剂PEG8000存在条件下反应生成油脂酰赖氨酸钠。该法收率高，原料利用率高，所用相转移催化剂是PEG8000是洗涤剂、化妆品、医药等基质原料及活性成分，具有调节粘度、稳定、保湿等作用，产物不用分离提纯即可直接使用，产物为不同碳链酰基赖氨酸钠同系物的组合物，符合表面活性剂复配原则，可发挥协同增效作用、活性物含量高、表面活性高、且合成路线简单、无污染物产生，是一种绿色合成方法。还描述了包含油脂酰赖氨酸钠的表面活性剂组合物。

Description

一种相转移催化制备油脂酰赖氨酸钠和包含这种表面活性剂的组合物的方法

技术领域

本发明涉及油脂酰赖氨酸钠和包含这种表面活性剂的组合物的制备方法，具体地说是在相转移催化剂聚乙二醇8000(PEG8000)存在条件下，利用油脂和赖氨酸钠反应合成油脂酰赖氨酸钠类表面活性剂，属于精细化工技术领域。

背景技术

表面活性剂是一种重要的功能性精细化学品，由于具有特殊的功能，被广泛应用于各工业部门和领域。脂肪酰基氨基酸类表面活性剂是通过对普通皂类进行结构改造而制得的一种类蛋白质的温和型阴离子表面活性剂，它除了具有表面活性剂的乳化、洗涤、分散、发泡、渗透、增溶等基本性能外，与普通皂类表面活性剂相比，由于引入了酰胺基团和氨基酸部分，因而具有更加优良的抗硬水性、低刺激性、低毒性、良好生物降解性和对人体较好的亲和性等优点，可广泛用于洗涤剂、化妆品、医药、食品、生物、材料、环保、能源等领域。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。

脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的合成方法主要有酰氯法、脂肪酸酐法、脂肪腈水解法、酰胺羰基化法、酶法等。脂肪酸酐法、脂肪腈水解法、酰胺羰基化法、酶法这四种方法虽然研究较早，但由于种种原因均未取得工业上应用。目前在工业上应用的方法是酰氯法，是采用Schotten-Baumann反应，但该法主要问题是合成中使用有强腐蚀性及刺激性的原料，如三氯化磷、亚硫酰氯或光气及脂肪酰氯，存在环境污染问题，并且用脂肪酰氯作原料成本高、工艺设备要求高，如在酰胺化反应时对酰氯质量要求很高，必须隔绝湿气贮存，以减少其水解，否则水解产物引入产品后，除去非常困难，而且还有含盐量高、副产物多、产品色泽差并有异味等缺点，使该工艺生产的产品在应用方面受到了一定的限制。

对酰氯法改进的技术是在有机溶剂存在的情况下进行制备，如丙酮、异丙醇、异丁醇或叔丁醇等，需要回收有机溶剂，会使该方法成本提高，并且因有机溶剂残留，影响产品质量。

专利ZL 200110162138.8中描述了一种油脂制备脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的方法。然而ZL 200110162138.8中描述的方法的缺点在于，所用催化剂为金属氧化物及载体4A沸石，该催化剂为非均相催化剂，在水中溶解性差，因此仍然存在改进的可能性，此外，所得表面活性剂的性质仍然需要进一步改进。

因此本发明的目的是提供用于制备油脂酰赖氨酸钠和包含这种表面活性剂的组合物的方法，所述方法不具有上述缺点或者至少弱化这些缺点，并且特别具有如下优点：所述方法可以使用廉价和市售天然油脂，相转移催化剂PEG8000是洗涤剂、化妆品、医药等基质原料及活性成分，且不使用有机溶剂，并且提供具有高活性物含量和高表面活性的油脂酰赖氨酸钠和包含这种表面活性剂的组合物的制备方法。

发明内容

本发明的目的是以油脂和赖氨酸钠为原料，制备油脂酰赖氨酸钠类表面活性剂。本发明的油脂酰赖氨酸钠类表面活性剂的化学结构式如下：

式中：R为C₄～C₂₄饱和或不饱和、直链或支链的脂肪酸的烷基，如癸酸，月桂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸，硬脂酸，油酸，亚油酸等的烷基；

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赖氨酸钠在催化剂条件下反应合成油脂酰赖氨酸钠表面活性剂。合成路线如下：

