月桂酸二乙醇酰胺缩合反应动力学研究_一_

１２．２７ １７．９０ ２４．４６ ２８．３５ ３９．２０ ４９．５６ ５１．５４ ５２．１８ ６０．６９
０．１０３ ４ ０．１１０ ２ ０．１１９ ２ ０．１２５ ２ ０．１４１ ４ ０．１６８ ２ ０．１７４ ２ ０．１８２ ２ ０．２１７ ８
注： Ａ—二乙醇胺、Ｂ—月桂酸 甲酯 、Ｒ—月 桂酸 二乙醇 酰胺 、 α—转化率、ｃＡ０＝２．６５７ ｍｏｌ ／Ｌ、ｃＢ０＝２．９１１ ｍｏｌ ／Ｌ。
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｌａｕｒ ｉｃ Ａｌｋａｎｏｌａｍｉｄｅ （ １） ＨＵ Ｌｉ－ ｒｏｎｇ， ＬＡＮ Ｌｉ－ ｘｉｎ （ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｈｕｎａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００４， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｒｅａｃｔｉｖｅ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｌａｕｒｉｃ ａｌｋａｎｏｌａｍｉｄｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｕｍ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｎｄｅｒ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｂｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄａｔａ， ａ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｍｏｄｅｌ ａｂｏｕｔ ｌａｕｒｉｃ ａｌｋａｎｏｌａｍｉｄｅ’ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｓｅｃｏｎｄ ｏｒｄｅｒ ａｎｄ ｎｏｔ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｌａｕｒｉｃ ａｌｋａｎｏｌａｍｉｄｅ； ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｒｅａｃｔｉｖｅ ｋｉｎｅｔｉｃｓ； ｋｉｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅｌ
转化率 α（ ％）
ｌｎ（ ｃＡ／ｃＢ）
１１
２．５８５
３０
２．４３５
６０
２．２６２
１２０ ２．１５８
１８０ １．８６９
３００ １．５９４
３６０ １．５４２
４２０ １．５２５
５９０ １．２９８
２．３３１ ２．１８１ ２．００７ １．９０４ １．６１５ １．３４０ １．２８８ １．２７１ １．０４４
０．３２６ ０．４７６ ０．６５０ ０．７５３ １．０４２ １．３１７ １．３９６ １．３８６ １．６１３
第 ３６ 卷第 ３ 期 ２００６ 年 ６ 月
!!!!!!!!!
表面活性剂
精细化工中间体
ＦＩＮＥ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＴＥＲＭＥＤＩＡＴＥＳ
Ｖｏｌ． ３６ Ｎｏ． ３ Ｊｕｎ ２００６
!!
!!
!!!!!!!!!
