CN110642904B - 一种含氨基酸和葡萄糖的表面活性剂制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含β‑氨基酸和葡萄糖表面活性剂的制备方法。该制备方法是将β‑氨基酸碱化后与脂肪酸甲酯反应得到N‑脂肪酰基‑β‑氨基酸，然后N‑脂肪酰基‑β‑氨基酸与二胺反应得到N‑脂肪酰基‑β‑氨基酸酰胺，最后N‑脂肪酰基‑β‑氨基酸酰胺与葡萄糖反应制得N‑脂肪酰基‑β‑氨基酸酰胺糖胺。本发明提供的这种含β‑氨基酸和葡萄糖的N‑脂肪酰基‑β‑氨基酸酰胺糖胺制备工艺，制备简单，无需加入毒性较强试剂和氢化还原试剂，减少了对环境的污染，产物提纯容易、收率高和具有高表面张力的性能。

Description

一种含氨基酸和葡萄糖的表面活性剂制备方法
技术领域
一种含氨基酸和葡萄糖的表面活性剂的制备方法，具体的说是以脂肪酸甲酯、β-氨基酸和葡萄糖为原料合成N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺的方法，属于精细化工技术领域。
背景技术
N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺是N-脂肪酰基氨基酸表面活性剂的衍生物，是在N-脂肪酰基氨基酸表面活性剂的基础上引入糖和酰胺键，避免了N-脂肪酰基氨基酸表面活性剂耐硬水差的缺点，而且此类表面活性剂具有良好的洗涤性能、对人体皮肤的温和性、良好的环境相容性等，可应用于食品、日化产品、造纸业、塑料工业、农业、抗菌剂等领域。目前随着化工制品的安全性和环境要求，糖表面活性剂越来越受到人们的关注。
目前工业N-脂肪酰基氨基酸类表面活性剂普遍采用脂肪酰氯路线，但目前使用的二氯亚砜、三氯化磷、五氯化磷等制备酰氯存在着许多缺点，例如原料对人体刺激性大，酰氯易水等问题。糖基表面活性剂的合成为了提高目标产物多采用基团保护等方法，步骤繁琐。本发明以天然可再生资源为原料制备的含有β-氨基酸糖基绿色表面活性剂产品，制备条件温和、产物收率高、分离提纯简单和没有环境污染等优点。
发明内容
本发明的目的是以脂肪酸甲酯和葡萄糖为原料，制备一种含氨基酸和葡萄糖的N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺类表面活性剂。本发明的N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺类表面活性剂的化学结构式如下：
Figure BSA0000191751690000011
式中：R1为C1～C24饱和或不饱和、直链或支链的脂肪酸的烷基，如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、亚油酸等的烷基；
R2为β-氨基酸的侧链部分；
n为1-12。
本发明提供的N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺的制备方法，其反应路线如下：(1)将β-氨基酸碱化后和脂肪酸甲酯反应得到N-脂肪酰基-β-氨基酸；(2)N-脂肪酰基-β-氨基酸与二胺反应得到N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺；(3)将N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺与葡萄糖反应制得N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺。
本发明提供的N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺的制备方法具体步骤如下：
(1)在反应器中加入一定量的碱、甲醇和氨基酸，升温至30-80℃后，加入脂肪酸甲酯，β-氨基酸和脂肪酸甲酯的摩尔比为1-2.5∶1-2，在20-80℃下反应2-10小时后结束反应。反应液冷却到室温后酸化至pH＝1-4，留下固体相后水洗得到固体产物N-脂肪酰基-β-氨基酸，收率为75-90％。
(2)在反应器中加入N-脂肪酰基-β-氨基酸、二氯甲烷和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCl)，在20-50℃反应0.5-2小时后加入二胺，N-脂肪酰基-β-氨基酸与二胺的摩尔比为1-2∶2-3，在20-80℃反应4-15小时；反应结束后分离得到N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺，收率为75-89％。
(3)将N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺和碱溶解在甲醇中，将葡萄糖和4-二甲氨基吡啶(DMAP)溶解于甲醇中，然后混合两部分反应体系，N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺与葡萄糖的摩尔比为1-2∶2-4，在20-80℃反应5-60小时。除去溶剂和未反应原料，得到最终产物N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺，收率为72-88％。
如上所述的碱可以是NaOH、KOH或者醇钠中的任意一种。
如上所述的氨基酸可以是任何β-氨基酸。
如上所述的胺可以是任何1-12个碳原子的直链、支链、饱和、不饱和伯胺，如二甲胺、二乙胺、二丁胺、二辛胺等。
如上所述的脂肪酸甲酯可以是各种天然油脂来源的脂肪酸甲酯或合成的脂肪酸烷基碳数为2-25的脂肪酸甲酯，如椰子油脂肪酸甲酯、棕榈仁油脂肪酸甲酯、棕榈油脂肪酸甲酯、棉籽油脂肪酸甲酯、月桂酸甲酯、油酸甲酯、癸酸甲酯、硬脂酸甲酯等。
本发明的N-脂肪酰基氨基酸酰胺糖胺的制备方法，其优点是使用脂肪酸甲酯、氨基酸、葡萄糖和二胺为原料，脂肪酸甲酯无需酰卤或酸酐化处理，无需加入毒性较强试剂和氢化还原试剂，制备条件温和，产物收率高，分离提纯简单和没有环境污染产物，最终产物收率为72-88％，表面张力为25-35mN/m。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作出说明。
实施例1
在反应器中加入氢氧化钠6.00g、甲醇80mL和β-丙氨酸8.91g，升温至50℃后，加入癸酸甲酯18.63g，在70℃下反应6.5小时后结束反应。取出反应液冷却到25℃，加酸酸化至pH＝1-2，分离留下固体相，水洗得到20.68g N-癸酰基-β-丙氨酸固体产物。在反应器中加入20.00g N-癸酰基-β-丙氨酸、100mL二氯甲烷和19.17g EDCl，保持30℃反应1小时后加入11.42g乙二胺，保持30℃反应8h，反应结束后分离得到20.88g N-癸酰基-β-丙氨酸酰胺。将5.71g N-癸酰基-β-丙氨酸酰胺和1.40g氢氧化钾溶解在150mL甲醇中，将7.21g葡萄糖和0.06g DMAP溶解于100mL甲醇中，然后混合两部分反应体系，在30℃反应15小时后结束反应。除去溶剂和未反应物原料，得到6.74g最终产物N-癸酰基-β-丙氨酸酰胺糖胺，产物的表面张力为34.04mN/m。
实施例2
在反应器中加入氢氧化钾8.40g、甲醇85mL和β-丙氨酸8.91g，升温至55℃后，加入月桂酸甲酯21.44g，在65℃下反应6.6小时后结束反应。取出反应液冷却到25℃，加酸酸化至pH＝1-2，分离留下固体相，水洗得到22.53g N-月桂酰基-β-丙氨酸固体产物。在反应器中加入16.28g N-月桂酰基氨基酸、110mL二氯甲烷和17.63g EDCl，保持35℃反应1.5小时后加入12.30g乙二胺，保持40℃反应6h，反应结束后分离得到15.24g N-月桂酰基-β-丙氨酸酰胺。将6.27g N-月桂酰基-β-丙氨酸酰胺和1.50g氢氧化钾溶解在160mL甲醇中，将8.11g葡萄糖和0.07g DMAP溶解于110mL甲醇中，然后混合两部分反应体系，在30℃反应6.5小时后结束反应。除去溶剂和未反应物原料，得到7.23g最终产物N-月桂酰基-β-丙氨酸酰胺糖胺，产物的表面张力为32.23mN/m。
实施例3
在反应器中加入氢氧化钠6.00g、甲醇90mL和β-丙氨酸8.91g，升温至50℃后，加入肉豆蔻酸甲酯24.24g，在65℃下反应5小时后结束反应。取出反应液冷却到25℃，加酸酸化至pH＝1-2，分离留下固体相，水洗得到26.05g N-肉豆蔻酰基-β-丙氨酸固体产物。在反应器中加入17.97g N-肉豆蔻酰基-β-丙氨酸、90mL二氯甲烷和18.10g EDCl，保持30℃反应1小时后加入11.30g乙二胺，保持30℃反应8.5h，反应结束后分离得到16.93g N-肉豆蔻酰基-β-丙氨酸酰胺。将6.83g N-肉豆蔻酰基-β-丙氨酸酰胺和1.25g氢氧化钾溶解在140mL甲醇中，将7.52g葡萄糖和0.07g DMAP溶解于110mL甲醇中，然后混合两部分反应体系，在35℃反应7小时后结束反应。除去溶剂和未反应物原料，得到7.56g最终产物N-肉豆蔻酰基-β-丙氨酸酰胺糖胺，产物的表面张力为33.15mN/m。

