【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氨基酸表面活性剂领域，尤其涉及一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法。
技术介绍
1、氨基酸系列表面活性剂，是一种类蛋白质的、安全的、温和的表面活性剂，除了具有一般表面活性剂的洗涤、乳化、发泡、渗透与增溶等基本性能之外，还具有低刺激、低毒性，具有良好的生物降解性和人体亲和性。因而，氨基酸系列表面活性剂被广泛地应用在日用护肤品、洗面奶、沐浴露、洗手液等日用化学品中，也被广泛应用在食品、农药、金属清洗加工和印染行业中。
2、虽然氨基酸系列表面活性剂低毒、温和、环境友好，但其合成工艺却具有高污染、高排放、对环境及其不友好的缺陷。目前主流的脂肪酰氨基酸表面活性剂合成工艺是采用肖特-鲍曼缩合工艺，以脂肪酸为起始原料，经过酰氯化、酰胺化、酸化洗涤等工序得到脂肪酰氨基酸，该过程会排放大量的废酸及废盐水。同时该工艺在最后一步缩合反应中，有与产物等摩尔的氯化钠生成，酸洗也难以将氯化钠从成品中除尽，这也限制了该工艺得到的氨基酸表面活性剂的品质。
3、此外，现有技术中其余合成脂肪酰氨基酸表面活性剂工艺也具有一定缺陷且收率低于肖特-鲍曼缩合工艺，例如脂肪酰胺基醇氧化法制备脂肪酰氨基酸表面活性剂，该方法副反应多、收率低、成本高，而且金属盐类催化剂与氨基酸络合，无法从成品中除尽，实际生产中极少使用。又例如cn116601139a公开了一种以脂肪酸烷基醇酯为原料，与氨基酸及醇钠溶液的混合物进行高温酯交换的合成方法；该方法可以获得无溶剂无氯化钠的n-脂肪酰氨基酸钠，但能耗大，成本高，产物产量仅为85％无法达到肖特-鲍曼工艺。
技术实现思路
1、本专利技术为了克服现有技术下合成氨基酸类表面活性剂污染大、能耗高、环境不友好且得到产品中含有氯化钠杂质的问题，提供一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法。该方法耦合了氯硅烷水解工艺和酰胺化工艺，可同时得到高纯度的氨基酸表面活性剂和氯硅烷水解产物，避免了肖特-鲍曼工艺中酰氯合成的高污染、高腐蚀工况，也避免了酰氯合成氨基酸表面活性剂副产的氯化钠，合成工艺绿色、清洁、环保。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，包括如下步骤：
4、s1、将脂肪酸与氯硅烷混合后加热反应生成脂肪酸硅酯；
5、s2、将脂肪酸硅酯与氨基酸盐反应，然后分离氯硅烷水解产物得到n-脂肪酰氨基酸盐，或将n-脂肪酰氨基酸盐与酸混合得到n-脂肪酰氨基酸。
6、本专利技术为了解决现有工艺的弊端，公开了新的合成路线：以脂肪酸与氯硅烷反应生成脂肪酸硅酯，脂肪酸硅酯与氨基酸盐的氨基发生酰胺化反应，生成n-脂肪酰氨基酸盐，n-脂肪酰氨基酸盐可直接使用或与酸反应生成n-脂肪酰氨基酸，同时生成副产物氯硅烷水解产物。脂肪酸硅酯作为n-脂肪酰氨基酸盐的中间产物，有较高的氨解活性，可高选择性地发生酰胺化反应，生成n-脂肪酰氨基酸盐。反应中产生的氯化氢可以通过降膜吸收，得到25％的工业级盐酸；而氯硅烷水解产物，即二硅氧烷或多硅氧烷，极易与脂肪酰氨基酸产物分离，因此原料的利用率高，且得到产品的纯度高。
7、作为优选，所述s1中脂肪酸为碳原子数为6-22的饱和脂肪酸和碳原子数为6-22的不饱和脂肪酸中的一种或多种。
8、作为更优选，所述s1中脂肪酸为正辛酸、月桂酸、棕榈酸、正十四酸、正十六酸、油酸、椰子油酸或癸二酸。
9、上述脂肪酸为常见天然油脂水解脂肪酸。
10、作为优选，所述s1中氯硅烷为三烷基氯硅烷、二烷基氯硅烷，烷基三氯硅烷、三氯氢硅烷或四氯硅烷，其中烷基为碳原子数为1-6的脂肪烷基链、苯烷基、氯取代脂肪烷基链或氯取代苯烷基。
11、作为优选，所述s1中脂肪酸与氯硅烷的质量比为1:(0.8-2)，加热温度为50-120℃。
12、作为优选，所述s1为将脂肪酸加热至50-70℃，保持回流及温度加入氯硅烷反应，当每小时的回流量低于脂肪酸原始质量的12％时将反应温度提升至100-120℃继续反应。
13、作为优选，所述s1为脂肪酸与氯硅烷混合后加热回流反应，并采用降膜吸收装置吸收氯化氢，当脂肪酸残留小于3％时，加入摩尔数为脂肪酸摩尔数2-3％的叔胺或硅氮烷，继续反应1-2小时后，降温过滤，滤液蒸馏出氯硅烷即得脂肪酸硅酯。
14、在反应后期反应物浓度降低后，反应速度较慢，添加叔胺或硅氮烷后可以加快反应速率，减少反应时间。
15、作为优选，所述s1中得到的脂肪酸硅酯为脂肪酸三甲基硅酯、脂肪酸氯甲基二甲基硅酯、脂肪酸乙烯基二甲基硅酯、脂肪酸乙基二甲基硅酯、脂肪酸三乙基硅酯、二脂肪酸二甲基硅酯、二脂肪酸甲基乙基硅酯或二脂肪酸甲基乙烯基硅酯。
16、作为最优选，所述s1中得到的脂肪酸硅酯为脂肪酸三甲基硅酯。
17、采用三甲基氯硅烷与脂肪酸反应时，生成脂肪酸三甲基硅酯，后者与氨基酸或氨基酸盐反应时，可得到的n-脂肪酰氨基酸或n-脂肪酰氨基酸钠与沸点101℃的六甲基二硅氧烷，将出产物减压蒸馏，可得纯净的n-脂肪酰氨基酸或n-脂肪酰氨基酸钠，馏出物为六甲基二硅氧烷和水的混合物，经静止分层，油层脱水后可得到纯度为99％的六甲基二硅氧烷。
18、作为优选，所述s2中氨基酸盐的分子式如下：
19、