月桂酸二乙醇酰胺缩合反应动力学研究 （ 一）
胡莉蓉， 兰立新
（ 湖南化工职业技术学院 应用化学系， 湖南 株洲 ４１２００４）
ｍＬ 容量瓶中并称重， 用少量丙酮溶解， 然后用蒸 馏水
稀释至刻度， 充分摇匀， 取 １０ ｍＬ 于 干 净 的 ２５０ ｍＬ 锥
形 瓶 中 ， 用 标 准 盐 酸 溶 液 滴 定 ， 过 量 则 采 用 ＮａＯＨ 标
准溶液回滴。游离胺含量和浓度以及转化率由下式
计算：
游 离 胺 （ ％） ＝ １０５×５ （ ｃＨＣＬＶＨＣＬ－ ｃＮａＯＨＶＮａＯＨ） ×１００％
第３期
胡莉蓉， 等： 月桂酸二乙醇酰胺缩合反应动力学研究（ 一）
２９
的合成研究从 ２０ 世纪 ６０ 年代开始， 曾昭薰［７］、吕次 昌 ［１０］ 、赵何为［１１］ 分别以 合 成 脂 肪 酸 、米 糠 油 脂 肪 酸 、 Ｃ１２￣Ｃ１８ 酸为原料进行合成工艺优化条件的研究。关于 月桂酸二乙醇酰胺的工艺合成条件优化的报道已有不 少， 但是对其理论探讨还未见报道。笔者在碱性催化 剂下进行了交酯法动力学参数及其热力学参数的研究。 这对于反应器的设计和放大将提供很有价值的数据。
的计量关系计算得到； α为以月桂酸甲酯表示的转化
率 （ ％） ； Ｖ 为 所 取 样 品 的 体 积 （ Ｌ） ； ｃ 为 摩 尔 浓 度
（ ｍｏｌ ／Ｌ） 。
３ 结果及分析
为减小实验误差， 要求反应体系体积恒定， 必须 使反应过程中产生的甲醇气体回流进反应器， 同时要 对主要原料的体积进行校正。为了消除浓度差， 考察 了搅拌速度对反应的影响， 发现当搅拌速度超过 ５００ ｒ ／ｍｉｎ 时， 搅拌速度对反应结果几乎没有影响。在本 实验中， 转速≥５００ ｒ ／ｍｉｎ。
表 １ 反应物浓度与时间的关系 Ｔａｂｌｅ １ Ｖａｒ ｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｒ ｅａｃｔａｎｔｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒ ａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｒ ｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ｔｉｍｅ
时间 ｔ（ ｍｉｎ）
二乙醇胺 浓度
ｃＡ（ ｍｏｌ ／Ｌ）
月桂酸 月桂酸二乙醇
甲酯
酰胺浓度
ｃＢ（ ｍｏｌ ／Ｌ） ｃＲ（ ｍｏｌ ／Ｌ）
法和化学分析法对日本油脂公司样品月桂酸二乙醇酰
胺进行了分析， 测定结果十分接近， 他们认为化学分
析法可以用于月桂酸二乙醇酰胺定量分析。本实验产
品定性分析采用红外光谱 （ ＩＲ） 、核磁共振 （ ＮＭＲ） 、

色谱等方法， 定量分析采用化学分析法。
化 学 分 析 法 基 本 原 理 ： 将 样 品 注 入 已 称 重 的 ５０
ｃＲ
ｃＳ
注： Ｓ 为甲醇
则 反 应 净 速 率 为 ｄｃＲ ／ｄｔ＝ｋ１ （ ｃＡ０ － ｃＲ） （ ｃＢ０ － ｃＲ） － ｋ２ ｃＲ ｃＳ， 因
为 ｃＲ＝ｃＳ， 所以
ｄｃＲ ／ｄｔ＝ｋ１（ ｃＡ０ － ｃＲ） （ ｃＢ０ － ｃＲ） － ｋ２ｃＲ２
＝（ ｋ１－ ｋ２） ｃＲ２－ ｋ１（ ｃＡ０ ＋ｃＢ０） ｃＲ＋ｋ１ｃＡ０ｃＢ０
通过积分处理可以得到：
１ ｋ１ｔ＝
ｌｎ ２Ｃ＇ ｃＲ＋Ｂ＇ － Ｂ＇ ２－ ４Ａ＇ Ｃ＇
１前言 烷醇酰胺是一类特殊的非离子表面活性剂， 是由
