《（毕业设计论文）《N-烷基葡糖胺合成与分离方法的研究》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（毕业设计论文）《N-烷基葡糖胺合成与分离方法的研究》（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、N N- -烷烷基基葡葡糖糖胺胺合合成成与与分分离离方方法法的的研研究究摘摘 要要 近年来,随着人们环保意识的增强,绿色化学研究愈来愈为人们所重视。在绿色化学的浪潮中,绿色表面活性剂的研究也十分活跃。其中,以淀粉和动物油脂为起始原料衍生的一些糖基表面活性剂就是其中之一.烷基多苷由可再生资源(淀粉和油脂或它们的衍生物葡萄糖和脂肪醇)为原料而制得的非离子表面活性剂。它除了具有传统表面活性剂的优异性能外,还具有许多独特的性能,因而国内外有关专家称它为世界级表面活性剂。近年来受到人们的重视,成为继和之后在表面活性剂领域备受关注的研究课题。烷基葡萄糖酰胺作为一种新型绿色表面活性剂已经成为行业内研究的热点
2、。早在 1901 年，E.Roux 就从葡萄糖由糖亏的还原制得了葡糖胺（GA）这一具有特殊结构的化合物。由于该化合物保留了葡萄糖的旋光结构，同时又提出了氨基这一化学活性基团，因而，在生化及医药领域中，它被作为重要的中间体使用，迄今已开发了葡糖胺皂类，脂肪酰葡糖胺，羧甲基化葡糖胺，葡糖叔胺与季胺盐，葡糖脲烷与环脲烷等多种衍生物。本课题为以葡萄糖和乙醇胺为原料生成 N-羟乙基葡糖胺的方法，详细总结了葡糖胺的研究近况，葡糖胺的作用以及制备工艺，寻找以淀粉水解产物葡萄糖为原料合成 N-烷基葡糖胺的工艺流程和分离提纯的方法。所得工艺条件为： 在 59 下先让葡萄糖和乙醇胺以乙醇为溶剂进行加成反应，反应三
3、个小时，然后静置一天，再加入硼氢化钾进行加氢反应，反应六到七个小时，抽滤并减压蒸馏液体。关键词：葡萄糖 乙醇胺 硼氢化钾 薄层色谱 N-烷基葡糖胺合成及分离方法研究2ABSTRACTAt present ,the output of alkyl polyglucoside amide (APA) is 40000t/a,Pdomcatic studies was based on glucose or starch through hydrolysis,reduction amination and acylation.APA has good development prospects wh
4、ich can be used in detergent 同时,由于烷基糖苷的极强的乳化作用导致操作困难。所以,到目前为止这一方法还未见在工业上使用。后者工艺虽然简单,但分离不彻底,当产品的高碳醇质量分数在 5%以上时,产品溶水后的透明度降低,使产品的应用受到限制。使用薄膜蒸发器不失为一种较好的方法,但蒸发高碳醇的加热器的表面平均负荷要求很低,以至于必须采用非常大的蒸发器,其高额的操作费用让国内的所有生产厂家望而生畏。基于前人的研究，我们试图寻找一种成本低、易于操作的实验方法及工艺条件，研究其是否合理、经济。这是我们本次毕业实验的目的。第二章第二章 实验原理及操作实验原理及操作2 21 1 实
5、验工艺原理实验工艺原理1、还原胺化反应葡萄糖的羰基与 N-烷基胺发生还原胺化反应。反应历程实际是经过 Schiff碱中间体（亚胺）进行的。相当两个步骤，首先，羰基与胺加成得羟胺，继之脱水成亚胺；在还原剂存在下亚胺还原生成胺类化合物。CRRO +R1NH2CRR1 OHNHR“-H2OCRRNR“CH RNHR“RH在有机溶媒存在下，反应可以一步完成。2、Leuckart 反应Leuckart-Wallach 是通过 Leuckart-Wallach 反应把葡萄糖胺化生成烷基葡糖胺。把羰基化合物用氨基甲酸盐或甲酰胺或甲酰胺与甲酸的混合物处理以后的饱和氨基结构就称为 Leuckart 反应。该反应
