一种基于锆催化剂催化合成N-酰基氨基酸表面活性剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于锆催化剂催化合成N

【技术实现步骤摘要】
一种基于锆催化剂催化合成N
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酰基氨基酸表面活性剂的方法


[0001]本专利技术涉及一种N
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酰基氨基酸表面活性剂的合成方法，特别涉及一种利用二(全氟己基磺酸)二茂锆(Cp2Zr(OSO2C6F
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)2)催化氨基酸(或盐)与长链脂肪羧酸进行缩合反应合成的N
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酰基氨基酸表面活性剂的方法，属于精细化工品催化合成


技术介绍

[0002]表面活性剂已广泛应用于医药、化妆品、洗涤、润滑剂、三次采油等领域，但是传统表面活性剂生物降解性低、对水生生物毒性较强且其原料来自非可持续资源。随着环境保护及可持续发展的提出，研发无毒、安全性好、可生物降解、生物相容性好、性质温和、环境友好、多功能及高质量的表面活性剂逐渐成为表面活性剂工业领域的研究热点和发展方向。氨基酸表面活性剂(AAS)通过可再生、易生物降解、且毒性低的氨基酸为原料合成，是一种或多种氨基酸与疏水基组合而成的表面活性剂，在医药、食品、化妆品等行业中具有强大的应用前景，从20世纪70年代开始逐渐成为研究热点。AAS的合成主要采用酶合成法、化学合成法及化学
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酶合成法。化学法原料易得、工艺流程和设备相对简单，国内工业上主要通过化学法制备氨基酸型表面活性剂。其中，N
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酰基氨基酸表面活性剂主要采用肖顿—鲍曼缩合反应合成，该方法首先需要通过二氯亚砜与羧酸反应，将羧酸转化为酰氯，酰氯再与氨基酸在碱性条件下反应得到N
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酰基氨基酸表面活性剂。在肖顿—鲍曼缩合反应中存在酰氯水解及脂肪酰氯与甘氨酸羧基成酐两个副反应，因此，此方法需要严格控制反应条件，且该方法产生的高盐废水较难处理，从而开发一种N
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酰基氨基酸表面活性剂的绿色环保高效合成方法具有较大的理论研究意义和实际应用价值。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种以二(全氟己基磺酸)二茂锆(Cp2Zr(OSO2C6F
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)2)催化剂在温和条件直接催化长链脂肪羧酸和氨基酸(或氨基酸盐)一步合成N
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酰基氨基酸表面活性剂的方法，该方法步骤简单，避免了酰氯中间体合成，无高盐废水产生，且官能团耐受范围广、目标产物收率高，各种长链脂肪羧酸和不同氨基酸之间合成N
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酰基氨基酸表面活性剂的收率均保持在80％左右，反应条件温和，在100℃左右温度下即可完成。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术还提供了一种基于锆催化剂催化合成N
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酰基氨基酸表面活性剂的方法，该方法是将长链脂肪羧酸与氨基酸和/或氨基酸盐在二(全氟己基磺酸)二茂锆催化作用下进行缩合反应，即得。
[0005]本专利技术技术方案的关键是在于采用了二(全氟己基磺酸)二茂锆催化剂，该催化剂可以实现长链脂肪羧酸与氨基酸(或氨基酸盐)在温和条件下高收率合成N
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酰基氨基酸表面活性剂。
[0006]作为一个优选的方案，所述长链脂肪羧酸为C8～C
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饱和或不饱和一元脂肪羧酸。本专利技术所采用的长链脂肪羧酸可以为饱和的长链脂肪羧酸，如C8～C
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饱和脂肪羧酸，饱和
脂肪羧酸中脂肪链为C7～C
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烷基链，烷基链可以为直链，也可以带支链，具体如十一烷基、十三烷基、十七烷基等等，饱和脂肪羧酸中羧基的数量可以为1个或多个，一般为1个，羧基的位置不受限制，但一般在烷基链的端基。本专利技术所采用的长链脂肪羧酸还可以为不饱和长链脂肪羧酸，如C8～C
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不饱和脂肪羧酸，不饱和脂肪羧酸脂肪链为C7～C
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烯烃链或炔烃链，烯烃链或炔烃链中包含的烯基或炔基的数量可以为1个或多个，且烯基或炔基的位置不受限制，一般烯基或炔基数量为1个，具体如7
