摘要：以十四酸和氯化亞砜為原料合成十四酰氯中間體，在堿性條件下與天冬氨酸反應(yīng)合成N-十四酰基天冬氨酸鈉。通過單因素考察確定了酰基化反應(yīng)的最佳工藝:5℃，pH為10～11，n（天冬氨酸）∶n（十四酰氯）=1.1∶1.0，時(shí)間3.5h，收率為83.49%。研究了提純方法，得到純度為97.06%的產(chǎn)品。性能研究表明，產(chǎn)品具有優(yōu)異的表面活性、滲透性和鈣皂分散性。

氨基酸表面活性劑由于其環(huán)境友好性和良好的生物降解性，近年來越來越受到人們的重視，成為眾多研究者的興趣所在。它們的原料是天然的氨基酸，無毒，生物降解性好，因此，在食品、制藥和化妝品工業(yè)中有很大的應(yīng)用前景。隨著人們對(duì)其的關(guān)注，氨基酸表面活性劑的品種越來越多，其中有部分產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，目前較有影響的產(chǎn)品有美國(guó)的Hamposyl、德國(guó)的Medialan、日本的Amisoft等。氨基酸表面活性劑中研究最多的是N-酰基氨基酸表面活性劑，合成所采用的氨基酸主要有肌氨酸、谷氨酸、精氨酸、亮氨酸、丙氨酸、絲氨酸、纈氨酸、天冬氨酸、甘氨酸，其中肌氨酸最多，目前國(guó)內(nèi)外的報(bào)道都很多。以天冬氨酸為原料合成N-脂肪酰基天冬氨酸表面活性劑的報(bào)道較少，目前只有N-十酰基天冬氨酸鈉。研究表明，N-十酰基天冬氨酸鈉具有優(yōu)良的表面活性及在硬水中優(yōu)異的鈣皂分散性。本文在前期研究的基礎(chǔ)上合成了N-十四酰基天冬氨酸鈉，并對(duì)其合成工藝和性能進(jìn)行了研究，以期為系列N-酰基天冬氨酸鈉表面活性劑的研究和開發(fā)提供參考。

1實(shí)驗(yàn)

1.1合成路線

先合成十四酰氯和天冬氨酸鈉，然后再將十四酰氯與天冬氨酸鈉反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物N-十四酰基天冬氨酸鈉。

前兩步反應(yīng)為中間體的制備，最后一步為最終產(chǎn)物的制備。該反應(yīng)屬于SN2取代反應(yīng)，在發(fā)生酰胺化反應(yīng)的同時(shí)，十四酰氯很容易水解，十四酰氯與天冬氨酸鈉也容易發(fā)生成酐反應(yīng)，這是此反應(yīng)的副反應(yīng)。

由于氨基中氮的親核性比羥基和羧基中氧的親核性強(qiáng)，因此主反應(yīng)是能夠進(jìn)行的，但副反應(yīng)的存在會(huì)降低目的產(chǎn)物的收率和純度，因此，要嚴(yán)格控制工藝條件，確保主反應(yīng)的順利進(jìn)行。

1.2試劑與儀器

氯化亞砜（99.0%），棕櫚酸（＞98.0%），天冬氨酸（＞99.0%），石油醚（30～60℃，分析純），丙酮（99.5%）。

PHS-3C型數(shù)顯酸度計(jì)，Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀，Waters-600e高效液相色譜儀，2151型羅氏泡沫儀。

1.3實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1十四酰氯的制備

稱取一定量的棕櫚酸于三頸燒瓶中，加熱使其

1.3.2 N-十四酰基天冬氨酸及其鈉鹽的制備

在三頸燒瓶中加入一定量天冬氨酸，用2mol·L-1氫氧化鈉溶液使其溶解，調(diào)節(jié)體系至一定pH值，加入一定量丙酮，置于冰浴中，待體系降至反應(yīng)溫度后，逐滴加入預(yù)先溶有適量丙酮的十四酰氯中，同時(shí)滴加2mol·L-1氫氧化鈉溶液，維持體系pH值為定值，反應(yīng)數(shù)小時(shí)后結(jié)束。經(jīng)純化得產(chǎn)品N-十四酰基天冬氨酸，用0.5mol·L-1氫氧化鈉/乙醇溶液中和至pH=7，冷卻析出物烘干即為N-十四酰基天冬氨酸的鈉鹽產(chǎn)品。

