α-氯代十二酸制備α-癸基甜菜堿的工藝研究.pdf

1、以天然脂肪酸的衍生物α-氯代十二酸(α-CDA)為原料合成一種新型兩性表面活性劑α-癸基甜菜堿(α-CB)，具有原料價格低廉、合成路線簡單及產(chǎn)品綜合性能良好等優(yōu)點。本課題主要研究內(nèi)容為：對α-CDA的氨解反應(yīng)進(jìn)行理論研究；并模擬工業(yè)化生產(chǎn)流程，對α-CDA制備α-CB進(jìn)行工藝研究；建立產(chǎn)品定性定量的分析方法。從而選擇一條經(jīng)濟(jì)、高效的工藝路線，為氨解反應(yīng)的放大及進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。主要得到以下結(jié)論： 氨解反應(yīng)產(chǎn)物的分析方面，

2、建立高效液相.蒸發(fā)光散射檢測法(IIPLC—ELSD)分析α-CB的含量，通過α-CB回收實驗和干擾物質(zhì)實驗等研究，表明HPLC—ELSD是一種比較準(zhǔn)確的分析方法。并提出傳統(tǒng)的磷鎢酸滴定法不適合分析α-CB的含量，原因是產(chǎn)物中未反應(yīng)的三甲胺對磷鎢酸滴定α-CB過程有很大干擾影響。建立溴甲酚綠指示劑兩相滴定法和氣相色譜峰面積歸一化法分析氨解反應(yīng)產(chǎn)物中的殘余脂肪酸的含量。并通過紅外、質(zhì)譜、核磁、元素分析、熔點分析、化學(xué)分析等手段對目標(biāo)產(chǎn)物α

3、-CB結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定。 氨解反應(yīng)的理論研究方面，研究了α-CDA在與三甲胺氨解反應(yīng)中鄰位羧基對反應(yīng)動力學(xué)和熱力學(xué)的影響。實驗結(jié)果表明，與普通氯代烷的親核取代(SN)反應(yīng)不同，鄰位羧基參與效應(yīng)使得加入NaOH不利于α-CDA的氨解反應(yīng)動力學(xué)和熱力學(xué)。一方面NaOH會使α-CDA的α-碳原子電荷密度大幅度減小，減慢氨解反應(yīng)速度，這一實驗結(jié)果得到量子化學(xué)半經(jīng)驗法計算結(jié)果的佐證：另一方面NaOH會加劇α-CDA水解生成副產(chǎn)物α-羥基十二酸

4、(α-HDA)，使主產(chǎn)物α-CB的平衡產(chǎn)率下降。選擇不同極性的溶劑對氨解反應(yīng)研究，表明反應(yīng)具有SN2反應(yīng)的特征。 氨解反應(yīng)的工藝研究方面，考察原料投料方式、原料投料比、反應(yīng)物濃度、溶劑、反應(yīng)溫度等重要參數(shù)對氨解反應(yīng)的影響，探索適宜工藝條件。并通過程序升溫、選擇催化劑、控制體系pH、去除Cl離子、添加NaCl、預(yù)先添加α-CB等對氨解反應(yīng)進(jìn)行研究，減少副產(chǎn)物α-HDA的生成，提高α-CB的產(chǎn)率。提出最佳工藝條件為：以KI為催化劑，

5、m(α-CDA)/m(KI)=100；預(yù)先添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的α-CB水溶液；n(三甲胺)/m(α-CDA)=3；α-CDA的濃度為1.70mol/L；70℃條件下反應(yīng)8小時后，升溫至100℃繼續(xù)反應(yīng)2小時，α-CB的產(chǎn)率達(dá)86.35％。 其它α-長鏈烷基甜菜堿的合成方面，由α-氯代十四酸、α-氯代十六酸以及α-氯代十八酸與三甲胺反應(yīng)，成功地合成了α-十二烷基甜菜堿、α-十四烷基甜菜堿、α-十六烷基甜菜堿，并對其合成過程進(jìn)行