本发明提供的油脂为各种天然油脂，包括椰子油、棕榈仁油、棕榈油、橄榄油、棉籽油、菜籽油、大豆油、玉米油、玉米胚芽油、花生油、稻米油、牛油、氢化牛油、猪油、鸡油等。

本发明提供的催化剂为PEG8000。

本发明提供的技术合成油脂酰赖氨酸钠表面活性剂，产物为不同碳链油脂酰赖氨酸钠同系物的组合物，符合表面活性剂复配原则，可发挥协同增效作用，具有产物性能优异、活性物含量高、表面活性高等优点，并可降低有毒副作用的杂质含量，使产物有更好的生物相容性和更高的安全性。

本发明提供的技术所采用的相转移催化剂PEG8000是洗涤剂、化妆品、医药等基质原料及活性成分，起调节粘度、稳定、乳化、保湿等作用；反应的副产物甘油也是洗涤剂、化妆品、医药等常用原料，起调节粘度、保湿等作用，在此特别有利的是，根据本发明的方法获得的组合物，产物无需分离提纯即可直接使用。

本发明的另一个主题涉及根据本发明的方法制备的组合物，包含以整个组合物计，含量为65-75wt％的不同碳链油脂酰赖氨酸钠同系物、20-25wt％PEG8000、4-6wt％甘油、0.2-2wt％赖氨酸钠及0.2-3wt％脂肪酸钠。

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、原料三氯化磷或氯化亚砜及脂肪酰氯刺激性大、存在环境污染等缺点，本发明以天然油脂为原料，直接制备油脂酰赖氨酸钠表面活性剂，反应步骤少，有利于提高原子利用率及原子经济性，符合绿色化学原则，是一种绿色合成方法。

具体实施方式

在本发明的一个优选实施方案中，油酯与赖氨酸钠的摩尔比为：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60～240℃，优选100～180℃。

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15-40wt％，优选20-25wt％。

在本发明的一个优选实施方案中，反应时间3～15小时，优选6～12小时。

实施例1：

在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol椰子油和35.1gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至150℃，恒定温度反应10小时，得到辛酰基赖氨酸钠含量1.6％、癸酰基赖氨酸钠含量2.1％、月桂酰基赖氨酸钠含量32.2％、肉豆蔻酰基赖氨酸钠含量12.8％、棕榈酰基赖氨酸钠含量7.1％、亚油酰基赖氨酸钠含量1.5％、油酰基赖氨酸钠含量11.6％、硬脂酰基赖氨酸钠含量1.6％、赖氨酸钠含量0.4％、脂肪酸钠含量0.9％、PEG8000含量22.6％、甘油含量为5.6％的椰油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。

实施例2：

在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol棕榈仁油和35.5gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至160℃，恒定温度反应8小时，得到己酰基赖氨酸钠含量0.1％、辛酰基赖氨酸钠含量1.6％、癸酰基赖氨酸钠含量2.1％、月桂酰基赖氨酸钠含量31.1％、肉豆蔻酰基赖氨酸钠含量12.7％、棕榈酰基赖氨酸钠含量7.1％、亚油酰基赖氨酸钠含量1.6％、油酰基赖氨酸钠含量12.3％、硬脂酰基赖氨酸钠含量1.6％、花生酰基赖氨酸钠含量0.1％、赖氨酸钠含量0.4％、脂肪酸钠含量1.0％、PEG8000含量22.6％、甘油含量为5.7％的棕榈仁油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。

实施例3：

在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol橄榄油和41.7gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至160℃，恒定温度反应8小时，得到棕榈酰基赖氨酸钠含量7.3％、棕榈油酰基赖氨酸钠含量0.5％、油酰基赖氨酸钠含量60.1％、硬脂酰基赖氨酸钠含量2.4％、花生酰基赖氨酸钠含量0.2％、赖氨酸钠含量0.5％、脂肪酸钠含量1.0％、PEG8000含量22.5％、甘油含量为5.5％的橄榄油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。

