本发明属于表面活性剂领域，具体涉及一种新型Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂及其制备方法与应用。
背景技术：
：表面活性剂是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质，一般具有亲水和亲油结构。表面活性剂具有润湿、渗透、增溶、乳化、分散，净洗、起泡、稳泡、柔软、抗静电等功能特性，在工业生产中具有重要的作用，素有“工业味精”之称。表面活性剂用途广泛，需求量巨大。表面活性剂品种繁多，但传统的石油基表面活性剂消耗不可再生的石化资源，且在应用的同时，危及环境和人体健康。以生物质为基础的氨基酸类表面活性剂具有良好的润湿性、起泡性、耐硬水性、抗菌抗蚀性、抗静电等能力，是一类相当温和、刺激性较小、低毒性、水溶性良好、易生物降解的表面活性剂，目前己广泛用于个人护理清洗剂、化妆品、食品、饮料、医疗卫生、浮选矿物和农药调配等行业中。赖氨酸含α氨基、ε氨基和羧基的特有结构决定了其可以合成各种不同结构的表面活性剂。专利US7977450B2以醇做溶剂将赖氨酸环合，制得氨基己内酰胺(ACL)。专利CN105001109A发现了一类新型Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂，表现出一定的表面活性性能，但相对于一般的表面活性剂并没有更大优势，但由于其生物来源，可降解，仍将具有一定的利用前景。本发明设计了一类新型Nα-酰基双赖氨酸类表面活性剂，在保证其结构中长链亲脂基团的条件，增加了亲水的羧酸钠和氨基基团，一定程度上调解了酯水分配，并改善了水溶性，使其具有更加广阔的应用前景。这种新型表面活性剂具有提升赖氨酸类表面活性剂表面活性的巨大潜力。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种新型Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂，以克服现有技术存在的缺点与不足。本发明还要解决的技术问题是提供上述新型Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂的制备方法。本发明最后要解决的问题是提供上述新型Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂在表面活性剂领域的应用。为解决上述问题，本发明以下技术方案：一种Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂，结构式如下式中：R为碳数6到16的烷基链，优选为碳数6到10的烷基链。上述Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将赖氨酸环合制备得到α-氨基-ε-己内酰胺后，与双酰氯反应得到Nα-酰基氨基己内酰胺；(2)将步骤(1)得到的Nα-酰基氨基己内酰胺加水搅拌，加入碱后回流开环10～48h；(3)将步骤(2)得到的混合液过滤得滤液，滤液减压蒸馏浓缩溶剂，将浓缩液调pH值至7～8，冰箱静置析出沉淀即为Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂。步骤(1)中，将赖氨酸环合制备得到α-氨基-ε-己内酰胺为现有技术，具体方法可以参照专利CN105001109。步骤(1)中，所述的双酰氯为碳数8到18的饱和或不饱和二酰氯，优选为碳数8到12的饱和直链双酰氯，α-氨基-ε-己内酰胺与双酰氯摩尔比为2～3：1。步骤(2)中，所述的碱为NaOH或KOH；其中，碱与Nα-酰基氨基己内酰胺的摩尔比为2～6：1，优选4～5：1。步骤(2)中，水为溶剂，对用量没有特别要求。步骤(3)中，减压蒸馏的压强为10～100mbar，温度为40～70℃，浓缩至粘稠溶液，调节pH所用的试剂为1mol/L盐酸水溶液和1mol/L氢氧化钠水溶液，静置时间为10～20h。步骤(3)中，冰箱静置析出沉淀可经过干燥处理。