非离子型表面活性剂—大豆油烷醇酰胺的制备

非离子型表面活性剂—大豆油烷醇酰胺的制备

刘戎

（白城师范学院化学系，白城137000）

摘要：主要介绍了大豆油烷醇酰胺的三步合成法及它的一些应用。在原有实验条件的基础上加以改进，通过改变反应温度、投料物质的量比、反应时间等条件，从而确定本实验的最佳实验条件，提高产物的产率。

关键词：大豆油；烷醇酰胺；非离子表面活性剂

大豆油烷醇酰胺在有机化合物的分类上属于烷醇酰胺类物质，是十分重要的化工原料。是一种非离子型表面活性剂。它具有一些独特的性质和广泛的用途，也是一种有机合成的原料。【1-4】本文是以大豆油、二乙醇胺为主要原料来制备大豆油烷醇酰胺。在以往的实验课上我们曾做过大豆油烷醇酰胺制备的实验，但是产率并不高。而且所用的实验原料又不环保,有很多胺类的副产物生成,对环境造成一定程度的污染。现在我们倡导的是“绿色化学”、“绿色合成”。因此，在原有实验的基础上加以改进，通过改变反应温度、投料比、反应时间等,从中大豆油烷醇酰胺的较佳制备条件。

大豆油烷醇酰胺的合成分为三步：第一步是毛油脂（粗油脂）的碱炼；第二步是碱炼后的大豆油与甲醇进行酯交换；第三步是大豆油甲酯的胺解。【8-9】

1、碱炼

毛油或长时间存放的油脂含有游离的脂肪酸，加工前须除去。碱炼不仅可以除去游离的脂肪酸（变成皂不溶于油），同时能吸附一些油脂中的色素及杂质。根据经验一般选用10%——15%的氢氧化钠溶液。【5-7】为了减少油脂的皂化损失，工业上常采用碳酸钠溶液进行碱炼。【7】使用氢氧化钾溶液进行碱炼时，更易使油脂皂化，但也易使油脂脱色。【10-13】

在250mL分液漏斗中加入100g大豆油，计算量的15%的氢氧化钠溶液30毫升，摇动15min ，皂脚结粒沉淀，停止摇动。加入50~70g热水促进沉淀，静置2h，分出皂脚后，将油脂加热至80℃—90℃，每次用约10mL热水（40℃-50℃）洗涤，直至皂脚洗净为止，用无水硫酸镁干燥。得到的产物是碱炼后的大豆油，产量为：30g。碱炼后的大豆油作为一个中间产物，为下两步酯交换和胺解做原料。

说明：（1）加入氢氧化钠溶液之前，大豆油的温度为室温，不宜高，温度高了油脂会皂化，损失大。

（2）若皂脚结粒较慢，可补加一些碱液或稍微升高温度促使其沉降。

（3）上述反应可在分液漏斗中进行，也可在烧瓶中进行。

2、酯交换

经过碱炼的油脂与甲醇进行酯交换反应，脂肪酸甘油酯转化成脂肪酸甲酯和甘油，甘油不溶于脂肪酸甲酯中，分离得到脂肪酸甲酯和粗甘油。

用100 mL三口烧瓶安装带有机械搅拌器的回流反应装置，在回流冷凝管上口接氯化钙干燥管。在三口烧瓶中放入30g干燥的碱炼后的大豆油和10mL干燥的甲醇，加热到55℃—60℃，快速加入粉末状氢氧化钠0.03g，在2min内升温到65℃，在60~65℃保持1.5h。用分液漏斗分离脂肪酸甲酯和甘油。常压蒸出过量的甲醇。甲酯溶于20mL石油醚（沸点30~60℃）中，加入少量水，然后滴加醋酸或磷酸直至pH=7.用水洗涤2次，用无水硫酸镁干燥，常压蒸出石油醚，得到大豆油甲酯。产量为：21g。为下一步胺解制得大豆油烷醇酰胺做原料。

说明（1）使用的仪器必须是干燥的。

（2）.碱炼大豆油和甲醇中含水量要＜0.5%，含游离酸＜0.7%，才能使酯交换反应顺利进行。

（3）为了使氢氧化钠快速溶解，氢氧化钠必须研碎，研磨与加入的操作要快，防止氢氧化钠吸潮。

（4）加入石油醚的目的是利于中和和洗涤操作。【10-13】

3、胺解

脂肪酸甲酯与二乙醇胺进行胺解反应，分离出甲醇后得到脂肪酸烷醇酰胺，即大豆油烷醇酰胺。

安装有电磁搅拌器的普通蒸馏反应装置。在100 mL烧瓶内加入9g二乙醇胺、21g大豆油甲酯、0.2g粉末状氢氧化钾。抽空到20kPa（160mmHg）后，在搅拌下加热至120℃左右即有大量甲醇馏出来，保持温度60——90min。停止加热，待反应物冷却至室温，停止抽空和搅拌，得到大豆油烷醇酰胺，呈浅褐色黏稠状液体。得到的产物为大豆油烷醇酰胺，产量为：28g。

