一种烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的合成工艺的制作方法

本发明涉及一种烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的合成工艺，属于表面活性剂制备技术领域。

背景技术：

烷基聚糖苷是由天然可再生资源葡萄糖和脂肪醇为原料合成的绿色表面活性剂，目前大部分品种已经得到市场的广泛认可。但是，其中一些长链烷基聚糖苷由于在高矿化度尤其是高浓度二价盐存在下水溶性差、低温容易析出等缺陷，在实际应用中也受到一定的限制，因此，近年来出现了一些改性的烷基聚糖苷表面活性剂，例如，文献(日用化学工业，2011,41(1))以烷基糖苷和氯乙基磺酸钠合成了烷基糖苷乙基磺酸钠，但是工艺中烷基糖苷需要作无水处理，操作复杂，产率低，成本高。美国专利6627612、6958315、7507399提纯了烷基糖苷转化成不同磺酸盐的方法，特别是8124575提出了利用1,3-二氯异丙醇和羟丙基磺酸盐与烷基糖苷反应来合成烷基糖苷磺酸盐的一种设想，但是没有公开具体的工艺，而且含有等摩尔的无机盐。尽管中国专利105418697A公开了一种烷基糖苷磺酸盐表面活性剂的制备方法，反应前无需脱水，但是与3-氯-2-羟丙基磺酸钠(钾)反应时必须使用大量的醇和水混合溶剂，同时还需引入大量的碱性物质以活化烷基糖苷上的羟基，这样不可避免地在产物中产生大量的无机盐，而且没有公开去除溶剂醇及无机盐的工艺，产率也较低，不超过50％。在中国专利104072563A公开的方法中，尽管只使用水作溶剂，但是由于以3-氯-2-羟丙基磺酸钠为原料，在与烷基糖苷反应时，仍然采用纯烷基糖苷质量的11.5～25.5％的32％液碱作为傅酸剂，这样不可避免地在产物中也产生等摩尔量的无机盐。众所周知，无机盐的存在对于表面活性剂水溶液例如烷基糖苷磺酸盐的低温水溶性有着极大的影响。

因此，在烷基糖苷磺酸盐表面活性剂的合成过程中，提供一种新的不含盐或尽量少含盐的工艺成为本领域急需解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种制备方法简单，步骤易于操作的低盐含量的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠。

本发明采用如下技术方案：一种烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的合成工艺，包括如下步骤：

(1)中间体2,3-环氧丙磺酸钠的制备：将Na3PO4溶解于去离子水中配制得到质量分数为35～40％的水溶液，将Na3PO4水溶液恒温至45～50℃，加入与Na3PO4等摩尔量的3-氯-2-羟基丙磺酸钠固体，搅拌升温至50～55℃，反应4～6小时后，冷却至10～15℃结晶，过滤取滤液得到2,3-环氧丙磺酸钠的水溶液；

(2)将中间体2,3-环氧丙磺酸钠的水溶液与质量分数为50％的烷基聚糖苷水溶液按摩尔比1.0～4.0:1混合，加入2,3-环氧丙磺酸钠和烷基聚糖苷总质量的0.1～1％的碱性催化剂，搅拌升温至80～120℃，反应4～10小时，得到透明或浅黄色的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠水溶液。

(3)减压蒸馏除去烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠水溶液中的水得到烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠表面活性剂。

进一步的，所述烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的分子式为：

其中，n＝1.2-1.6

R1＝C8H17,C10H21，C12H25，C14H29,

R2＝H或CH2CH(OH)CH2SO3Na

进一步的，所述烷基聚糖苷水溶液的固含量为30～70％的长链烷基聚糖苷水溶液。

进一步的，所述碱性催化剂为甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的一种或几种。

进一步的，所述中间体2,3-环氧丙磺酸钠和烷基聚糖苷的摩尔比为1.0～2.0:1。

本发明中由3-氯-2-羟基丙磺酸钠在碱性溶液中闭环生成2,3-环氧丙磺酸钠中间体，并除去无机盐。该中间体2,3-环氧丙磺酸钠因其分子结构中既含有环氧基，又含有亲水性的磺酸盐基团，可通过它的环氧基团的开环再与烷基聚糖苷分子中的羟基反应，并不产生无机盐，从而达到合成一种低盐含量的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的目的。