上述制备方法制备得到的Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂也在本发明的保护范围之内。上述Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂在表面活性剂领域的应用也在本发明的保护范围之内。有益效果：与现有技术相比，本发明得到生物质新型Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂。该赖氨酸类表面活性剂合成简单，增加了Nα-酰基赖氨酸类表面活性剂的亲水性基团，同时保持一定的脂水分配效应。本发明得到的表面活性剂临界胶束浓度低，表面活性显著提升，热稳定性强，绿色无毒，易于生物降解，对于药剂学、化妆品、生物医药等行业的应用将会更加有前景。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。实施例1：Nα,Nα-辛二酰双赖氨酸钠的制备。α-氨基-ε-己内酰胺12.8g(0.1mol)与辛二酰氯10.6g(0.05mol)反应得到辛二酰双氨基己内酰胺17.5g，产率89％。将1L的三口烧瓶中加入辛二酰双氨基己内酰胺11.8g(0.03mol)、氢氧化钠6.0g(0.15mol)和水600ml，回流搅拌，30h反应结束，过滤，滤液减压蒸馏浓缩后用酸调pH至7，冰箱静置14h析出沉淀，干燥得到Nα,Nα-辛二酰双赖氨酸钠9.5g，产率67％。ESI-MSm/z:(M+H)＝475.245。实施例2：Nα,Nα-辛二酰双赖氨酸钠的制备。α-氨基-ε-己内酰胺15.4g(0.12mol)与辛二酰氯10.6g(0.05mol)反应得到辛二酰双氨基己内酰胺17.6g，产率90％。将1L的三口烧瓶中加入辛二酰双氨基己内酰胺11.8g(0.03mol)、氢氧化钾8.4g(0.15mol)和水600ml，回流搅拌，33h反应结束，过滤，滤液减压蒸馏浓缩后用酸调pH至7，冰箱静置18h析出沉淀，干燥得到Nα,Nα-辛二酰双赖氨酸钠9.8g，产率69％。ESI-MSm/z:(M+H)＝475.245。实施例3：Nα,Nα-癸二酰双赖氨酸钠的制备。α-氨基-ε-己内酰胺12.8g(0.1mol)与癸二酰氯11.9g(0.05mol)反应得到辛二酰双氨基己内酰胺18.2g，产率85％。将1L的三口烧瓶中加入癸二酰双氨基己内酰胺12.7g(0.03mol)、氢氧化钾8.4g(0.15mol)和水600ml，回流搅拌，31h反应结束，过滤，滤液减压蒸馏浓缩后用酸调pH至7，冰箱静置14h析出沉淀，干燥得到Nα,Nα-辛二酰双赖氨酸钠9.0g，产率60％。ESI-MSm/z:(M+H)＝503.277。实施例4：Nα,Nα-月桂二酰双赖氨酸钠的制备。α-氨基-ε-己内酰胺12.8g(0.1mol)与月桂二酰氯13.3g(0.05mol)反应得到月桂二酰双氨基己内酰胺18.0g，产率80％。将1L的三口烧瓶中加入辛二酰双氨基己内酰胺13.5g(0.03mol)、氢氧化钠6.0g(0.15mol)和水600ml，回流搅拌，34h反应结束，过滤，滤液减压蒸馏浓缩后用酸调pH至7，冰箱静置14h析出沉淀，干燥得到Nα,Nα-辛二酰双赖氨酸钠8.75g，产率55％。ESI-MSm/z:(M+H)＝531.309。实施例5：上述实施例1，3，4表面张力、临界胶束浓度(CMC)、热分解温度测试。取一定量的上述表面活性剂，用去离子水配置成不同浓度的溶液，25℃下用Kruss-K100表面张力仪确定表面张力，得到临界胶束浓度CMC。上述表面活性剂进一步进行热重分析，结果如表1。表1实施例6：上述实施例1，3，4发泡力及泡沫稳定性测试分别配制质量百分含量为10％的上述表面活性剂溶液3mL，置于50mL具塞量筒中，加蒸馏水稀释至15mL，加塞，剧烈震荡10次，立即记录泡沫体积(mL)，10min后再次记录泡沫体积，重复测定3次，取平均值，表面上述表面活性剂具有良好的发泡和稳泡能力，结果如表2。表2实施例编号134泡沫总体积/mL42474510min后泡沫体积/mL323938当前第1页1 2 3