绿色表面活性剂烷基糖苷的合成工艺(2)
表面活性剂按结构来分可以分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等等。人类历史上出现的最早的表面活性剂——肥皂[1]，已经有几千年的历史，进入千家万户。而现如今的很多合成表面活性剂也已渗透到我们生活的方方面面。尤其近期，表面活性剂在能源科学、生命科学、信息材料和现代技术发展中发挥了不可替代的重要作用，成为很多基础学科和科研共同关心的领域。
1.2 烷基糖苷的基本概念
近些年，在表面活性剂及其相关领域出现了一个新的潮流——烷基糖苷(APG)。APG，即Alkyl Polyglycoside，是一种新型的应用性能突出全面的非离子表面活性剂，同时具有非离子和阴离子表面活性剂的特性，工业上多制成50%和70%的溶液，低温下的颜色和形状为无色至乳白色膏体或淡黄色粘稠液体。较易溶于水，易溶于常见的有机溶剂，对酸、碱性溶液具有良好的相容性、稳定性以及表面活性，尤其是在无机的活性溶剂中。APG能够完全被生物在自然界中降解，从而避免了对环境造成污染，是一种理想的新型表面活性剂[2]。
1.2.1 烷基糖苷的结构
烷基糖苷的结构可以视为由亲水的碳水化合物（以葡萄糖为主）和亲油的醇类（大多数是长碳链脂肪醇）在合适的反应条件下脱去一分子水得到的。一般来说，糖苷化反应较容易发生在葡萄糖分子中活性最大，即一位碳的羟基上，因此其结构通式如下[3]：
图1.1 烷基糖苷的结构
(R=烷基，n=平均聚合度，即糖苷的聚合度，是指烷基上结合的葡萄糖的单元数)。
造成烷基糖苷的聚合的现象的原因如下：当以纯葡萄糖作为反应原料时，除了葡萄糖中的羟基和醇的反应可以发生反应之外，醇类与葡萄糖的其他羟基也可以形成糖苷键。因此烷基糖苷也被称为烷基聚糖苷。因此我们可以推断，所得的产物很少以单纯的烷基糖苷形式存在，而是不同复杂烷基糖苷的混合物，所以n多用平均数表示其聚合的程度。
此外，结构中的R为烷基，烷基链的长度不同，直接决定了烷基糖苷的应用范围和性能的不同。例如C8-10的烷基糖苷有增溶作用；C10-12的烷基糖苷的去污能力优良，比较适合做洗涤剂；而更长链的烷基糖苷可做W／O型乳化剂[4]。
1.2.2 烷基糖苷的制备方法[5]
现阶段烷基糖苷的合成方法主要可以分为一步法和两步法。在国内的工业生产中大多数使用两步法，而国外的工业生产中大多数使用一步法。
（1）一步法合成烷基糖苷
图1.2 一步法合成烷基糖苷反应式
如图所示，一步法合成烷基糖苷的反应机理主要是利用催化剂中的氢离子先和一号碳的羟基形成带正电的水易于离去形成碳正离子，而后由脂肪醇进攻碳正离子，再离去氢离子后形成最终的产物。在此过程中氢离子作为催化剂。
（2）两步法合成烷基糖苷
图1.3 两步法合成烷基糖苷反应式
如图所示，两步法合成烷基糖苷的反应机理主要是利用正丁醇等低碳醇作为一个中介，利用缩醛交换的反应提高烷基糖苷的产率和反应活性。本方法先利用正丁醇等低碳醇先与葡萄糖生成缩醛后与长链的醇转苷化反应，从而得到我们所需的烷基糖苷。
相对于一步法而言，两步法需要加入低碳醇，从而使得反应的能耗和时间都成倍地增加，同时，生产的成本也较高。而低碳醇如果分离不彻底，就会导致得到的烷基糖苷的纯度受到影响。