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1、新一代绿色表面活性剂—烷基葡萄糖酰胺近年来,随着人们环保意识的增强,绿色化学研究愈来愈为人们所重视。在绿色化学的浪潮中,绿色表面活性剂的研究也十分活跃。其中以淀粉和动物油脂为起始原料衍生的一些糖基表面活性剂就是其中的一类,烷基葡萄糖酰胺作为一种新型绿色表面活性剂已经成为行业内研究的热点。烷基葡萄糖酰胺即N-烷酰基-N-甲基葡萄糖,简称MEGA,是一种非离子表面活性剂,其所用原料均可来自可再生资源,从文献报道来看其生物降解可达98%～99%,性能温和,对环境和生物安全性极高,是一种不可多得的绿色化
2、学品。烷基葡萄糖酰胺的代表产品主要是由月桂酸衍生而来的十二烷基葡萄糖酰胺,按严格的命名应称为N-十二酰基-N-甲基-1-氨基-1-1脱氧-D-葡萄糖醇(N-dodecanoyl-N-methyl-1-amino-1-deoxy-D-glucitol),通用名为N-十二酰基-N-甲基-葡萄糖胺(N-dodecanoyl-N-methyl-glucamine)又称NMGA。对于此类同系物缩写为MEGA-n,n表示包括羰基碳原子在内的烷酰基链长。例如烷酰基链长为C12时此类化合物记为MEGA-12。R
3、obertG.等人对MEGA-12的相平衡和相反应动力学,MEGA-12水体系的相平衡和相反应动力学以及MEGA-12亲水基团的固有亲水性等进行了研究。P&G公司对碳链长度为8～18的N-十二烷酰基-N-烷基葡萄糖胺的不同取代基(甲基､乙基､丙基､丁基､己基､苄基､甲氧基､甲氧丙基､乙氧基等)对其熔点,krafft点,cmc和表面张力的影响进行了研究。1烷基葡萄糖酰胺的合成及工艺条件MEGA-n可以由葡萄糖,烷基胺,氢,甲脂在催化剂的存在下进行制备。下面以N-十二酰基-N-甲基-葡萄糖胺(N-d
4、odecanoyl-N-methyl-glucamine)为例来说明MEGA-n的制备方法。MEGA-12的结构式如下,其合成可分三步进行。1.1 第一步甲胺与葡萄糖的醛基进行加合反应反应式如下:这部分反应较易进行,在无氧条件下可使产品有较好的色泽,水的存在对这一步反应影响不大,因此可用由谷物淀粉得到的葡萄糖浆代替葡萄糖。理想的加合反应甲胺与葡萄糖的摩尔比大致为1∶1～1∶3,反应试剂在水或羟基溶剂中的质量分数为10%～80%,通常为40%～50%,反应温度应小于80℃。最常用的溶剂为
5、含有羟基的溶剂,如:甲醇､乙醇､正丙醇､异丙醇､丁醇､乙二醇､丙二醇､甘油等。加氢过程与加合过程中的溶剂应相同。加合过程耗时一般为05h～20h,时间长短取决于反应温度的高低,当反应在30℃～60℃之间进行时,一般需耗时1h～10h,加合反应可在常压下进行,增加压力可以加快反应速度。1.2第二步葡萄糖亚胺的加氢反应反应式如下:一般的加氢反应用催化剂均可用于此反应,较常用的是Raney镍,也可用负载镍,见于报道的较常用的催化剂有Gracechemicla:RaneyNickel4200､3000,
6、UnitedCataktstInc:G-49A､G-96B､G-49C等。加氢反应一般在无水的有机溶剂中进行,反应温度一般在40℃～120℃,压力一般在3×105Pa～60×105Pa。反应耗时大约1h～30h。1.3葡萄糖甲胺与甲脂进行酰胺化反应基本反应式如下:该反应一般是葡萄糖甲胺与月桂酸甲酯在一种含羟基溶剂里用醇钠或醇钾作为催化剂进行反应,反应一般在25℃～130℃下进行,葡萄糖甲胺与月桂酸甲酯的比值大概为1∶1,反应耗时1h～5h。单官能团的仲胺与甲脂反应时并不能被碱催化,但是该反应被添
7、加的碱催化,其机理可能是最初的反应在碱催化下先使羟基酰化,生成氨基四羟基酯,迅速重排成五羟基酰胺。该反应的最终产物是五羟基酰胺,其结构已经核磁共振､红外光谱､拉曼光谱鉴定,并进行了单晶X-射线研究。以上三步反应中前两步反应可以合并为一步,但在第三步反应前必须对中间产物中的胺和水除去,以消除对酰胺化反应的影响。2烷基葡萄糖酰胺的相平衡及相反应动力学RobertG.等人对MEGA-12的相平衡和相反应动力学,MEGA-12水体系的相平衡和相反应动力学以及MEGA-12亲水基团的固有亲水性(intri
8、nsichydoophicicity)等进行了研究,经过对MEGA-12粉末和单晶的X-ray衍射研究,程序升温粉末X-ray扫描及热力学研究发现MEGA-12表现出一种复合晶体所表现的复杂的同质异像现象,而且它的晶相结构与一般的单官能团的表面活性剂的晶相有所不同,三种不同的同质异相晶体在下面被指定为X1,X2,X3,其中X1和X2已经被制备并分离出来,X1单晶是用丙酮对MEGA-12进行重结晶后得到的正常的晶体,X2的单晶可以从MEGA-12的甲醇-乙腈溶液中蒸发掉溶剂得到,X3的晶体是在冷却