6、被 Leuckart 于 1885 年发现命名，Wallach 接着也深入的研究了它。后来，Ingersoll 和他的伙伴们进行优化，使之成为混合氢化物还原药剂之前最简便的从羰基化合物合成饱和胺类的步骤。HCOOH 或 HCOO-起还原作用，氢原子以强还原性 H-（氢负离子，hydride ion）的形式转移给亚胺。选择合适的试剂，可以制备一、二、三级胺。通常反应再较高的温度下进行，不需要溶剂。在制备三级胺时，MgCl2和（NH4）2SO4有催化作用。Leuckart-Wallach 发现将醛或酮羰基化合物分别和氨、伯或仲以及甲酸（甲酸铵、甲酰胺）作为还原剂一起加热可分别制得伯、仲、叔胺。醛或
7、酮和氨的还原性氨化（Reductive Amination）反应通常是再加压催化（雷氏镍）氢化条件下进行的。此方法适用于处理多数脂肪酮、脂环酮、脂肪-芳香酮、杂环酮等，特别是芳香醛及高沸点芳香酮更为适用。例如N-烷基葡糖胺合成及分离方法研究10O+HCO2H+HN175 6 65%NHCOCH3+2HCO2NH4185COCH3+2HCO2NH4185CHCH3NH2+HCO2H这个反应，关键的一步可能是通过氢负离子的转移。示意如下：CO+HNCOHNCN+OHCN+CHOO CN+CO2羰基化合物（I）和（II）加成，成为（III） 。后者失去氢氧离子而成为（IV） 。具有正碳离子的（IV）
8、与甲酸根（V）相作用， （V）上的氢转移到正碳离子而成胺（VI） 。2 22 2 实验工艺流程实验工艺流程2 23 3 重结晶重结晶1010结晶是固体提纯最常用的方法之一，它利用在一定溶剂中组分溶解度的不同和有机物冷却时溶剂溶解度减小的性能来除去少量杂质。一般的过程是将含杂质的固体有机物在加热下溶于适当的溶剂制成接近饱和的浓溶液，有机物的溶解度随着温度的降低而减小，结晶逐渐析出。若迅速冷却并剧烈搅拌则结晶速度较快，若含有有色杂质，可用活性炭脱色，趁热过滤，滤去不溶物和活性炭，冷却滤液，有机物析晶，杂质因达不到饱和，仍留在母液中，过滤，洗涤结晶，干燥即可。理想的溶剂是重结晶的关键。溶剂应满足“不
9、与被提纯物质反应，被提纯物质在该溶剂中加热和冷却后溶解度差异大，杂质在该溶剂中溶解度极大或极小，且溶剂易挥发，结晶易干燥等条件。若不能选到一个合适的单一溶剂时可考虑混合溶剂，混合溶剂常常是将对被提纯物质溶解度极小或极大的两种溶剂结合使用。滤液在放置冷却过程中，溶质的溶解度随母液的温度降快，但晶体细，表面吸附杂质多；若滤液缓慢冷却，可得到均匀且较大的晶体。当不易析出晶体时，可用玻璃棒摩擦器壁或投入晶种促进结晶析出，也可将其放在低温冰浴中，并适当敞开容器，使其结晶。把母液中的结晶分离出来一般采用布氏漏斗抽滤，抽气泵与吸滤瓶之间放一个缓冲瓶。先选择一个略小于布氏漏斗内径又可把布氏漏斗上小孔全盖住的滤
10、纸，使其紧贴于漏斗底，用少量溶剂把滤纸润湿，开抽气泵使滤纸吸紧在漏斗底，倒完后，用少量滤液洗涤粘在器壁上的晶体，并倒入漏斗过滤。抽滤得到的晶体表面有母液和杂质，需用重结晶的溶剂洗涤，一般洗涤12 次即可。抽滤得到的晶体多少都会吸附少量溶剂，需进行干燥，常用的方法有晾干、烘干和真空干燥等几种方法。晾干适用于重结晶的溶剂沸点低、结晶不吸水的情况；烘干适用于对热稳定、沸点较高的晶体；真空干燥适用于重结晶的溶剂沸点低、挥发性较大、样品怕热或熔点较低、易吸水等情况。第三章第三章 实实 验验 内内 容容3 31 1 工艺流程探索工艺流程探索311 原料、实验试剂葡萄糖 （分析纯） 成都金山化工试剂厂甲醇
