以油酰肌氨酸的合成为例探索酰基氨基酸低废工艺的开发(3)
化学法合成N-酰基氨基酸型表面活性剂的生产工艺大多存在着耗能高,产生有害副产物及污染环境等缺点。目前普遍采用的肖顿-鲍曼( Schotten-Banmann)[13-14]缩合工艺比较成熟, 它是由脂肪酰氯和氨基酸盐在碱性水溶液或其它有机溶剂中一次完成制得N-酰基氨基酸盐。然后经过无机酸的中和酸化，分离出N-酰基氨基酸的粗品,再加碱中和得到较纯的N-酰基氨基酸盐,此法的优点是原料易得，反应温度不高,缩合反应条件温和, 工艺流程和设备简单,易于实现工业化生产。国内也有不少学者曾对此工艺进行过实验室研究。但此反应的产品产率和纯度均不是很高(一般产率为60 %左右) 。此外,该方法在合成过程中对原料酰氯的质量要求非常高, 贮存环境必须隔绝湿气,防止其水解反应将水解产物引入产物,除去非常困难[15]。此外该工艺成本仍较高,对环境也会造成一定的影响。含有大量氨基酸的废水中BOD 、COD 值都很高，虽然毒性较小, 但如果直接排放, 不仅浪费资源，还对环境造成了污染,不符合环保的要求。本课题工艺是在化学合成的基础上不断探索减少溶剂和废水含量的工艺，并考虑废水回收利用，以及探索更加经济的有机溶剂来满足工业生产中对环境保护和能源节约的要求。
1.2 N-酰基氨基酸概述
1.2.1 N-酰基氨基酸简介
N-酰基氨基酸型表面活性剂是由中性或酸性氨基酸的α-氨基与脂肪酰基通过缩合反应制得，是一种典型的氨基酸类阴离子表面活性剂。但也存在例外,如赖氨酸与脂肪酰基的缩合反应是在ε-氨基上进行的,因为赖氨酸分子中存在着2个氨基,其中ε-氨基的反应活性比α-氨基的反应活性高,因此易于进行酰胺化反应[16]。
不同种类的氨基酸和脂肪酸有很多种不同的结构,所以最后合成的产品也会有不同的结构和性能。N-酰基氨基酸系列表面活性剂的合成原料通常为氨基酸及其盐,主要有肌氨酸、丝氨酸、谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸、缬氨酸等,其中最常用的是肌氨酸和丝氨酸，但肌氨酸用的最多。常用的脂肪酸分为二种，有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，如油酸、月桂酸、椰子油酸、硬脂酸、棕榈酸、癸酸、辛酸等。其中最常用是油酸和月桂酸。表面活性剂的合成工艺根据复配组分种类的不同也变得复杂多样,例如由DOW公司生产的的月桂酸型(Hamposyl L) 、肉豆蔻酸型(Hamposyl M 、椰子油酸型(Hamposyl C) 、 硬脂酸型(Hamposyl S)) 等不同类型的产品就是由不同种类的脂肪酸通过其酰氯产物与肌氨酸钠反应生成。
1.2.2 N-油酰基氨基酸简介
N-油酰肌氨酸，英文名称N-Oleoylsarcosine，可简写为N-O-S，分子式为C17H33CON（CH3）CH2COOH ,分子量353.54，,比重为0.948-0.950，能溶于大多数有机溶剂，为红棕色粘稠液体。是一种具有多种基团的油溶性表面活性剂，属于阴离子型表面活性剂。它具有起泡和稳泡性能好、润湿和乳化效果显著、去污能力强、缓蚀性能好且无毒性等优点,被广泛应用于各个方面。可用作餐具的清洁剂和食品包装膜的抗雾剂和抗静电剂。在化妆品中的应用也很多，用来合成洗发香波和沐浴露等。金属、塑料、木材可剥离涂膜的脱模剂等。油酰肌氨酸及其盐作为腐蚀抑制剂被广泛关注,不仅仅因为它优良的耐腐蚀性和耐盐雾性，它还可以与许多不同种类的缓蚀剂复配生成具有更加优异缓蚀性能的产品。因此它被大量用于城市煤气输送管道的防腐蚀，石油产品的贮槽、管道及可乳化的抗腐蚀切削油、润滑油的添加剂[17]。
关于N-油酰肌氨酸的合成和应用, 国外早在本世纪三十年代就有报道。其纯品或盐类开始是用在纺织品洗涤、牙育、洗发香波等方面, 后来逐步推广到缓蚀防锈领域。此外, 采矿行业也曾对其做过大量的研究，试图利用其良好的浮选性能应用在选矿方面,牌号为《Medialan A》的化学品,是国外熟知的黑钨矿粉和白钨矿粉的有效捕收剂,销售前景十分乐观。在油品添加剂应用方面,1995年J.D.Spivack 和W.M.Gardner 经研究首次提出N-O-S的缓蚀作用对于石油油品效果最为明显。1956年,R.M .Pri nts 和J.D.SPrivack的研究结果明确提出它的三个特点,一是在室温下为液体, 二是易溶于烃, 三是无灰份。所以在防锈添加剂领域，N-O-S仍发挥着不可替代的作用[18]。
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