CN106588707B - 一种合成蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐的方法 - Google Patents

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Abstract

一种合成蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐的方法是将蓖麻油酸甲脂乙氧基化物、亚硫酸氢钠、催化剂、去离子水、低碳醇加入到反应器中，强烈搅拌，在30‑55℃下反应2‑3h；其中蓖麻油酸甲脂乙氧基化物和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1‑3.5；催化剂的用量为蓖麻油酸甲脂乙氧基化物质量的4.5‑6.5%，低碳醇，去离子水和蓖麻油酸甲脂乙氧基化物的质量比为1‑3.5：1‑3.5:1，反应结束后，减压蒸馏除去水和低碳醇，用过量的无水乙醇溶解，热过滤除去溶液中的盐，减压蒸馏除去乙醇得到产物。本发明具有反应温度低，反应时间短，转化率高的优点。

Description

一种合成蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐的方法
技术领域
本发明涉及一种合成蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐的方法。
背景技术
蓖麻油酸甲脂乙氧基化物是一种典型的非离子表面活性剂，它的分子结构比较特殊，和普通的脂肪酸甲脂乙氧基化物相比，支链上多了一个类似于脂肪醇聚氧乙烯醚的结构，此外分子内还有一个碳碳双键，因此受到人们的广泛关注。
以蓖麻油酸甲脂乙氧基化物为原料磺化可以得到不同的阴离子表面活性剂。用三氧化硫磺化，再用碱中和可以得到蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐/蓖麻油酸甲酯乙氧基化物硫酸盐，因为磺酸基可以取代酯基的α氢，也可以取代支链聚氧乙烯醚的末端氢，所以会生成蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐和蓖麻油酸甲酯乙氧基化物硫酸盐。
以亚硫酸氢钠为磺化剂，在催化剂的作用下对蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺化可以得到一种新型的阴离子表面活性剂----蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸
盐，亚硫酸氢钠加成在分子内的碳碳双键上，所以分子内有三个亲水基官能团，而且这种特殊的阴离子表面活性剂有良好的表面活性。此种表面活性剂的制备方法在国内外还未见报道。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种合成阴离子表面活性剂蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐的方法。
本发明提供的原料蓖麻油酸甲脂乙氧基化物的分子结构式如下：
其中：x+y＝8-25
本发明反应合成路线如下所示：
本发明提供的一种合成阴离子表面活性剂蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐的方法，包括以下步骤：
将蓖麻油酸甲脂乙氧基化物、亚硫酸氢钠、催化剂、去离子水、低碳醇加入到反应器中，强烈搅拌，在30-55℃下反应2-3h；其中蓖麻油酸甲脂乙氧基化物和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1-3.5；催化剂的用量为蓖麻油酸甲脂乙氧基化物质量的4.5-6.5％，低碳醇，去离子水和蓖麻油酸甲脂乙氧基化物的质量比为1-3.5：1-3.5:1，反应结束后，减压蒸馏除去水和低碳醇，用过量的无水乙醇溶解，热过滤除去溶液中的盐，减压蒸馏除去乙醇得到产物。
上述反应中，蓖麻油酸甲脂乙氧基化物中环氧乙烷的平均加成数为8-25，分子内含有不饱和的碳碳双键，因亚硫酸氢钠加成在分子内的碳碳双键上，所以蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐中不含有碳碳双键。
上述反应中的催化剂是过氧化苯甲酸叔丁酯和三氯化铁，其中过氧化苯甲酸叔丁酯的质量为蓖麻油酸甲脂乙氧基化物质量的5-6％，三氯化铁的质量为过氧化苯甲酸叔丁酯质量的5-10％。
上述反应中的低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇等一些短碳链的醇。
上述反应中温度最好控制在35-50℃。
上述反应中蓖麻油酸甲脂乙氧基化物和亚硫酸氢钠的摩尔比最好为1:2-3；低碳醇，去离子水和蓖麻油酸甲脂乙氧基化物的质量比最好为2-2.5：2-2.5:1。
上述反应中得到的产物为蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐和蓖麻油甲脂乙氧基化物的混合物，将混合物分离得到蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐，蓖麻油甲脂乙氧基化物循环使用。
上述反应中最好是先提前把三氯化铁和亚硫酸氢钠分别溶解在去离子水中，再将蓖麻油酸甲脂乙氧基化物、亚硫酸氢钠和低碳醇加入离子水中，这样有利于反应的顺利进行。
本发明优点是：(1)反应温度低，不需要高温；(2)反应时间较短；(3)转化率高，最高可以达到90％以上。
附图说明
图1是本发明合成的蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐提纯后的红外谱图。
