一種硬脂醇聚氧乙烯(5)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉的超聲-微波合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用超聲-微波共輻射法合成硬脂醇聚氧乙烯(5)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉的合成方法，屬于Gemini表面活性劑領(lǐng)域。本發(fā)明以硬脂醇聚氧乙烯(5)醚、順丁烯二酸酐和亞硫酸氫鈉為主要原料，通過酯化和磺化反應(yīng)制備硬脂醇聚氧乙烯(5)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉。在磺化反應(yīng)過程中采用超聲-微波共輻射的合成方法，硬脂醇聚氧乙烯(5)醚馬來酸雙酯與亞硫酸氫鈉的摩爾比為1.00：1.05，亞硫酸氫鈉溶液濃度為30％，超聲-微波反應(yīng)器的微波功率為300W，超聲功率為360W，于70℃反應(yīng)60min，產(chǎn)物的磺化率為79.6+1.2％。該法反應(yīng)時間短、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好。
【專利說明】一種硬脂醇聚氧乙烯(5)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉的超聲-微波合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種利用超聲-微波共輻射技術(shù)合成硬脂醇聚氧乙烯(η)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉的方法，屬于Gemini表面活性劑【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]表面活性劑(surfactant),是指具有固定的親水親油醇團(tuán),在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)，是從20世紀(jì)50年代開始隨著石油化工業(yè)的飛速發(fā)展而興起的一種新型化學(xué)品，是精細(xì)化工的重要產(chǎn)品。表面活性劑具有潤濕、乳化、分散、增溶、起泡消泡、滲透洗滌、抗靜電、潤滑和殺菌等一系列優(yōu)越性能，享有“工業(yè)味精”的美稱。但在表面活性劑給人們生活、給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大方便的同時，也給環(huán)境帶來了污染，因此，研究綠色表面活性劑，對表面活性劑工業(yè)，乃至我國整體工業(yè)經(jīng)濟(jì)有著非常重要作用和意義。[0003]磺基琥珀酸酯鹽系列表面活性劑產(chǎn)品合成所用的原料主要有順丁烯二酸酐(簡稱順酐或稱馬來酸酐)、脂肪醇(或胺的衍生物)以及亞硫酸鹽等。其合成步驟概括地說可分為2步:(I)順酐與羥基(或胺基)化合物酯化(締合)；(2)這些酯(或胺)與亞硫酸鹽或亞硫酸氫鹽加成磺化。就酯化和磺化工藝已經(jīng)比較成熟，但是對于一些分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原料反應(yīng)則較難進(jìn)行，傳統(tǒng)油浴加熱需要較高的反應(yīng)溫度或者較長的反應(yīng)時間才能實現(xiàn)反應(yīng)，反應(yīng)條件苛刻，反應(yīng)中副反應(yīng)較多。尤其在加成磺化過程中雙鍵可被亞硫酸氫鈉氧化生成硫酸酯，致使磺化率低。而微波-超聲協(xié)同作用技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新技術(shù)，兼具了超聲波的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)及微波的內(nèi)部加熱特性和能使化學(xué)反應(yīng)加速特點(diǎn)。因此，該技術(shù)已被應(yīng)用于化合物的萃取、有機(jī)和無機(jī)化合物的合成。利用該技術(shù)能縮短反應(yīng)時間，降低反應(yīng)溫度和提高反應(yīng)產(chǎn)率。
[0004]本發(fā)明設(shè)計采用超聲-微波共輻射促進(jìn)磺化反應(yīng)的方法合成了硬脂醇聚氧乙烯