Claims (3)

1.一种含氨基酸和葡萄糖的表面活性剂制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
(1)将β-氨基酸碱化后和脂肪酸甲酯反应得到N-脂肪酰基-β-氨基酸；
(2)N-脂肪酰基-β-氨基酸与二胺反应得到N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺；
(3)将N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺与葡萄糖反应制得N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺糖胺；
其中，所述脂肪酸甲酯为各种天然油脂来源的脂肪酸甲酯或合成的脂肪酸烷基碳数为2-25的脂肪酸甲酯；
所述二胺为任何1-12个碳原子的直链、支链、饱和、不饱和伯胺；
且，步骤(1)中，β-氨基酸和脂肪酸甲酯的摩尔比为1-2.5∶1-2，在20-80℃下反应2-10小时；
步骤(2)中，N-脂肪酰基-β-氨基酸与二胺的摩尔比为1-2∶2-3，在20-80℃反应4-15小时；
步骤(3)中，N-脂肪酰基-β-氨基酸酰胺与葡萄糖的摩尔比为1-2∶2-4，在20-80℃反应5-60小时；
所述含氨基酸和葡萄糖的表面活性剂是由脂肪酸甲酯、β-氨基酸和葡萄糖为原料制备而得，且所述含氨基酸和葡萄糖的表面活性剂化学结构式如下：
Figure FSB0000191077630000011
式中：R1为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、亚油酸；
R2为β-氨基酸的侧链部分；
n为1-12。
2.根据权利要求1所述的一种含氨基酸和葡萄糖的表面活性剂制备方法，其特征在于，所述的氨基酸为任何β-氨基酸。
3.根据权利要求1所述的一种含氨基酸和葡萄糖的表面活性剂制备方法，其特征在于，所述的碱为NaOH、KOH或者醇钠中的任意一种。
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