图2是蓖麻油酸甲脂乙氧基化物和本发明合成的蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐提纯后的核磁共振氢谱。
在图1中，1178cm-1,1034cm-1,620cm-1和526cm-1处的吸收峰表示分子内有磺酸基官能团，714cm-1处的吸收峰是苯环吸收峰，因为提纯后的蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐中还含有少量的催化剂过氧化苯甲酸叔丁酯。
在图2中，δ5.55和δ5.37处的吸收峰是蓖麻油酸甲脂乙氧基化物中R1CH＝CHR2氢的吸收峰，而蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐的核磁共振氢谱中没有这个吸收峰，所以可以断定蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐中没有碳碳双键，最终可以确定亚硫酸氢钠加成在分子内的碳碳双键上。
具体实施方式
本发明采用了如下的测试方法：(1)采用两相滴定法测定产物阴离子表面活性剂含量。(2)测定产物的碘值，并和蓖麻油酸甲脂乙氧基化物碘值对比。(3)通过红外光谱确定蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐中含有磺酸基官能团。(4)测定蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸盐的核磁共振氢谱确定分子内不含有碳碳双键，最终确定亚硫酸氢钠加成在分子内的碳碳双键上。
实施例1
将30g(0.046mol)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物(平均分子量1151，X平均值为13.2，Y平均值为5.9，碘值为22.5g/100g),100g去离子水，100g异丙醇，8.7g(0.084mol)亚硫酸氢钠，1.5g过氧化苯甲酸叔丁酯以及0.13g三氯化铁加入到500ml的四口烧瓶中(加料前应先提前把三氯化铁和亚硫酸氢钠分别溶解在去离子水中)，加热至40℃，反应2h。反应结束后，旋转蒸发除去水和异丙醇，用过量的无水乙醇溶解，热过滤除去其中的盐，旋转蒸发除去乙醇得到产物。产物主要指标如下：(1)碘值为11.8g/100g；(2)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸钠的质量分数为48.2％。
实施例2
将20g(0.031mol)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物(平均分子量1151，X平均值为13.2，Y平均值为5.9，碘值为22.5g/100g)，20g去离子水，20g甲醇，3.6g(0.035mol)亚硫酸氢钠，1.2g过氧化苯甲酸叔丁酯以及0.11g三氯化铁加入到250ml的四口烧瓶中(加料前应先提前把三氯化铁和亚硫酸氢钠分别溶解在去离子水中)，加热至50℃，反应2.5h。反应结束后，旋转蒸发除去水和甲醇，用过量的无水乙醇溶解，热过滤除去其中的盐，旋转蒸发除去乙醇得到产物。产物主要指标如下：(1)碘值为17.7g/100g；(2)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸钠的质量分数为22.1％。
实施例3
将30g(0.041mol)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物(平均分子量739，X平均值为7.9，Y平均值为1.8，碘值为35.3g/100g),90g去离子水，90g乙醇，10g(0.096mol)亚硫酸氢钠，1.6g过氧化苯甲酸叔丁酯以及0.15g三氯化铁加入到500ml的四口烧瓶中(加料前应先提前把三氯化铁和亚硫酸氢钠分别溶解在去离子水中)，加热至40℃，反应h。反应结束后，旋转蒸发除去水和乙醇，用过量的无水乙醇溶解，热过滤除去其中的盐，旋转蒸发除去乙醇得到产物。产物主要指标如下：(1)碘值为14.2g/100g；(2)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸钠的质量分数为58.5％。
实施例4
将20g(0.022mol)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物(平均分子量915，X平均值为10.6，Y平均值为3.1，碘值为28.1g/100g),20g去离子水，20g异丙醇，4.2g(0.040mol)亚硫酸氢钠，1.1g过氧化苯甲酸叔丁酯以及0.061g三氯化铁加入到250ml的四口烧瓶中(加料前应先提前把三氯化铁和亚硫酸氢钠分别溶解在去离子水中)，加热至35℃，反应2h。反应结束后，旋转蒸发除去水和异丙醇，用过量的无水乙醇溶解，热过滤除去其中的盐，旋转蒸发除去乙醇得到产物。产物主要指标如下：(1)碘值为2.0g/100g；(2)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸钠的质量分数为92.4％。
实施例5
将20g(0.022mol)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物(平均分子量915，X平均值为10.6，Y平均值为3.1，碘值为28.1g/100g),40g去离子水，40g乙醇，6.3g(0.061mol)亚硫酸氢钠，1.2g过氧化苯甲酸叔丁酯以及0.064g三氯化铁加入到250ml的四口烧瓶中(加料前应先提前把三氯化铁和亚硫酸氢钠分别溶解在去离子水中)，加热至35℃，反应2.5h。反应结束后，旋转蒸发除去水和乙醇，用过量的无水乙醇溶解，热过滤除去其中的盐，旋转蒸发除去乙醇得到产物。产物主要指标如下：(1)碘值为2.0g/100g；(2)蓖麻油酸甲脂乙氧基化物磺酸钠的质量分数为92.6％。