脂肪酸 （ 或脂肪酸甲酯、油脂等） 与烷醇酰胺 （ 如单 乙醇胺、二乙醇胺或异丙醇胺等） 经过缩合反应制 得。烷醇酰胺的烷基多为椰油基、月桂基、硬脂基及 油酸基等， 主要有烷基单乙醇酰胺和烷基二乙醇酰 胺， 国外商品名为 “Ｎｉｎｏｌ” （ 尼纳尔） ， 国内商品名 为 ６５０１、６５０２。 烷 醇 酰 胺 同 其 它 非 离 子 表 面 活 性 剂 相比有许多特殊的性质。它具有使水溶液变稠的特 性， 配方中含有 ５％￣１０％的烷醇酰胺， 可以使产品粘 度大幅度增长， 另外可大大提高洗涤液的泡沫稳定 性， 其中以月桂酸系列产品最佳。同时烷醇酰胺还具 有显著的悬浮污垢作用， 可避免污垢的再沉淀。烷醇 酰胺与洗涤剂配方中的其它表面活性剂组分复配时具 有良好的增效性， 是液体洗涤剂不可缺少的组分。烷 醇酰胺对动植物油脂有很强的脱脂力， 它还具有防锈 作用， 在很稀的浓度下即能抑制钢铁生锈。由于这些 特性， 烷醇酰胺可以组合成许多不同系列的产品， 如 泡沫促进剂、稳定剂、防腐剂、乳化剂、分散剂等， 用途相当广泛。
（ １）
１０００×ｍ
ｃ ＝ ５× （ ｃＨＣＬＶＨＣＬ－ ｃＮａＯＨＶＮａＯＨ）
Ａ
１０００×Ｖ
（ ２）
α（ ％） ＝［ （ ｃＢ０－ ｃＢ） ／ｃＢ０］ ×１００％
（ ３）
式 中 ， ｍ 为 样 品 质 量 （ ｇ） ； ｃＡ 为 Ａ 的 摩 尔 浓 度
（ ｍｏｌ ／Ｌ） ； ｃＢ 为 Ｂ 的摩尔浓度 （ ｍｏｌ ／Ｌ） ， 通 过 反 应 物
烷 基 二 乙 醇 酰 胺 的 制 备 源 于 美 国 的 Ｗｏｌｆ Ｋｒｉｔｃｈｅｖｓｋｙ［１］ 在 １９３７ 年 提 出 的 烷 醇 酰 胺 制 备 专 利 。 １９４９ 年， Ｅｄｗｉｎ Ｍ Ｍｅａｄｅ［２］在其专利中， 描述了活性 物含量大于 ９０％的所谓超级烷醇酰胺的制备， 由一种 芳香族或者脂肪族羧酸酯代替脂肪酸与等量的烷醇胺 混合， 以醇钠为催化剂， 常压或高 于常压 １００℃下反 应 ， 制 得 有 效 成 分 高 达 ９２％的 烷 醇 酰 胺 ， 此 即 １ ∶１ 型烷醇酰胺。１９５８ 年 Ｇｉｕｌｉａｎａ Ｃ Ｔｅｓｏｒｏ［３］ 进一步改进 了 Ｍｅａｄｅ 的 专 利 ， 以 脂 肪 酸 甲 酯 或 甘 油 酯 与 等 量 的 烷醇胺在甲醇钠存在下， 于 ５５￣７５℃反应， 转化率可 以达到 ９５％。同年 ， Ｊａｃｋ Ｖ Ｓｃｈｕｒｍａｎ［４］ 通过改进反应 装 置 和 工 艺 条 件 ， 使 反 应 转 化 率 提 高 到 ９７％。１９６２ 年， Ｒｏｂｏｒｔ Ｅｒｎｓｔ［５］报道了制备高纯度烷醇酰胺的所谓 两步法， 小山基雄［６］ 也描述了具体的反应过程。两步 法即第一步将脂肪酸与部分烷醇胺在常压或者减压 下反应， 第二步加入溶解了催化剂的剩余烷醇胺， 反应可以获得纯度为 ９０％以上的烷醇酰胺。
在装有回流冷凝器的三口烧瓶实验装置中加入适
量 的 二 乙 醇 胺 和 一 定 量 的 碱 性 催 化 剂 ＫＯＨ （ ０．１５７ ２
ｍｏｌ ／Ｌ） 溶液， 加热至 １０５℃左右并维持温度恒定， 然
后迅速加入经恒温至同一温度的一定量的月桂酸甲酯，
原料配比 ｎ（ Ｂ） ∶ｎ（ Ａ） ＝１ ∶１．１。全部加入的同时开始记
２ 实验部分
２．１ 主要原料与仪器 原料： 月桂酸、二乙醇胺 （ 均为化学纯） ； 氢氧
化钾、甲醇、氯仿、无水乙醇、无水碳酸纳、丙酮、 硫酸 （ 均为分析纯） ； 活性氧化铝 （ 色谱担体， 颗粒 度 ６０￣８０ 目＞８５％） 、甲醇钠 （ 工业级） 。
仪器： 红外分光光度计、核磁共振波谱仪、色 谱仪。 ２．２ 实验步骤
＝ｋ１［ （ １－ １ ／Ｋ） ｃＲ２－ （ ｃＡ０＋ｃＢ０） ｃＲ２＋ｃＡ０ｃＢ０］
＝ｋ１（ Ｃ＇ ｃＲ２＋Ｂ＇ ｃＲ＋Ａ＇ ）
（ ６）