一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的方法
2023-05-25 00:01:11
一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的方法
【專利摘要】本發明涉及一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的製備方法，屬於烷基糖苷製備【技術領域】。以十二醇和葡萄糖為原料，在複合有機酸催化作用下發生縮醛化反應，製備十二烷基糖苷水溶液，採用本發明方案進行十二烷基糖苷的製備，具有工藝簡單、操作方便、生產成本低，烷基糖苷質量穩定、性能優異等優點。
【專利說明】一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的方法，屬於烷基糖苷製備技 術領域。
【背景技術】
[0002] 燒基糖苷（alkyl polyglycoside，簡稱APG)是一類新型的綠色環保表面活性劑， 主要是通過可再生資源碳水化合物葡萄糖和長鏈的天然脂肪醇為原料，在酸催化下經過縮 醛化脫水反應製得。該非離子表面活性劑兼具有離子表面活性劑的特性，配伍性能優異、生 態學和毒理學性質優良、物理化學性質出眾，使得其在洗劑、紡織印染、塑料、農藥、醫藥、生 物化工等眾多行業都有廣泛地應用。
[0003] 十二燒基葡萄糖苷（dodecyl polyglucoside)，分子式為C18H36O6,分子量為 348. 5,為白色或淺黃色固體。目前合成該糖苷的主要方法有一步法和二步法兩種，其中二 步法先以葡萄糖與低碳醇反應，再用高碳醇進行轉糖苷化反應，該工藝存在反應時間長、工 藝流程繁雜，生產成本高等問題，已逐漸被淘汰。而一步法合成糖苷主要面臨以下幾個問 題：一是葡萄糖在十二醇中飽和溶解度很小，無法形成均相體系，導致反應時間長、轉化率 低；二是中和劑不宜配伍，導致產品色澤深，而使用過氧化物脫色劑又容易引起產品質量不 穩定等問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種用新型複合有機酸為催化劑，一步法製備十二烷基糖苷 的合成新方法。本發明工藝簡單、操作方便、生產成本低，烷基糖苷質量穩定、性能優異。
[0005]基於上述目的，本發明採用的技術方案如下： 在帶有攪拌裝置的三口燒瓶中加入溶劑N，N-二甲基甲醯胺，將葡萄糖在加熱攪拌情 況下溶解在溶劑N，N-二甲基甲醯胺中，並形成均勻的葡萄糖溶液，待用；取複合有機酸催 化劑和十二醇置於帶有分水器的四口燒瓶中，將配置待用的葡萄糖溶液通過恆壓漏鬥滴加 至該四口燒瓶中，滴加時間控制在1小時左右，在真空度〇. 095?0. 098Mpa、溫度9(Tl30°C 條件下，摩爾比為1: 3飛的葡萄糖溶液與十二醇進行縮醛化反應4~6小時；觀察反應液 澄清，分水器中15min內無水生成，用費林試劑判定縮醛化反應終點；降溫至7(T80°C，力口 入中和劑，調節體系pH至8. 0 ;開啟真空泵，調整體系真空度為0. 095、. 098Mpa，溫度為 8(Tll(TC，進行減壓蒸餾，依次脫除少量水和溶劑N，N-二甲基甲醯胺後，再將其轉入降膜 蒸發器中，降膜蒸發器的換熱面積為〇. 5~2m2,降膜蒸發器的工作溫度為ΚΚΓΗΟ?，真空度 為0. 0995?0. 0999Mpa，高真空脫除過量的十二醇，獲得粗品；將該粗品溶液冷卻至50°C，力口 入與粗品等質量比的去離子水，進行柱層析吸附脫色後，採用去離子水洗滌Γ3次；減壓脫 水，調配得到濃度約為50%的十二烷基糖苷水溶液。
[0006]進一步的，作為優選： 所述的葡萄糖溶解過程中，攪拌速率控制在ΚΚΓ500r/min。
[0007] 所述的葡萄糖溶液滴加到十二醇中的滴加速率為3~10ml/min。
[0008] 複合有機酸催化劑為鎂粉加入到甲基二磺酸中形成的甲基二磺酸與甲基二磺酸 鎂的混合溶液，其中，甲基二磺酸與甲基二磺酸鎂的摩爾比為1~3:1。
[0009] 調節pH的中和劑為Mg0、Mg(0H)2、MgCO3或Mg(HO)3 )2中的任意一種。