Claims (6)

1.一种合成蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐的方法，其特征在于包括如下步骤：
将蓖麻油酸甲酯乙氧基化物、亚硫酸氢钠、催化剂、去离子水、低碳醇加入到反应器中，强烈搅拌，在30-55℃下反应2-3h；其中蓖麻油酸甲酯乙氧基化物和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1-3.5；催化剂的用量为蓖麻油酸甲酯乙氧基化物质量的4.5-6.5%，低碳醇，去离子水和蓖麻油酸甲酯乙氧基化物的质量比为1-3.5：1-3.5:1，反应结束后，减压蒸馏除去水和低碳醇，用过量的无水乙醇溶解，热过滤除去溶液中的盐，减压蒸馏除去乙醇得到产物；
所述的蓖麻油酸甲酯乙氧基化物的分子结构式如下：
其中：x+y=8-25；
所述的催化剂是过氧化苯甲酸叔丁酯和三氯化铁，其中过氧化苯甲酸叔丁酯的质量为蓖麻油酸甲酯乙氧基化物质量的5-6%，三氯化铁的质量为过氧化苯甲酸叔丁酯质量的5-10%；
所述的低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或丁醇。
2.如权利要求1所述的一种合成蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐的方法，其特征在于反应温度控制在35-50℃。
3.如权利要求1所述的一种合成蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐的方法，其特征在于蓖麻油酸甲酯乙氧基化物和亚硫酸氢钠的摩尔比为1:2-3。
4.如权利要求1所述的一种合成蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐的方法，其特征在于低碳醇、去离子水和蓖麻油酸甲酯乙氧基化物的质量比为2-2.5：2-2.5:1。
5.如权利要求1所述的一种合成蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐的方法，其特征在于先提前把三氯化铁和亚硫酸氢钠分别溶解在去离子水中，再将蓖麻油酸甲酯乙氧基化物、亚硫酸氢钠和低碳醇加入离子水中。
6.如权利要求1所述的一种合成蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐的方法，其特征在于产物为蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐和蓖麻油甲酯乙氧基化物的混合物，将混合物分离得到蓖麻油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐，蓖麻油甲酯乙氧基化物循环使用。
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