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十五烯基或9
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十七烯基，不饱和长链脂肪羧酸中羧基的数量可以为1个或多个，一般为1个，羧基的位置不受限制，但一般为烯烃链或炔烃链的端基。更优选，长链脂肪羧酸为常见的月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈油酸、硬脂酸、椰油酸等等。
[0007]作为一个优选的方案，所述氨基酸可以选择常见的氨基酸种类，具体选择谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、肌氨酸、甲基牛磺酸中至少一种。
[0008]作为一个优选的方案，所述氨基酸盐包括谷氨酸钾盐或钠盐、甘氨酸钾盐或钠盐、丙氨酸钾盐或钠盐、肌氨酸钾盐或钠盐、甲基牛磺酸钾盐或钠盐中至少一种。
[0009]作为一个优选的方案，所述二(全氟己基磺酸)二茂锆的摩尔量为所述长链脂肪羧酸摩尔量的0.5～5％。二(全氟己基磺酸)二茂锆催化剂的用量在优选的范围内能获得较高的目标产物收率，而二(全氟己基磺酸)二茂锆催化剂的用量低于长链脂肪羧酸摩尔量1％时，目标产物收率有明显降低，而二(全氟己基磺酸)二茂锆催化剂的用量高于长链脂肪羧酸摩尔量1％时，目标产物收率没有明显提高，造成催化剂使用成本提高。所述二(全氟己基磺酸)二茂锆的摩尔量进一步优选为所述长链脂肪羧酸摩尔量的0.8～1.2％。
[0010]作为一个优选的方案，所述缩合反应的条件为：温度为50～170℃，时间为4～30h。作为一个进一步优选的方案，所述缩合反应的条件为：温度为90～110℃，时间为18～26h。如果反应温度过高或者反应时间延长则容易产生副反应，导致目标产物收率降低，而温度过低或反应过短，则难以使反应顺利进行或者反应进行不彻底，也不能获得较高目标产物收率。
[0011]作为一个优选的方案，所述缩合反应在有机溶剂与水的混合溶剂中进行；所述有机溶剂为THF、DMF、DMSO、丙酮中至少一种。有机溶剂和水的体积为优选为1:0.5～1.5。最优选的有机溶剂为丙酮。最优选的混合溶剂为丙酮和水按体积1:1组成。
[0012]作为一个优选的方案，长链脂肪羧酸与氨基酸和/或氨基酸盐的摩尔比为等摩尔比。两者按理论摩尔比进行反应。
[0013]作为一个优选的方案，缩合反应完成后，脱除溶剂，并加入常用溶剂进行重结晶即可得N
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酰基氨基酸表面活性剂。结晶采用的溶剂可以为THF、CH3CN、1,4
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二氧六环、CH2Cl2、甲苯、DMF、DMSO、乙醇、甲醇、乙醚、石油醚、正己烷、水、THF/水、DMF/水、DMSO/水、乙醇/水、甲醇/水中的一种。
[0014]相对现有技术，本专利技术技术方案带来的有益技术效果：
[0015]1)本专利技术的N
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酰基氨基酸表面活性剂的合成方法通过采用特殊的锆催化剂以实现长链脂肪羧酸与氨基酸和/或氨基酸盐之间进行一步缩合反应即可高收率合成N
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酰基氨基酸表面活性剂，步骤简单，避免了酰氯中间体合成过程，避免了高盐废水的产生。
[0016]2)本专利技术的N
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酰基氨基酸表面活性剂的合成方法对官能团耐受范围广、目标产物收率高，各种长链脂肪羧酸和不同氨基酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锆催化剂催化合成N
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酰基氨基酸表面活性剂的方法，其特征在于：将长链脂肪羧酸与氨基酸和/或氨基酸盐在二(全氟己基磺酸)二茂锆催化作用下进行缩合反应，即得。2.根据权利要求1所述的一种基于锆催化剂催化合成N
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酰基氨基酸表面活性剂的方法剂，其特征在于：所述长链脂肪羧酸为C8～C
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的饱和或不饱和一元脂肪羧酸。3.根据权利要求1所述的一种基于锆催化剂催化合成N
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酰基氨基酸表面活性剂的方法剂，其特征在于：所述氨基酸包括谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、肌氨酸、甲基牛磺酸中至少一种。4.根据权利要求1所述的一种基于锆催化剂催化合成N
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酰基氨基酸表面活性剂的方法剂，其特征在于：所述氨基酸盐包括谷氨酸钾盐或钠盐、甘氨酸钾盐或钠盐、丙氨酸钾盐或钠盐、肌氨酸钾盐或钠盐、甲基牛磺酸钾盐或钠盐中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李今微，喻名强，
申请(专利权)人：长沙普济生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：