实施例4：

在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol氢化牛油和43.6gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至150℃，恒定温度反应9小时，得到肉豆蔻油酰基赖氨酸钠含量0.2％、肉豆蔻酰基赖氨酸钠含量2.1％、十五碳酰基赖氨酸钠含量0.7％、棕榈油酰基赖氨酸钠含量1.5％、棕榈酰基赖氨酸钠含量19.6％、十七碳烯酰基赖氨酸钠含量0.3％、十七碳酰基赖氨酸钠含量1.4％、亚油酰基赖氨酸钠含量1.9％、油酰基赖氨酸钠含量24.9％、硬脂酰基赖氨酸钠含量17.7％、赖氨酸钠含量0.7％、脂肪酸钠含量1.1％、PEG8000含量23.2％、甘油含量为4.7％的氢化牛油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。

实施例5：

在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol葵花籽油和45.8gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至150℃，恒定温度反应10小时，得到棕榈酰基赖氨酸钠含量4.5％、亚油酰基赖氨酸钠含量41.1％、油酰基赖氨酸钠含量19.5％、硬脂酰基赖氨酸钠含量3.5％、二十二碳酰基赖氨酸钠含量0.4％、赖氨酸钠含量0.4％、脂肪酸钠含量0.9％、PEG8000含量24.8％、甘油含量为4.9％的葵花籽油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。

Claims

1.一种制备椰油酰赖氨酸钠表面活性剂的方法，其特征在于在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol椰子油和35.1gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至150℃，恒定温度反应10小时，得到辛酰基赖氨酸钠含量1.6％、癸酰基赖氨酸钠含量2.1％、月桂酰基赖氨酸钠含量32.2％、肉豆蔻酰基赖氨酸钠含量12.8％、棕榈酰基赖氨酸钠含量7.1％、亚油酰基赖氨酸钠含量1.5％、油酰基赖氨酸钠含量11.6％、硬脂酰基赖氨酸钠含量1.6％、赖氨酸钠含量0.4％、脂肪酸钠含量0.9％、PEG8000含量22.6％、甘油含量为5.6％的椰油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。

2.一种制备棕榈仁油酰赖氨酸钠表面活性剂的方法，其特征在于在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol棕榈仁油和35.5gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至160℃，恒定温度反应8小时，得到己酰基赖氨酸钠含量0.1％、辛酰基赖氨酸钠含量1.6％、癸酰基赖氨酸钠含量2.1％、月桂酰基赖氨酸钠含量31.1％、肉豆蔻酰基赖氨酸钠含量12.7％、棕榈酰基赖氨酸钠含量7.1％、亚油酰基赖氨酸钠含量1.6％、油酰基赖氨酸钠含量12.3％、硬脂酰基赖氨酸钠含量1.6％、花生酰基赖氨酸钠含量0.1％、赖氨酸钠含量0.4％、脂肪酸钠含量1.0％、PEG8000含量22.6％、甘油含量为5.7％的棕榈仁油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。

3.一种制备橄榄油酰赖氨酸钠表面活性剂的方法，其特征在于在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol橄榄油和41.7gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至160℃，恒定温度反应8小时，得到棕榈酰基赖氨酸钠含量7.3％、棕榈油酰基赖氨酸钠含量0.5％、油酰基赖氨酸钠含量60.1％、硬脂酰基赖氨酸钠含量2.4％、花生酰基赖氨酸钠含量0.2％、赖氨酸钠含量0.5％、脂肪酸钠含量1.0％、PEG8000含量22.5％、甘油含量为5.5％的橄榄油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。

4.一种制备氢化牛油酰赖氨酸钠表面活性剂的方法，其特征在于在配有搅拌、温度计、分水器、回流冷凝管的反应瓶中加入0.1mol氢化牛油和43.6gPEG8000，升温至100℃搅拌融化后加入0.3mol赖氨酸钠，加热至150℃，恒定温度反应9小时，得到肉豆蔻油酰基赖氨酸钠含量0.2％、肉豆蔻酰基赖氨酸钠含量2.1％、十五碳酰基赖氨酸钠含量0.7％、棕榈油酰基赖氨酸钠含量1.5％、棕榈酰基赖氨酸钠含量19.6％、十七碳烯酰基赖氨酸钠含量0.3％、十七碳酰基赖氨酸钠含量1.4％、亚油酰基赖氨酸钠含量1.9％、油酰基赖氨酸钠含量24.9％、硬脂酰基赖氨酸钠含量17.7％、赖氨酸钠含量0.7％、脂肪酸钠含量1.1％、PEG8000含量23.2％、甘油含量为4.7％的氢化牛油酰赖氨酸钠表面活性剂组合物。