11、（分析纯） 西安化学试剂厂无水乙醇（分析纯） 西安化学试剂厂N-烷基葡糖胺合成及分离方法研究12乙醇胺 （分析纯） 天津化学试剂有限公司葡甲胺 （分析纯） 西安化学试剂厂硼氢化钾（分析纯） 天津化学试剂有限公司（分析纯） 天津化学试剂有限公司浓盐酸，浓硫酸，碘固体，正丁醇，冰醋酸薄层层析硅胶 G （60 型） 青岛海洋化工厂0.5%纤维素钠水溶液 CMCNa312 实验设备及装置三口烧瓶 500ml 逆流冷凝管 W201 恒温水浴锅 上海申顺生物科技有限公司低温恒温槽 上海精密科学仪器有限公司KA-1000 离心机 上海安亭科学仪器厂JB90-D 型强力磁力搅拌器 上海标本模型厂搅拌器 漏斗
12、七号滤纸 玻璃板（10*20cm） 毛细管 移液管 烧杯 三角瓶（250ml） 冰箱 控温设备313 实验内容1、合成过程探索：（1）反应步骤：原料以葡萄糖和乙醇胺为出发原料，以甲醇为溶剂。葡萄糖与乙醇胺的摩尔比先设为 0.1mol :0.1mol ，即称取 18 克葡萄糖加入三口烧瓶，量取 7 毫升乙醇胺和 60 毫升甲醇加入。开动搅拌装置以及加热装置。温度升至 58时葡萄糖完全溶解。历时 1 个小时，溶液呈无色透明。再反应数小时溶液为淡黄色，停止加热和搅拌。将产物密封放于冰箱中 24 小时，反应产物无任何变化，为浅黄色液体。把产物取出 10ml 放在 100ml 带磨口塞子的三角烧瓶中，加
13、入 20ml 甲醇，1 克 CaCl2,在低温条件、磁力搅拌器上进行反应，把硼氢化钾分 5 次加入，一次加入 0.5 克，间隔时间约 1 小时，至加入硼氢化钾时反应液中也不再有小气泡出现为止。（2） 分析结果将产物进行离心，把清液放入试管1，残渣放入试管2和3，试管2中残渣用展开剂溶解，试管3中残渣用水溶解。准备点样走板。走板显色情况如图1。进行点样的物质顺序如下：葡甲胺 20g/L 水溶剂未反应原液 稀释10倍试管1液体 稀释10倍试管2液体 不稀释试管3液体 不稀释说明：1.由于没有现成的标样可供参考，只能以同类化合物葡甲胺做一个类比。2.所有点样物质均用毛细管点一管半。3.展开剂组成为
14、正丁醇：冰醋酸：水=10：5：5。图1产物的薄层分析显色照相结果如上图：从图上可以看出，葡甲胺和试管3液体未显色，分析原因：葡甲胺可能是因为点样量少，试管3液体可能是因为水与N-烷基葡糖胺合成及分离方法研究14生成物反应了。重新对葡甲胺和反应物进行点样。走板显色情况如图2。所用进行点样的物质顺序如下：葡甲胺 20g/L 水溶剂葡甲胺 20g/L 展开剂葡甲胺 20g/L 甲醇溶剂未反应原液 稀释10倍试管1液体 稀释10倍试管2液体 不稀释说明：1.所有点样物质的点样量均为一管半；2.板放入烘箱干透后，进行显色；3.展开剂组成为 正丁醇：冰醋酸：水=10：5：5。图2产物的薄层分析如上图：从图
15、上可以看出产物点试管 1 液体、试管 2 液体和葡甲胺高度接近，和原液高度相差较远，故可以大致判断出进行了一步反应，生成了亚胺。2.合成过程(1)实验步骤原料以葡萄糖和乙醇胺为出发原料，以无水乙醇为溶剂。葡萄糖与乙醇胺的摩尔比仍设为 0.1mol :0.1mol 。称取 18 克葡萄糖加入三口烧瓶，量取 7 毫升乙醇胺和 90 毫升无水乙醇加入。开动搅拌装置以及加热装置。温度升至 58时葡萄糖完全溶解。历时 1 个小时，溶液呈无色透明。再反应数小时溶液为淡黄色，停止加热和搅拌。将产物密封放于冰箱中 24 小时，反应产物无任何变化为浅黄色液体。把产物从冰箱中取出，置于室温下封口保存。把产物取出 10ml 放在 100ml 带磨口塞子的三角烧瓶中，加入 20ml 无水乙醇，1 克烘干的 CaCl2,在低温条件、磁力搅拌器上进行反应，把硼氢化钾分 5次加入，一次加入 0.5 克，间隔时间约 1 小时，至加入硼氢化钾时反应液中也不再有小气泡出。除第一次加以外，以后每次加硼氢化钾都进行取样，加一次反应后取样一次。分别称为 2 次取样、3 次取样、4 次取样、5
