十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)的合成2
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项目4 十二烷基二甲基甜菜碱 (BS-12)的合成
2013.05.20
Dodecyl Dimethyl Betaine
• 项目4-1 十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12） 合成方案的确定
• 项目4-2 氯乙酸法合成BS-12
项目4-1 BS-12合成方案的确定
两性（离子）表面活性剂 P63
结Hale Waihona Puke ：• 溶于水后，分子中有两个亲水基，一个带正电，一个带负 电。
RCHCOOH + HBr Br
RCHCOO - + (CH3)3NHBr
烷基亚氨二丙酸甲酯
CH2CH2COONa
RN CH2CH2COONa
+ 2CH3OH
烷基亚氨二丙酸钠
性能应用：P64
一、氨基酸型两性表面活性剂
（2）甘氨酸型两性表面活性剂（RNHCH2COONa）
• 例1:
C12H25NH2 + ClCH2COONa
NaOH
C12H25NHCH2COONa + NaCl
C12H25NHCH2CH2COONa + CH3OH 月桂基氨基丙酸钠 (或月桂基丙氨酸钠)
• 例2:
RNH2 + 烷基胺
2CH2=CHCOOCH3 丙烯酸甲酯
CH2CH2COOCH3
RN CH2CH2COOCH3
+ 2NaOH
烷基亚氨二丙酸甲酯
CH2CH2COOCH3
RN CH2CH2COOCH3
• ③烷基多氨丙基丙氨酸：如 R(NHCH2CH2CH2)nNHCH2CH2COOH
• ④烷基低聚氨基酸：如 R [N(CH2)n]m N(CH2COONa)2 n=2,3; m=1~4
CH2COONa
• ⑤酰基低聚氨基酸：如 O
R C [N(CH2)n]m N(CH2COONa)2
（2）磺酸型
CH2COONa
二、甜菜碱型两性表面活性剂
• 甜菜碱（Betaines）：又称三甲基甘氨酸（或三甲基乙酸铵），培 坦。结构简式N+(CH3)3CH2COO-。棱柱状或叶状结晶，熔点293℃。 甜菜碱存在于甜菜根、棉籽等植物中（最初由Sheihler从甜菜中提 取），有甜味。不具有表面活性。
• 甜菜碱型表面活性剂：如 RN+(CH3)2CH2COO-
• 性质随pH变化：
+ RNH2CH2CH2COOH
阳离子型
OH- +
-
H+ RNH2CH2CH2COO
OH-
H+
RNH2CH2CH2COO-M+
阴离子型
• 等电点：当两性离子正负电荷数值相等时，溶液的pH值 即其等电点。
• 在等电点时，溶解度最小，润湿力最小，泡沫性最低。
• 用于配制洗涤剂、香波，用作杀菌剂、去臭剂、锅炉除锈 剂、防锈剂、纺织匀染剂等。
H2O 60~80℃
- R NC+H3CH2COO +
CH3
烷基二甲基甜菜碱
NaCl
R为C12~18
C12：易溶于水，良好的起 泡力和洗涤力，刺激性小， 耐硬水，可用作香波起泡剂， 或染色助剂。P66
C12H25N(CH2CH2OH)2 + ClCH2COONa 月桂基二羟乙基叔胺
H2O
- CH2CH2OH
月桂胺
月桂基氨基乙酸钠（或月桂基甘氨酸钠）
C12H25NHCH2COONa + ClCH2COONa
• 例2:
NaOH
CH2COONa
RN
+ NaCl
CH2COONa
月桂基亚氨二乙酸钠
C12H25Cl + NH2CH2CH2NHCH2CH2NH2 - HCl C12H25NHCH2CH2NHCH2CH2NH2
二、甜菜碱型两性表面活性剂
1、结构类型——按阴离子不同分类
• （1）羧基甜菜碱：如RN+(CH3)2(CH2)mCOO- m=1~3 十二烷基甜菜碱C12H25 N+(CH3)2CH2COO-
或RN+(C2H4O)n(CH2)mCOO- 、 RN+(C2H4O) (CH2)mCOO-
• （2）磺基甜菜碱：如RN+(CH3)2(CH2)mSO3- m=1~3（2） 羟基磺丙基甜菜碱RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-
C12H25 N+ CH2COO
+ NaCl
CH2CH2OH
月桂基二羟乙基甜菜碱
在纺织工业中用作缩绒剂、 染色助剂、柔软剂和抗静电 剂，洗涤剂。P66