减压蒸馏除去烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠水溶液中的水，将得到的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠表面活性剂用无水乙醇溶解，其中不溶物(无机盐)的质量为烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠水溶液质量的0.25～0.5％。对比现有的工艺和方法中最终产物中无机盐含量高达8～10％，说明本发明的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的合成工艺具有低盐含量的优势。

本发明制备工艺简单，只需两步反应即可完成，步骤易于操作，第二步反应无需除水，易于工业化放大生产；终产品中盐含量低，改善了水溶性，从而解决了烷基聚糖苷产品在高矿化度尤其是高浓度二价盐存在下水溶性差、低温容易析出等缺陷。

附图说明

图1是实施例四制备得到的1:2型的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的红外光谱图。图2是实施例三制备得到的1:1型的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的红外光谱图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

烷基聚糖苷(APG0810，APG1214等系列，平均聚合度n＝1.4，固含量50％的水溶液)采用的无锡华格新材料有限公司的产品。3-氯-2-羟基丙磺酸钠(固体，含量98.5％)采购于武汉博莱特化工有限公司。Na3PO4、NaOH等为化学纯试剂采购于国药集团化学试剂有限公司。

实施例一：

将73g(0.45mol)的Na3PO4、110mL水一次性加入250mL四口烧瓶中，配成40％水溶液，控制温度50℃，搅拌下加入88.5g(0.45mol)的3-氯-2-羟基丙磺酸钠固体，升温至55℃，反应4小时后，冷却至10℃，保持5小时结晶，过滤除去固体物89g，得到滤液2,3-环氧丙磺酸钠的水溶液180g，浓度为50％，脱盐率98％。

实施例二：

在装有搅拌器、温度计、冷凝管的500mL的四口烧瓶中，加入市售的固含量50％的烷基聚糖苷(APG0810，平均聚合度n＝1.4)水溶液100g(0.135mol)，以及实施例1的中间体2,3-环氧丙磺酸钠的50％水溶液43.2g(0.135mol)，和0.72g的固体NaOH催化剂，搅拌升温至90℃，反应5小时后，得到透明浅黄色的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠水溶液(APG0810，平均聚合度n＝1.4，1:1型)。

实施例三：

在装有搅拌器、温度计、冷凝管的500mL的四口烧瓶中，加入市售的固含量50％的烷基聚糖苷(APG1214，平均聚合度n＝1.4)水溶液100g(0.115mol)，以及实施例1的中间体2,3-环氧丙磺酸钠的50％水溶液36.8g(0.115mol)，和0.69g的固体NaOH催化剂，搅拌升温至100℃，反应6小时后，得到透明浅黄色的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠水溶液(APG1214，平均聚合度n＝1.4，1:1型)。

实施例四：

在装有搅拌器、温度计、冷凝管的500mL的四口烧瓶中，加入市售的固含量50％的烷基聚糖苷(APG0810，平均聚合度n＝1.4)水溶液100g(0.135mol)，以及实施例1的中间体2,3-环氧丙磺酸钠的50％水溶液86.4g(0.27mol)，和0.93g的固体NaOH催化剂，搅拌升温至100℃，反应8小时后，得到透明浅黄色的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠水溶液(APG0810，平均聚合度n＝1.4，1:2型)

实施例五：

在装有搅拌器、温度计、冷凝管的500mL的四口烧瓶中，加入市售的固含量50％的烷基聚糖苷(APG1214，平均聚合度n＝1.4)水溶液100g(0.115mol)，以及实施例1的中间体2,3-环氧丙磺酸钠的50％水溶液73.6g(0.23mol)，和0.87g的固体NaOH催化剂，搅拌升温至100℃，反应8小时后，得到透明浅黄色的烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠水溶液(APG1214，平均聚合度n＝1.4，1:2型)。

由图1和图2可知，反应产物经的红外光谱图检测，其中3300～3600cm^-1为O-H的伸缩真的峰，2850～2950cm^-1为甲基和亚甲基的C-H的伸缩振动峰，1600cm^-1为-SO3Na的吸收峰，1155cm^-1为C-O-C键的伸缩振动峰，1000～1150cm^-1为羟基的C-O键的伸缩振动峰，证明产物为烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠。

对实施例三和实施例四制备得到的产品进行表面活性剂电荷类型的亚甲兰-氯仿定性试验，结果为水层无色，氯仿层为兰色，也进一步证明本发明工艺的反应产物为阴离子型，这与烷基聚糖苷羟丙基磺酸钠的结构是一致的，而原料烷基聚糖苷是非离子型的。