本文關鍵詞：改進肖頓—鮑曼反應合成N-酰基甘氨酸鈉的探索

  更多相關文章： 肖頓-鮑曼反應 月桂酸甲酯 壓熱反應 N-月桂�；拾彼徕c N-酰基甘氨酸鈉 甘油 無水甲醇

【摘要】：隨著石油資源枯竭、綠色化學的發(fā)展以及對化學品安全性的重視,用源于天然原料的表面活性劑取代石油基原料合成的表面活性劑正在成為一種趨勢。N-脂肪�；被猁}是一類已有工業(yè)化生產(chǎn)的陰離子表面活性劑,其合成原料主要來源于生物質(zhì)如天然脂肪酸和基本氨基酸。N-脂肪�；被猁}不僅具有良好的表面活性和優(yōu)秀的應用性能,而且其低刺激性、無毒性和優(yōu)秀的生物降解性等優(yōu)點使其在個人護理和清潔用品等方面顯示巨大的應用前景。目前合成N-脂肪�；被猁}的方法主要采用經(jīng)典的Schotten-Baumann(肖頓-鮑曼)反應,即在有機溶劑/水混合相中以脂肪酰氯與氨基酸經(jīng)堿催化酰胺化反應合成。但由于該法使用環(huán)境非友好的脂肪酰氯以及低沸點有機溶劑,前者會導致生成氯化鈉副產(chǎn)物,后者會增加VOC排放,而且水會增大產(chǎn)物中脂肪酸鈉副產(chǎn)物含量。因此對傳統(tǒng)肖頓-鮑曼反應進行改良,開發(fā)出更加符合綠色化學原則的新合成方法具有學術和應用雙重意義。本文設計了一種改進肖頓-鮑曼方法,分別在甘油和無水甲醇相中以月桂酸甲酯(ML)和甘氨酸鈉(SG)為原料合成N-月桂�；拾彼徕c(SLG),以期原料綠色化,不生成氯化鈉副產(chǎn)物,并具有連續(xù)化生產(chǎn)的可能性。具體研究內(nèi)容如下:(1)在多元醇相中以甲醇鈉(SM)催化ML與SG進行縮合反應。通過考察反應溶劑種類、催化劑種類、副產(chǎn)物甲醇脫除方式、ML與SG的摩爾比、催化劑用量、反應時間以及反應溫度對縮合反應的影響,并通過正交實驗得到較優(yōu)實驗條件為n(SG):n(ML):n(SM)=2.5:1.0:0.018,甘油為溶劑,氮氣鼓吹方式脫除甲醇,135 oC反應3.5 h。在優(yōu)化條件下酯化副產(chǎn)物月桂酸單甘酯(GML)已基本轉(zhuǎn)化為酰化產(chǎn)物SLG,SLG的產(chǎn)率達80.2%。(2)采用水熱反應釜為反應器,在無水甲醇相中以SM催化ML與SG進行壓熱反應。采用水熱反應釜壓熱提高反應溫度和n(SG):n(ML)=5.0:1.0為反應物料比時,考察了反應溶劑種類、催化劑種類、反應溫度、反應時間和催化劑用量對SLG的產(chǎn)率及ML的轉(zhuǎn)化率的影響,結(jié)果表明在n(SG):n(ML):n(SM)=5.0:1.0:0.01,125 oC反應24 h的條件下,ML已基本轉(zhuǎn)化完全,SLG的產(chǎn)率為62.4%。通過在壓熱反應條件下增大n(SG):n(ML),考察在填充床反應器中運行該改良反應的可行性。在n(ML):n(SM)=1.0:0.01,125oC下反應24 h的條件下,考察SG與ML的摩爾比對壓熱反應的影響,得到隨著n(SG):n(ML)增大,SLG的產(chǎn)率逐漸增大,在n(SG):n(ML)=150:1.0時,SLG的產(chǎn)率高達93.6%;表明該改良反應具有在填充床反應器中運行的可行性,可以通過高比率n(SG):n(ML)有效提高SLG產(chǎn)率。(3)進一步改變親核試劑氨基酸鈉的種類,分別在甘油和無水甲醇相中以ML和丙氨酸鈉、肌氨酸鈉為原料制備了N-月桂�；彼徕c(SLA)和N-月桂酰基肌氨酸鈉(SLS),證明了該改進方法對其它氨基酸鈉原料的普適性。對SLG、SLS和SLA的表面張力、乳化力、起泡穩(wěn)泡性和潤濕力四種表面性能進行測定,通過對三種表面活性劑的幾種性能比較,結(jié)果表明親油基相同時,采用氨基酸鈉改變表面活性劑的陰離子基團,對表面活性劑的性能無明顯影響,且SLS的綜合性能最好。綜上所述,本文設計了一種改進肖頓-鮑曼方法,分別在甘油和無水甲醇相中以價格低廉和綠色環(huán)保的原料ML和SG,經(jīng)SM堿催化合成N-月桂�；拾彼徕c(SLG),并初步探索了適宜反應條件。首先,該方法通過直接使用ML代替?zhèn)鹘y(tǒng)脂肪酰氯為原料,既增加了原料的綠色性,又避免生成氯化鈉副產(chǎn)物從而提高了反應的原子經(jīng)濟性。其次,該方法中采用甘油替代純介質(zhì)性溶劑如丙酮,由于甘油可用作后續(xù)配方成分,既減少VOC及免除溶劑脫除,又增強了過程的綠色性并提高了產(chǎn)品品質(zhì)。第三,在采用甲醇溶劑的壓熱反應工藝中,一方面通過壓熱提高溫度而強化反應條件,另一方面通過增大物料模擬該改良反應在填充床反應器運行的可行性,證實壓熱條件與高比率n(SG):n(ML)可以極大提高ML替代脂肪酰氯后的平衡產(chǎn)率。