二、甜菜碱型两性表面活性剂
• 例2：长链R连在羧基的α碳原子上
RCH2COOH + Br2 长链脂肪酸
RCHCOOH + Br
α-溴代脂肪酸
2N(CH3)3 三甲胺
应用： • 香波起泡剂、护发剂、杀菌剂、纤维柔软剂、抗静电剂、
防锈剂等。
种类： • 氨基酸型、甜菜碱型、咪唑啉型
一、氨基酸型两性表面活性剂
1、结构类型
（1）羧酸型
• ①长链烷基氨基酸：如 RNH(CH2)nCOOH， RN[(CH2)nCOOH]2，n=2,3
• ②N-烷基多氨乙基甘氨酸：如 R(NHCH2CH2)nNHCH2COOH
• （3）硫酸基和亚硫酸基甜菜碱： RN+(CH3)2(CH2)mOSO3- 和 RN+(CH3)2(CH2)mOSO2-
• （4）其他：磷酸基和亚磷酸基甜菜碱、膦酸基和亚膦酸基甜菜碱、 烷基酰胺甜菜碱等
二、甜菜碱型两性表面活性剂
2、合成路线 P66 • 例1：
RN(CH3)2 + ClCH2COONa 烷基二甲基叔胺
如 RNHC2H4SO3H
一、氨基酸型两性表面活性剂
2、合成路线
（1）丙氨酸型两性表面活性剂（RNHCH2CH2COONa）
• 例1: C12H25NH2 + CH2=CHCOOCH3
C12H25NHCH2CH2COOCH3
月桂胺
丙烯酸甲酯
月桂基氨基丙酸甲酯
C12H25NHCH2CH2COOCH3 + NaOH 月桂基氨基丙酸甲酯
• 兼有阴离子性和阳离子性亲水基。 阳离子部分：胺盐、季铵盐、咪唑啉类； 阴离子部分：羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐。
• 在酸（碱）性溶液中呈阳（阴）离子性，而在中性溶液中 有类似非离子表面活性剂的性质。
两性（离子）表面活性剂
性能： • 易溶于水，难溶于有机溶剂；毒性小，杀菌性、耐硬水性、
相容性、洗涤性、分散性均较好。
十二烷基氯
二亚乙基三胺
•
ClCH2COOH - HCl
例3：
C12H25NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2COOH 十二烷基二(氨乙基)甘氨酸
C8H17NHCH2CH2NCH2CH2NHC8H17 CH2COOH
双（辛氨基乙基）甘氨酸
性能应用：P65
一、氨基酸型两性表面活性剂
3、性能与用途
2013.05.20
Dodecyl Dimethyl Betaine
• 项目4-1 十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12） 合成方案的确定
• 项目4-2 氯乙酸法合成BS-12
项目4-1 BS-12合成方案的确定
两性（离子）表面活性剂 P63
结Hale Waihona Puke ：• 溶于水后，分子中有两个亲水基，一个带正电，一个带负 电。
RCHCOOH + HBr Br
RCHCOO - + (CH3)3NHBr
烷基亚氨二丙酸甲酯
CH2CH2COONa
RN CH2CH2COONa
+ 2CH3OH
烷基亚氨二丙酸钠
性能应用：P64
一、氨基酸型两性表面活性剂
（2）甘氨酸型两性表面活性剂（RNHCH2COONa）
• 例1:
C12H25NH2 + ClCH2COONa
NaOH
C12H25NHCH2COONa + NaCl
C12H25NHCH2CH2COONa + CH3OH 月桂基氨基丙酸钠 (或月桂基丙氨酸钠)
• 例2:
RNH2 + 烷基胺
2CH2=CHCOOCH3 丙烯酸甲酯
CH2CH2COOCH3
RN CH2CH2COOCH3
+ 2NaOH
烷基亚氨二丙酸甲酯
CH2CH2COOCH3
RN CH2CH2COOCH3
• ③烷基多氨丙基丙氨酸：如 R(NHCH2CH2CH2)nNHCH2CH2COOH
• ④烷基低聚氨基酸：如 R [N(CH2)n]m N(CH2COONa)2 n=2,3; m=1~4
CH2COONa
• ⑤酰基低聚氨基酸：如 O
R C [N(CH2)n]m N(CH2COONa)2
（2）磺酸型
CH2COONa
二、甜菜碱型两性表面活性剂
• 甜菜碱（Betaines）：又称三甲基甘氨酸（或三甲基乙酸铵），培 坦。结构简式N+(CH3)3CH2COO-。棱柱状或叶状结晶，熔点293℃。 甜菜碱存在于甜菜根、棉籽等植物中（最初由Sheihler从甜菜中提 取），有甜味。不具有表面活性。
