一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法

权利要求

1.一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法，其特征在于，离子液体与硫酸、磷酸、对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或两种以上组成的复配体系为催化剂，以葡萄糖与长链脂肪醇为原料制备烷基糖苷，所述离子液体复配体系中离子液体的质量分数范围：0.1   50%，所述离子液体的结构通式如下：~

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2.根据权利要求1所述的一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法，其特征在于，催化剂的量为葡萄糖 用量的1%   3%，葡萄糖与脂肪醇摩尔比为1:3   1:4。

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3.根据权利要求1所述的一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法，其特征在于，脂肪醇选自正十醇、正十二醇或正十四醇。

4.根据权利要求1所述的一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法，其特o o征在于，反应温度为100  C   120  C，反应时间为3   5 h。

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说明书

一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法

技术领域:

[0001] 本发明属于烷基糖苷的制备方法，特别涉及一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法。背景技术:

[0002] 烷基糖苷(Alkyl Polyglycoside，简称APG)，是以葡萄糖和天然脂肪醇为原料在酸等催化下脱去一分子水生成的产物，一般组成为单苷、二苷、三苷和多苷的混合物，所以又称之为烷基多苷。它是一种性能较全面的新型非离子表面活性剂，兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性，具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性，它的降解产物为CO2和H2O，被国际公认“绿色”功能性表面活性剂。由于它具有优良的增粘、增溶、乳化等性能，可广泛应用于衣用洗涤剂、功能性液体洗涤剂、化妆品和个人护理用品、消毒洗剂、工业助剂、工业清洗、农药乳剂等领域。

[0003]

[0004] 烷基糖苷的制备方法主要有两步法和一步法。两步法又称为转糖苷法：葡萄糖首先与C2～C4的短碳链醇在酸性催化剂存在下，80℃～120℃反应生成短碳链的烷基多糖苷，再与C8～C18脂肪醇进行糖苷转移反应，生成长碳链的烷基多糖苷，最后高真空下除去过量的脂肪醇，得到聚合度为1.3～2.5的烷基多糖苷产品。一步法又称为直接苷化法(见如上烷基糖苷制备路线)：葡萄糖和C8～C18脂肪醇为原料，在催化剂的存在下直接反应生成烷基多糖苷，在该反应过程中，一般使用酸催化剂在真空状态下进行反应，反应物中脂肪醇需过量，反应结束后在高真空下除去未反应脂肪醇，再用水稀释后进行脱色处理。由于两步法工艺复杂，产品含有短碳链的多糖苷，生产成本较高，目前工业上烷基糖苷的制备主要采用一步法，其制备条件为(CN101696226B，CN101781342B，CN105418699A)：利用无机酸(硫酸、H2SO2/SiO2固体酸、盐酸、磷酸)或有机酸(对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、乙二胺四乙酸)作为催化剂，于80℃～130℃反应4～8个小时得到含有烷基糖苷与脂肪醇的反应混合物。其中， 催化剂的量一般为葡萄量用量的3％～10％，且葡萄糖与脂肪醇摩尔比一般为1:3～1:6.5(也就是说脂肪醇必须过量)，才能使葡萄糖按照如上所述烷基糖苷制备路线完全转化，但是由于大量的脂肪醇未参加反应(至少大于葡萄糖用量的2倍)，这就造成反应工艺中反应器体积过大，同时需要消耗额外的能耗，造成资源浪费。另外，反应结束后，残留在烷基糖苷产品中未反应的脂肪醇导致后续分离工艺困难。工业上催化反应所用的催化剂一般小于反应物用量的1％，所以该如何降低催化剂用量，提高单位催化剂反应效率是该工艺的一个瓶颈。

[0005] 近年来，一种新型的绿色介质离子液体由于其特殊的性质引起科研工作者的广泛关注，已广泛用于催化领域，特别是酸性离子液体的出现为烷基糖苷制备工艺优化提供了新的契机。专利CN101787058B利用具有B酸性的己内酰胺类离子液体作为催化剂制备烷基糖苷，由于该离子液体在50℃以下是固体，可以通过过滤的方法实现离子液体与产物分离，但制备长碳链烷基糖苷时，产品粘度很大，很难通过过滤分离出离子液体催化剂。专利CN105126905A采用咪唑类酸性离子液体催化制备烷基糖苷，该离子液体具有较好的催化活性。但由于目前离子液体价格比较昂贵，完全利用离子液体作为催化剂制备烷基糖苷，会造成该工艺的生产成本大幅提高。

[0006] 针对上述问题，本发明提出利用具有催化活性的离子液体与价格便宜的硫酸、磷酸、对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或两种以上复配形成新型的催化体系，它们通过协同催化制备烷基糖苷。与现有工艺相比，该工艺催化剂用量少(催化剂量减少约50％)，反应时间短(反应时间2.5h～4h)。发明内容：