[5]醚琥珀酸雙酯磺酸鈉表面活性劑。探索出一種安全、高效合成磺基型Gimin表面活性劑的新路徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明以硬脂醇聚氧乙烯(5)醚、順丁烯二酸酐和亞硫酸氫鈉為主要原料，采用超聲-微波共輻射促進(jìn)磺化反應(yīng)的方法合成了硬脂醇聚氧乙烯(5)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉表面活性劑。產(chǎn)物的磺化率較常規(guī)合成法提高了 25%以上，而反應(yīng)時間僅為常規(guī)加熱法的1/25。這為脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸雙酯磺酸鈉類表面活性劑的合成提供有效的合成方法。
[0006]本發(fā)明通過下述方法技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]首先是脂肪醇聚氧乙烯(η)醚與順丁烯二酸酐進(jìn)行雙酯化反應(yīng)，這一步采用傳統(tǒng)油浴加熱的方法合成，第二步是將得到的中間體在超聲-微波協(xié)同作用下與亞硫酸氫鈉的水溶液反應(yīng)。
[0008]以硬脂醇聚氧乙烯醚琥珀酸雙酯磺酸鈉的合成為例。酯化反應(yīng):脂肪醇聚氧乙烯
(5)醚與馬來酸酐(MA)的摩爾比為1:1 ;催化劑:對甲苯磺酸(TsOH)為酸酐質(zhì)量的3% ；N2保護(hù)；反應(yīng)溫度:200°C;反應(yīng)時間:8h，獲得硬脂醇聚氧乙烯(5)醚馬來酸雙酯，轉(zhuǎn)化率為92.7+1.5%?；腔磻?yīng):用30%的氫氧化鈉溶液將酯化產(chǎn)物pH值調(diào)節(jié)為6_7。按一定摩爾比例將預(yù)先配好的亞硫酸氫鈉水溶液緩慢加入三口瓶中，亞硫酸氫鈉水溶液的濃度是按30%配制，連接好反應(yīng)裝置。設(shè)定超聲波、微波功率和反應(yīng)時間。反應(yīng)結(jié)束后，將初產(chǎn)物溶解在異丙醇中，過濾除去雜質(zhì)不溶物，濾液減壓蒸去溶劑得到產(chǎn)物。通過標(biāo)準(zhǔn)碘液滴定法求得產(chǎn)物的磺化率。
[0009]在磺化反應(yīng)過程中采用超聲-微波協(xié)同作用的合成方法，用單因素法對微波反應(yīng)溫度、微波功率、超聲功率、反應(yīng)時間等反應(yīng)條件進(jìn)行了探討。由表1結(jié)果可知，優(yōu)化的合成工藝為:硬脂醇聚氧乙烯(5)醚馬來酸雙酯與亞硫酸氫鈉的摩爾比為1.00:1.05，亞硫酸氫鈉溶液濃度為30%，微波功率300W，超聲功率360W，反應(yīng)時間60min，轉(zhuǎn)化率為79.6±1.2%。
[0010] 表1超聲-微波反應(yīng)溫度、微波功率、超聲功率和反應(yīng)時間對磺化反應(yīng)的影響
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種利用超聲-微波共輻射技術(shù)合成硬脂醇聚氧乙烯(5)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉的方法。其特征包括以下步驟: 稱取適量由硬脂醇聚氧乙烯(5)醚和馬來酸酐制得硬脂醇聚氧乙烯(5)醚馬來酸雙酯加入三口瓶中，用30%的氫氧化鈉溶液將酯化產(chǎn)物pH值調(diào)節(jié)為6-7，緩慢加入濃度為30%的亞硫酸氫鈉水溶液，硬脂醇聚氧乙烯(5)醚馬來酸雙酯和亞硫酸氫鈉的摩爾比為1.00:1.05，反應(yīng)混合物置于超聲-微波組合反應(yīng)器中，微波功率為200-300W，超聲功率為270-540W，于60-70°C反應(yīng)10_70min ;反應(yīng)結(jié)束后，將初產(chǎn)物溶解在異丙醇中，過濾除去雜質(zhì)不溶物，濾液減壓蒸去溶劑得到硬脂醇聚氧乙烯(5)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉，該產(chǎn)物為淺黃色膏狀固體；產(chǎn)物以標(biāo)準(zhǔn)碘溶液滴定，計算得磺化率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬脂醇聚氧乙烯(5)醚琥珀酸雙酯磺酸鈉的超聲-微波合成方法，其特征在于磺化反應(yīng)過程中硬脂醇聚氧乙烯(5)醚馬來酸雙酯和亞硫酸氫鈉的摩爾比為1.00:1.05，亞硫酸氫鈉溶液濃度為30%，超聲-微波組合反應(yīng)器的微波功率為300W，超聲功率為360W，反應(yīng)溫度為70°C，反應(yīng)時間為60min，產(chǎn)物的磺化率為79.6+1.2%。
【文檔編號】C07C309/58GK103641747SQ201310666268
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】黃丹, 甄莉莉, 趙昱 申請人:江南大學(xué)