• 甜菜碱型表面活性剂：如 RN+(CH3)2CH2COO-
• 性质随pH变化：
+ RNH2CH2CH2COOH
阳离子型
OH- +
-
H+ RNH2CH2CH2COO
OH-
H+
RNH2CH2CH2COO-M+
阴离子型
• 等电点：当两性离子正负电荷数值相等时，溶液的pH值 即其等电点。
• 在等电点时，溶解度最小，润湿力最小，泡沫性最低。
• 用于配制洗涤剂、香波，用作杀菌剂、去臭剂、锅炉除锈 剂、防锈剂、纺织匀染剂等。
H2O 60~80℃
- R NC+H3CH2COO +
CH3
烷基二甲基甜菜碱
NaCl
R为C12~18
C12：易溶于水，良好的起 泡力和洗涤力，刺激性小， 耐硬水，可用作香波起泡剂， 或染色助剂。P66
C12H25N(CH2CH2OH)2 + ClCH2COONa 月桂基二羟乙基叔胺
H2O
- CH2CH2OH
月桂胺
月桂基氨基乙酸钠（或月桂基甘氨酸钠）
C12H25NHCH2COONa + ClCH2COONa
• 例2:
NaOH
CH2COONa
RN
+ NaCl
CH2COONa
月桂基亚氨二乙酸钠
C12H25Cl + NH2CH2CH2NHCH2CH2NH2 - HCl C12H25NHCH2CH2NHCH2CH2NH2
二、甜菜碱型两性表面活性剂
1、结构类型——按阴离子不同分类
• （1）羧基甜菜碱：如RN+(CH3)2(CH2)mCOO- m=1~3 十二烷基甜菜碱C12H25 N+(CH3)2CH2COO-
或RN+(C2H4O)n(CH2)mCOO- 、 RN+(C2H4O) (CH2)mCOO-
• （2）磺基甜菜碱：如RN+(CH3)2(CH2)mSO3- m=1~3（2） 羟基磺丙基甜菜碱RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-
C12H25 N+ CH2COO
+ NaCl
CH2CH2OH
月桂基二羟乙基甜菜碱
在纺织工业中用作缩绒剂、 染色助剂、柔软剂和抗静电 剂，洗涤剂。P66
二、甜菜碱型两性表面活性剂
• 例2：长链R连在羧基的α碳原子上
RCH2COOH + Br2 长链脂肪酸
RCHCOOH + Br
α-溴代脂肪酸
2N(CH3)3 三甲胺
应用： • 香波起泡剂、护发剂、杀菌剂、纤维柔软剂、抗静电剂、
防锈剂等。
种类： • 氨基酸型、甜菜碱型、咪唑啉型
一、氨基酸型两性表面活性剂
1、结构类型
（1）羧酸型
• ①长链烷基氨基酸：如 RNH(CH2)nCOOH， RN[(CH2)nCOOH]2，n=2,3
• ②N-烷基多氨乙基甘氨酸：如 R(NHCH2CH2)nNHCH2COOH
• （3）硫酸基和亚硫酸基甜菜碱： RN+(CH3)2(CH2)mOSO3- 和 RN+(CH3)2(CH2)mOSO2-
• （4）其他：磷酸基和亚磷酸基甜菜碱、膦酸基和亚膦酸基甜菜碱、 烷基酰胺甜菜碱等
二、甜菜碱型两性表面活性剂
2、合成路线 P66 • 例1：
RN(CH3)2 + ClCH2COONa 烷基二甲基叔胺
如 RNHC2H4SO3H
一、氨基酸型两性表面活性剂
2、合成路线
（1）丙氨酸型两性表面活性剂（RNHCH2CH2COONa）
• 例1: C12H25NH2 + CH2=CHCOOCH3
C12H25NHCH2CH2COOCH3
月桂胺
丙烯酸甲酯
月桂基氨基丙酸甲酯
C12H25NHCH2CH2COOCH3 + NaOH 月桂基氨基丙酸甲酯
• 兼有阴离子性和阳离子性亲水基。 阳离子部分：胺盐、季铵盐、咪唑啉类； 阴离子部分：羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐。
• 在酸（碱）性溶液中呈阳（阴）离子性，而在中性溶液中 有类似非离子表面活性剂的性质。
两性（离子）表面活性剂
性能： • 易溶于水，难溶于有机溶剂；毒性小，杀菌性、耐硬水性、
相容性、洗涤性、分散性均较好。
十二烷基氯
二亚乙基三胺
•
ClCH2COOH - HCl
例3：
C12H25NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2COOH 十二烷基二(氨乙基)甘氨酸
C8H17NHCH2CH2NCH2CH2NHC8H17 CH2COOH
双（辛氨基乙基）甘氨酸
性能应用：P65
一、氨基酸型两性表面活性剂
3、性能与用途