[0007] 本发明的目的在于克服目前烷基糖苷制备过程中单位催化剂反应效率低，反应时间长的技术难题，提出利用具有催化活性的离子液体与硫酸、磷酸、对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或两种以上复配形成新型的催化体系，通过它们协同催化制备烷基糖苷，该工艺具有单位催化剂反应效率高、反应时间短等优点。

[0008] 本发明所述的一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法，其条件如下：

[0009] 利用具有催化活性的离子液体与硫酸、磷酸、对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或两种以上复配形成新型的催化体系，其中离子液体的结构式如下:

[0010]

[0011] 另外，该新型的催化体系，离子液体含量为0.1～50％，优选0.1～30％，其余为硫酸、磷酸、对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸中的一种或两种以上。反应条件：催化剂的量为葡萄量用量的1％～3％，葡萄糖与脂肪醇摩尔比为1:3～1:4，反应温度为100℃～120℃，反应时间为3～5h，脂肪醇为长碳链脂肪醇，优选正癸醇、正十醇、正十二醇、正十四醇。具体实施方式:

[0012] 本发明用以下实施例说明，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围内，所有基于本发明基本思想的修改和变动，都属于本发明请求保护的技术范围内。

[0013] 实施例1:[Bmim]HSO4离子液体与硫酸复配体系催化制备烷基糖苷[0014] 按葡萄糖和正十醇摩尔比为1：4的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的1％离子液体复配催化剂([Bmim]HSO4离子液体含量为50％，浓硫酸含量为50％)，并将温度升至110℃，反应5h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为98.2％。

[0015] 实施例2:[Bmim]HSO4离子液体与对甲基苯磺酸复配体系催化制备烷基糖苷[0016] 按葡萄糖和正十二醇摩尔比为1：3.5的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的1.5％离子液体复配催化剂([Bmim]HSO4离子液体含量为20％，对甲基苯磺酸含量为80％)，并将温度升至105℃，反应4h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为97.7％。

[0017] 实施例3:[Bmim]H2PO4离子液体与磷酸复配体系催化制备烷基糖苷[0018] 按葡萄糖和正癸醇摩尔比为1：3的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的2％离子液体复配催化剂([Bmim]H2PO4离子液体含量为5％，磷酸含量为95％)，并将温度升至110℃，反应4h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为97.1％。

[0019] 实施例4:[Bmim]H2PO4离子液体与十二烷基苯磺酸复配体系催化制备烷基糖苷[0020] 按葡萄糖和正十四醇摩尔比为1：4的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的3％离子液体复配催化剂([Bmim]H2PO4离子液体含量为1％，十二烷基苯磺酸含量为99％)，并将温度升至105℃，反应3h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为94.5％。

[0021] 实施例5:[BPy]H2PO4离子液体与对甲基苯磺酸复配体系催化制备烷基糖苷[0022] 按葡萄糖和正十二醇摩尔比为1：3的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的3％离子液体复配催化剂([BPy]H2PO4离子液体含量为10％，对甲基苯磺酸含量为90％)，并将温度升至110℃，反应3h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为97.5％。

[0023] 实施例6:[BPy]HSO4离子液体与对十二烷基苯磺酸复配体系催化制备烷基糖苷[0024] 按葡萄糖和正十醇摩尔比为1：3.5的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的3％离子液体复配催化剂([BPy]HSO4离子液体含量为30％，十二烷基苯磺酸含量为70％)，并将温度升至105℃，反应3h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为96.5％。

[0025] 实施例7:[BPy]H2PO4离子液体与硫酸复配体系催化制备烷基糖苷[0026] 按葡萄糖和正十四醇摩尔比为1：3的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的3％离子液体复配催化剂([BPy]H2PO4离子液体含量为15％，硫酸含量为85％)，并将温度升至110℃，反应5h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为97.0％。

[0027] 实施例8:[BPy]HSO4离子液体与对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸复配体系催化制备烷基糖苷

[0028] 按葡萄糖和正十醇摩尔比为1：4的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的3％离子液体复配催化剂([BPy]HSO4离子液体含量为20％，对甲基苯磺酸含量为50％、十二烷基苯磺酸硫酸含量为30％)，并将温度升至110℃，反应4h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为97.3％。

[0029] 实施例9:[Bmim]HSO4离子液体与硫酸、磷酸复配体系催化制备烷基糖苷[0030] 按葡萄糖和正十二醇摩尔比为1：3的比例加入安装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中，通入氮气吹扫10min，然后在集热式恒温加热搅拌器上开始搅拌，同时升温至70℃。当温度升至70℃时，加入质量是葡萄糖质量的1％离子液体复配催化剂([Bmim]HSO4离子液体含量为5％，浓硫酸含量为50％，磷酸含量为45％)，并将温度升至110℃，反应5h后，待温度降至室温，用配好的NaOH溶液调节PH值到7至8，然后利用斐林试剂测定葡萄糖转化率为98.2％。