说明：（1）二乙醇胺是无色粘稠状液体，很难从称量容器中全部倒出，最好用反应用的圆底烧瓶称量。

（2）也可用氢氧化钠作为催化剂，但其用量要比氢氧化钾多些。

（3）甲酯胺解反应很容易进行，此反应在常压蒸馏反应装置中特能完成，但生成的甲醇则要在较高的温度下才能蒸馏出来。【14-16】

讨论：碱炼和酯交换的操作步骤不变，改变胺解步骤中的大豆油甲酯与二乙醇胺的物质的量比、反应温度及反应时间这三个条件。通过对比，确定本实验的较佳工艺条件。

表1 大豆油甲酯与二乙醇胺不同物质的量比对产物的影响

n酯：n胺pH值溶解性色泽

1：2 9.1~9.4 微混浊浅黄色透明

1：3 9.1~9.4 微混浊浅褐色透明

1：4 9.1~9.4 微混浊褐色透明

可以看出，酯胺物质的量比采用1：3比较合适，产物颜色较好，产量约为28g。

表2.反应温度对产物的影响

n酯：n胺反应温度（℃）反应时间（h）色泽

1：3 125~130 3 棕红色透明

1：3 130~135 3 浅褐色透明

1：3 135~140 3 褐色透明

可以看出，反应温度控制在130~140℃时，颜色最好，产率为约27.6g

表3.合成反应时间的影响

n酯：n酸反应温度／时间（℃／h）保温温度／时间（℃／h）色泽

1：3 125~130／3 100 ／4.5 红棕色透明1：3 130~135／3 100 ／3.5 红棕色透明1：3 135~140／3 100 ／3 浅褐色透明看出，在130~140℃下反应3h，在100℃左右保温3h产物颜色好，透明度

最好。产率为约28g。

在最优工艺条件（大豆油烷醇酰胺的制备在n酯：n胺=1:3,的量比下，反应在100℃保温时间控制在3h，反应温度为130~140℃）下制得的大豆油烷醇酰胺的产率最高，色泽最佳。

简单高效地合成烷醇酰胺的方法，在很多领域将会有更广泛的应用。它的发应用前景是：①是随着全球环保意识的增强，对其所具有的优良生物降解性和对人体、环境安全性偌加关注，正在积极地开发其新的应用领域；②是利用它本身的反应性能开发新的“绿色” 表面活性剂，已开发出的有α- 磺基脂肪酸甲酯和乙氧基化脂肪酸甲酯（MEE）等，特别是不饱和脂肪酸酯，从它出发又可以合成出聚合表面活性剂如聚酯、聚醚和聚酰胺等。【17-18】

参考文献：

[1]袁鹤吟. 脂肪酸烷基醇酰胺的性能与应用[J].中国油脂，1989，（2）：26-29

[2] 汪多仁.烷醇酰胺类产品的合成与应用进展.印染助剂-2002-1

[3] 李柏林.张长宝.牛瑞霞烷醇酰胺的合成及应用，天津化工-2006-5

[4] 高占先.脂肪酸烷醇酰胺的合成及应用.大连化工, 1993(4):23

[5] 汪多仁. 烷醇酰胺的合成与应用进展. 北京日化-2001-2

[6] 夏天喜.烷醇酰胺的合成研究精细石油化工进展-2000-17

[7] 李玉新. 烷醇酰胺的性质及用途.宁波化工-1992-3

[8] 黄涛.有机化学实验.(第三版) 北京: 高等教育出版社,1998

[9] 周科衍.高占先有机化学实验. 北京: 高等教育出版社,1994

[10] 戴继富.卓越烷醇酰胺的新法合成及应用研究吉林石油化工-1994-1

[11]单希林[1] .康万利[2] 烷醇酰胺型表面活性剂的合成EOR中的应用大庆石油学院学报-1999-1

[13] 兰州大学.复旦大学.有机化学教研室.（第二版）北京：高等教育出版社，1994

[14] 曾昭琼主编.有机化学实验

[15] 韩广甸等编译.有机制备化学手册.北京：石油化学工业出版社，1997

[16] 张如芬.烷醇酰胺的性质与分析.云南冶金：县乡矿业版-1994-1

[17] STEPHEN; Stimulating the Biodegradation of Crude Oil with Biodiesel Preliminary Results [M];Spill Science & Technology Bulletin; 1999年