[0010] 柱層析吸附脫色劑為ΚΚΓ400目任意規格的柱層析矽膠，其填充量為葡糖糖質量 的30?40%。
[0011] 加壓脫水時，溫度為7(T90°C，真空度為0· 094?0· 097MPa。
[0012] 上述技術方案的顯著特點是：採用了新型複合有機酸作為催化劑，由於該催化劑 催化活性大、選擇性強、後處理方便，從而確保了縮醛化反應能夠一步完成；並且採用了強 極性溶劑N，N-二甲基甲醯胺為反應介質，很好的解決了葡萄糖、催化劑和十二醇固液非均 相的問題，使固相葡萄糖快速轉變為溶液，再將溶液狀態的葡萄糖添加入催化劑和十二醇 中，由於縮醛化反應是在均一的同相態下進行，反應快速、穩定、均勻，轉化率大大提高；在 後處理中，通過高真空降膜脫醇和柱層析矽膠的吸附脫色，很好的解決了中和劑配伍所產 生的產品色澤深、質量不穩定等技術難題。總之，本發明所提供製備十二烷基糖苷的方法工 藝簡單，易於操作和控制，所形成的的成品烷基糖苷質量穩定，性能優異，如殘醇含量低、產 品色澤淺、不容易返酸，生產成本低。
【具體實施方式】
[0013] 以下結合三個實施例，對本發明的技術方案及其實施過程進行詳細敘述。
[0014] 實施例1 將200g葡萄糖加入到160gN，N-二甲基甲醯胺溶液中，加熱至60°C，攪拌溶解得到葡 萄糖溶液，待用。取Ig催化劑(該催化劑中，甲基二磺酸與甲基二磺酸鎂的摩爾比為1 :1) 和600g十二醇加入至帶有分水器的2000ml四口燒瓶中，攪拌升溫至KKTC，通過恆壓漏鬥 將葡萄糖溶液滴加至十二醇中，滴加時間控制在1小時左右，開始縮醛化反應，滴加完畢後 繼續反應5小時。至反應液澄清，觀察分水器15min內無水產生，用費林試劑判定終點，降溫 至70°C左右，加入中和劑MgO,調節體系pH至8. 0。開啟真空泵，調節真空度為0. 096Mpa， 逐漸升溫至l〇〇°C左右，依次脫除少量水和溶劑N，N-二甲基甲醯胺。脫除完畢後，切換接入 乾式螺杆真空泵，調節真空度為〇. 〇996Mpa、工作溫度為120°C，用換熱面積為0. 5m2降膜 蒸發器脫除過量的十二醇。十二醇脫除完畢後，粗品冷卻至50°C，加入與粗品等質量比的去 離子水約400g，經裝有60g矽膠（20(Γ300目）的層析柱，過濾，吸附，脫色，並用60g去離子 水分三次洗滌產品。洗滌完畢後，在工作溫度90°C、真空度0. 095Mpa的條件下，減壓蒸餾脫 除洗滌水，調配成濃度約為50%的十二烷基糖苷水溶液。
[0015] 實施例2 將200g葡萄糖加入到200gN，N-二甲基甲醯胺溶液中，加熱至60°C，攪拌溶解得到葡 萄糖溶液，待用。取2g催化劑(該催化劑中，甲基二磺酸與甲基二磺酸鎂的摩爾比為2 :1) 和SOOg十二醇加入至帶有分水器的2000ml四口燒瓶中，攪拌升溫至110°C，通過恆壓漏 鬥將葡萄糖溶液滴加至十二醇中，滴加時間控制在1小時左右，開始縮醛化反應，滴加完畢 後繼續反應4小時。至反應液澄清，觀察分水器15min內無水產生，用費林試劑判定終點， 降溫至70°C左右，加入中和劑Mg(HO)3 )2，調節體系pH至8. 0。開啟真空泵，調節真空度為 0. 097Mpa，逐漸升溫至IKTC左右，依次脫除少量水和溶劑N，N-二甲基甲醯胺溶液。脫除完 畢後，切換接入乾式螺杆真空泵，調節真空度為0. 〇997Mpa、工作溫度為130°C，用換熱面積 為Im2降膜蒸發器脫除過量的十二醇。十二醇脫除完畢獲得粗品，將粗品冷卻至50°C，力口 入與粗品等質量比的去離子水約400g，經裝有70g矽膠（ΚΚΓ200目）的層析柱，過濾，吸附， 脫色，並用45g去離子水分三次洗滌產品。洗滌完畢後，在工作溫度80°C、真空度0. 096Mpa 的條件下，減壓蒸餾脫除洗滌水，調配成濃度約為50%的十二烷基糖苷水溶液。