20、其中r1为氢、烷基或取代烷基，r2为氢、烷基或取代烷基，r3为磺酸盐、羧酸盐或磷酸盐，n、z、m为自然数，n+z+m为正整数。
21、作为更优选，所述氨基酸盐为甘氨酸盐、丙氨酸盐、缬氨酸盐、亮氨酸盐、异亮氨酸盐、苯丙氨酸盐、脯氨酸盐、色氨酸盐、丝氨酸盐、酪氨酸盐、半胱氨酸盐、蛋氨酸盐、天冬酰胺盐、谷氨酰胺盐、苏氨酸盐、天冬氨酸盐、谷氨酸盐、赖氨酸盐、精氨酸盐、组氨酸盐、肌氨酸盐及n-烷基牛磺酸盐中的一种。
22、作为优选，所述s2中脂肪酸硅酯与氨基酸盐的质量比为(2-5):1，脂肪酸硅酯与氨基酸盐的反应温度为0-100℃。
23、作为更优选，所述s2中脂肪酸硅酯与氨基酸盐的反应温度为0-60℃。
24、作为最优选，所述s2中脂肪酸硅酯与氨基酸盐的反应温度为0-20℃。
25、作为优选，所述s2为将氨基酸盐与溶剂以1:(0-4)的质量比混合得到氨基酸盐溶液，再加入脂肪酸硅酯进行反应。
26、s2中脂肪酸硅酯与氨基酸盐反应可为将脂肪酸硅酯与氨基酸盐直接混合进行无溶剂的非均相反应，也可为将氨基酸盐溶解在溶剂中得到氨基酸溶液，再加入脂肪酸硅酯进行反应，还可先向氨基酸盐对应的氨基酸中加入脂肪酸硅酯，在加入脂肪酸硅酯的同时加入对应金属离子的碱。反应时可一次性投料，也可滴加某一组分进行反应。先将氨基酸盐溶液加入到反应釜，缓慢加入脂肪酸硅酯，可减少或避免脂肪酸硅酯的水解副反应。
27、作为优选，所述s2中溶剂为水、低级醇和低级酮中的一种或几种。
28、作为优选，所述s2中分离氯硅烷水解产物为将脂肪酸硅酯与氨基酸盐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述S1中脂肪酸为碳原子数为6-22的饱和脂肪酸和碳原子数为6-22的不饱和脂肪酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述S1中氯硅烷为三烷基氯硅烷、二烷基氯硅烷，烷基三氯硅烷、三氯氢硅烷或四氯硅烷，其中烷基为碳原子数为1-6的脂肪烷基链、苯烷基、氯取代脂肪烷基链或氯取代苯烷基。
4.根据权利要求1所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述S1中脂肪酸与氯硅烷的质量比为1:(0.8-2)，加热温度为50-120℃。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述S1为脂肪酸与氯硅烷混合后加热回流反应，并采用降膜吸收装置吸收氯化氢，当脂肪酸残留小于3％时，加入摩尔数为脂肪酸摩尔数2-3％的叔胺或硅氮烷，继续反应1-2小时后，降温过滤，滤液蒸馏出氯硅烷即得脂肪酸硅酯。
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7.根据权利要求1所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述S2中脂肪酸硅酯与氨基酸盐的质量比为(2-5):1，脂肪酸硅酯与氨基酸盐的反应温度为0-100℃。
8.根据权利要求1或6或7所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述S2为将氨基酸盐与溶剂以1:(0-4)的质量比混合得到氨基酸盐溶液，再加入脂肪酸硅酯进行反应。
9.根据权利要求8所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述S2氨基酸盐溶液中溶剂为水、低级醇和低级酮中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述S2中分离氯硅烷水解产物为将脂肪酸硅酯与氨基酸盐反应后的反应物减压蒸馏，馏出物的油相脱水后即得氯硅烷水解产物。
...【技术特征摘要】
1.一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述s1中脂肪酸为碳原子数为6-22的饱和脂肪酸和碳原子数为6-22的不饱和脂肪酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述s1中氯硅烷为三烷基氯硅烷、二烷基氯硅烷，烷基三氯硅烷、三氯氢硅烷或四氯硅烷，其中烷基为碳原子数为1-6的脂肪烷基链、苯烷基、氯取代脂肪烷基链或氯取代苯烷基。
4.根据权利要求1所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述s1中脂肪酸与氯硅烷的质量比为1:(0.8-2)，加热温度为50-120℃。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种脂肪酰氨基酸表面活性剂的合成方法，其特征在于，所述s1为脂肪酸与氯硅烷混合后加热回流反应，并采用降膜吸收装置吸收氯化氢，当脂肪酸残留小于3％时，加入摩尔数为脂肪酸摩尔数2-3％的叔胺或硅氮烷，继续...
【专利技术属性】
技术研发人员：席先锋，田春，吕凯，王鑫鑫，邵向东，姚飞，
申请(专利权)人：衢州科峰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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