1.3.3分析方法

1）銀量法測(cè)定脂肪酰氯的收率。從反應(yīng)方程式可以看出，只有目的產(chǎn)物是液體，副產(chǎn)物都是氣體，產(chǎn)品可用減壓蒸餾法提純。因?yàn)橹觉Ｂ纫姿猓捎靡欢繗溲趸c溶液與脂肪酰氯反應(yīng)，使溶液呈中性，再用銀量法滴定氯離子含量。

2）高效液相色譜法測(cè)定目標(biāo)產(chǎn)物的收率。色譜條件:色譜柱Waters C18；色譜柱溫度30℃；檢測(cè)器:蒸發(fā)光散射（ELSD）；檢測(cè)器溫度115℃；流動(dòng)相:甲醇/水（梯度洗脫）；流速:0.8mL·min-1。

由高效液相色譜可測(cè)得粗產(chǎn)品的表面活性劑含量X，然后通過下式可計(jì)算出產(chǎn)品的收率，計(jì)算公式如下式所示:

S=mX/W

式中:m為產(chǎn)品實(shí)際質(zhì)量，W為產(chǎn)品理論質(zhì)量，X為高效液相色譜測(cè)得的產(chǎn)品純度。

1.3.4性能測(cè)定方法

表面張力測(cè)定采用參照Wilhelmy法；鈣皂分散力測(cè)定采用參照分?jǐn)?shù)指數(shù)法。泡沫性能的測(cè)定采用傾注法；滲透力的測(cè)定采用帆布沉降法；乳化性的測(cè)定采用靜置實(shí)驗(yàn)。

2結(jié)果與討論

2.1十四酰氯的合成工藝條件

由于脂肪酰氯合成工藝的研究已很成熟，經(jīng)查閱文獻(xiàn)，脂肪酰氯的合成工藝為:n（脂肪酸）∶n（氯化亞砜）=1.0∶1.3，氯化亞砜采用滴加的方式，反應(yīng)溫度65～70℃，反應(yīng)時(shí)間5h。反應(yīng)結(jié)束后，用銀量法測(cè)定其收率均在95%以上，完全可以用于下一步酰基化反應(yīng)。

2.2 N-十四酰基天冬氨酸鈉合成的影響因素研究

根據(jù)合成原理，影響產(chǎn)物收率的因素有反應(yīng)介質(zhì)、加料方式、反應(yīng)溫度、反應(yīng)體系pH值、原料配比及反應(yīng)時(shí)間。

2.2.1反應(yīng)介質(zhì)的選擇

由于十四酰氯易水解，應(yīng)避免與水接觸，而天冬氨酸難溶于有機(jī)溶劑卻易溶于水，因此選擇水與有機(jī)溶劑組成的混合溶劑作介質(zhì)，并考慮將部分有機(jī)溶劑先用于溶解酰氯，以進(jìn)一步抑制酰氯水解。要求所選溶劑沸點(diǎn)高于反應(yīng)溫度，易與產(chǎn)物分離，且在堿性條件下穩(wěn)定，據(jù)此確定水-丙酮［V（水）∶V（丙酮）=1∶1］混合溶劑為反應(yīng)介質(zhì)。

4.藥材規(guī)范化種植面積和認(rèn)證情況。種植面積甘肅最大，達(dá)100萬畝，其他省（區(qū)）幾十萬畝不等，GAP認(rèn)證基地陜西最多，為7個(gè)。

2.2.2加料方式的選擇

采用十四酰氯與氫氧化鈉溶液同時(shí)滴加的方式，可使反應(yīng)液中OH-的瞬間濃度不致過高，天冬氨酸的濃度與滴加的酰氯相比，處在大大過量的情況下，可以最大限度地抑制酰氯水解反應(yīng)，以提高收率，故本實(shí)驗(yàn)采用滴加的方式。

2.2.3反應(yīng)溫度的影響

從反應(yīng)活化能、溶劑沸點(diǎn)、體系黏度三個(gè)方面綜合考慮，將反應(yīng)溫度選取在5～15℃。在n（天冬氨酸）∶n（十四酰氯）=1.1∶1.0、t=3.5h、pH=10～11條件下，考察不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響，其結(jié)果如表1所示。

表1反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)收率的影響

由表1可見，5℃時(shí)，反應(yīng)收率最高，但考慮到5℃以下實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件很難達(dá)到，因此不再做延伸實(shí)驗(yàn)，選擇最佳反應(yīng)溫度為5℃。