[0016] 實施例3 將200g葡萄糖加入到240gN，N-二甲基甲醯胺溶液中，加熱至55°C，攪拌溶解得到葡 萄糖溶液，待用。取3g催化劑(該催化劑中，甲基二磺酸與甲基二磺酸鎂的摩爾比為3 :1)和 IOOOg十二醇加入至帶有分水器的2000ml四口燒瓶中，攪拌升溫至130°C，通過恆壓漏鬥將 葡萄糖溶液滴加至十二醇中，滴加時間控制在1小時左右，開始縮醛化反應，滴加完畢後繼 續反應3小時。至反應液澄清，觀察分水器15min內無水產生，用費林試劑判定終點，降溫至 80°C左右，加入中和劑Mg(OH)2，調節體系pH至8. 0。開啟真空泵，調節真空度為0. 098Mpa， 逐漸升溫至KKTC左右，依次脫除少量水和溶劑N，N-二甲基甲醯胺溶液。脫除完畢後，切 換接入乾式螺杆真空泵，調節真空度為〇. 〇998Mpa、工作溫度為130°C，用換熱面積為I. 5m2 降膜蒸發器脫除過量的十二醇。十二醇脫除完畢獲得粗品，將粗品冷卻至50°C，加入與粗品 等質量比的去離子水約400g，經裝有80g矽膠（25(Γ350目）的層析柱，過濾，吸附，脫色，並 用30g去離子水洗滌分三次洗滌產品。洗滌完畢後，在工作溫度70°C、真空度0. 097Mpa的 條件下，減壓蒸餾脫除洗滌水，調配成濃度約為50%的十二烷基糖苷水溶液。
[0017] 表1實施例產品及市場同類產品質量指標測試結果
【權利要求】
1. 一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的方法，其特徵在於，以十二醇和葡萄糖為 原料，在複合有機酸催化作用下發生縮醛化反應，製備十二烷基糖苷水溶液，具體步驟如 下： (1) 葡萄糖溶解：將葡萄糖攪拌滴加入溶劑N，N-二甲基甲醯胺中，並加熱溶解至形成 均勻溶液，其中加熱溶解溫度為50-60°C，催化劑一與葡萄糖的質量比為0. 8-1. 2:1 ; (2) 縮醛化反應：在反應容器中加入十二醇和複合有機酸催化劑，並調整溫度至通過恆 壓漏鬥滴入步驟（1)所配置的均勻的葡萄糖溶液，十二醇與葡萄糖溶液進行縮醛化反應，反 應溫度為90-130°C，真空度0. 095-0. 098MPa，十二醇與葡萄糖溶液的質量比為3-5:1，複合 有機酸催化劑的添加量為葡萄糖質量的〇. 5-1. 5% ; (3) 中和：當反應液澄清且無水產生時，縮醛化反應結束，降溫至70-80°C，加入中和 齊[J，調整體系pH值至8 ; (4) 減壓蒸餾：調整體系溫度至80-1KTC、真空度0. 095-0. 098MPa，依次脫除水和溶劑 後，將其轉入真空將膜蒸發器中，降膜蒸發器換熱面積為〇. 5-2m2,調整正反器的工作溫度 為100-140°C，真空度0. 0995-0. 0999MPa，脫除過量的十二醇，得粗品； (5) 吸附脫色後處理：將步驟（4)所得粗品冷卻至50°C，加入等質量比的去離子水，柱 層析吸附脫色後；再用去離子水洗滌1-3次，用於洗滌的去離子水的添加量為其所處理溶 液質量的5-10% ;調整溫度至70-90°C，真空度為0. 094-0. 097MPa，脫水並調配所得十二烷 基糖苷水溶液的濃度， 上述製備過程中，所述的複合有機酸催化劑為鎂粉加入到甲基二磺酸中形成的甲基二 磺酸與甲基二磺酸鎂的混合溶液，其中，甲基二磺酸與甲基二磺酸鎂的摩爾比為1-3:1。
2. 如權利要求1所述的一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的方法，其特徵在於： 步驟（2)中，葡萄糖溶液的滴加速率為3-10ml/min。
3. 如權利要求1所述的一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的方法，其特徵在於： 步驟（3)中，中和劑選用1%0、1%(0!1) 2、1%0)3或1%〇10)3)2中的任意一種。
4. 如權利要求1所述的一種複合有機酸催化製備十二烷基糖苷的方法，其特徵在於： 步驟（5)中，柱層析吸附脫色劑為ΚΚΓ400目任意規格的柱層析矽膠，其填充量為葡糖糖質 量的30?40%。
【文檔編號】C07H1/06GK104262420SQ201410488424
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】顏吉校, 金一豐, 宋明貴, 郭玉峰, 沈天維 申請人:浙江合誠化學有限公司