【關鍵詞】：肖頓-鮑曼反應 月桂酸甲酯 壓熱反應 N-月桂�；拾彼徕c N-酰基甘氨酸鈉 甘油 無水甲醇
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O627.11
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 氨基酸表面活性劑的分類9-10
• 1.1.1 按氨基酸類型分類9-10
• 1.1.2 按結(jié)構(gòu)不同分類10
• 1.2 N-脂肪酰基氨基酸鹽的合成方法10-15
• 1.2.1 化學合成法11-14
• 1.2.2 酶合成法14-15
• 1.2.3 化學-酶合成法15
• 1.3 N-脂肪�；被猁}的應用15-16
• 1.3.1 日用化學品方面的應用15
• 1.3.2 食品方面的應用15
• 1.3.3 生物醫(yī)藥方面的應用15-16
• 1.3.4 農(nóng)業(yè)方面的應用16
• 1.3.5 工業(yè)方面的應用16
• 1.4 立題依據(jù)和主要研究內(nèi)容16-19
• 1.4.1 立題依據(jù)16-17
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 月桂酸甲酯與甘氨酸鈉縮合反應的探索19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 實驗試劑及儀器19-20
• 2.2.1 實驗試劑19-20
• 2.2.2 實驗儀器20
• 2.3 實驗方法20-22
• 2.3.1 SG的制備20-21
• 2.3.2 SLG的合成21-22
• 2.3.3 表征方法22
• 2.4 結(jié)果與討論22-35
• 2.4.1 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征22-26
• 2.4.2 LG定量分析方法的建立26-27
• 2.4.3 SLG的合成工藝條件優(yōu)化27-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 月桂酸甲酯與甘氨酸鈉壓熱反應的探索36-50
• 3.1 引言36-37
• 3.2 實驗試劑及儀器37-38
• 3.2.1 實驗試劑37-38
• 3.2.2 實驗儀器38
• 3.3 實驗方法38-39
• 3.3.1 SLG的合成38-39
• 3.3.2 SLG的表征方法39
• 3.4 結(jié)果與討論39-49
• 3.4.1 N-月桂�；拾彼岬慕Y(jié)構(gòu)表征40-42
• 3.4.2 ML與LG定量分析方法的建立42
• 3.4.3 壓熱條件下反應條件對壓熱反應的影響42-47
• 3.4.5 SG與ML的摩爾比對SLG產(chǎn)率的影響47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 不同種類氨基酸鈉與月桂酸甲酯的反應以及表面性能研究50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 實驗試劑及儀器50-51
• 4.2.1 實驗試劑50-51
• 4.2.2 實驗儀器51
• 4.3 實驗方法51-54
• 4.3.1 丙氨酸鈉和肌氨酸鈉的制備51-52
• 4.3.2 SLA和SLS的合成52-53
• 4.3.3 表征方法53
• 4.3.4 SLG、SLA和SLS表面性能的測定53-54
• 4.4 結(jié)果與討論54-61
• 4.4.1 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征54-58
• 4.4.2 SLG、SLA和SLS的表面性能58-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 主要結(jié)論與展望62-64
• 主要結(jié)論62-63
• 展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-71
• 附錄 1：相關測試圖譜71-75
• 附錄 2：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文75

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本文編號：1123023