新型淀粉基烷基糖苷的合成与应用.doc

淀粉基烷基糖苷的合成与应用 摘要：淀粉基烷基糖苷（APG）作为一种绿色的表面活性剂，以其独特的性质引起了人们的广泛关注。本文介绍了烷基糖苷的发展及常用的合成方法，并对其在化妆品和洗涤剂等领域中的应用进行了概述。 关键词：淀粉；烷基糖苷；表面活性剂；合成；应用 引言 烷基糖苷（APG）是一类新型的非离子表面活性剂，传统工艺采用葡萄糖作糖源合成烷基糖昔,但葡萄糖作为糖源带来的成本问题始终制约着烷基糖昔的开发和应用。近年来为了降低烷基糖普的成本,人们对糖源进行了多种尝试。纤维素是自然界最为丰富的天然产物之一,其原料成本优势较为明显,但由于纤维素分子的结构,制备工艺成本增加。淀粉在自然界含量仅次于纤维素,淀粉的分子结构不及纤维素密集,开发难度远小于纤维素,所以淀粉将是最为理想的糖源[1]。由淀粉制成的表面活性剂，由于其结构中含有葡萄糖单元，因此，除了具有传统表面活性剂的优异性能外，还具有许多独特的性能[2]。烷基糖昔具有良好的表面性能、润湿性能、去污性能和生物降解性能,因而在洗涤剂、化妆品、纺织业、金属加工、石油开采、农药以及医药等各行业中有广泛的应用前景。 1淀粉基烷基糖苷的发展 淀粉基烷基糖苷的主要原料是淀粉及其水解产物，其来源丰富、成本低廉。它是通过淀粉水解产物——葡萄糖的半缩醛羟基与脂肪醇羟基，在酸的催化下失去一分子水而得到的产物。由于该产物并非一个单纯化合物，而是糖聚合度不同的烷基糖苷，如烷基单苷、烷基二苷、烷基三苷和烷基多苷的混合物，因此一般也称之为烷基多苷[3]。早在 1893 年，德国的 E.Fischer 首次报道了甲基糖苷的制备技术，但直到 40 多年后，人们才认识到长链烷基多苷（APG）具有表面活性，递交了烷基多苷在洗涤剂中应用的第一份专利申请。但由于 APG的合成要比甲基糖苷困难，而且经济上可行的工业性开发也需要漫长的历程，直到 20 世纪 80 年代，由于人们对环境、石油资源深感忧虑，同时由于烷基糖苷本身所具有的优良特性，才开始关注其工业化的研究。1978 年，法国的 Seppic 公司首次使 APG 工业化。紧接着，罗门哈斯公司和 Horizon Chemical 公司也于 20 世纪 80 年代后期开始生产 APG，但规模都不大。1993 年，德国的汉高公司的每年2.5 万t 的生产装置投入运转。另外，BASF、ICI 和 Huls 等公司也建有或正在建设 APG 的生产装置。产业化进程推动了科研的发展，从1980年以来有关烷基多苷文献和专利的发表情况可以看出，对 APG 的研究进入了一个飞跃时期[4]。 我国对烷基多苷的研究始于 20 世纪 80 年代后期，由中国日用化学工业研究院和大连理工大学率先开展长链 （C8以上） APG 的合成研究工作。中国日化院用葡萄糖和脂肪醇采用二步法制得了 APG 产品，1992 年在国内申请第一个专利（CN 1077397A），1994 年分别在广东和湖北建成了1000 t/ 年中试装置各一套，产品质量指标达到国家“八五”攻关项目的要求，填补了国内 APG 生产的空白。“九五”期间，中国日化院成功开发了一步法制 APG 的工艺技术，并投入了生产，产品已在市场销售。目前，国内先后采用两步法和直接法建成了中试装置和生产装置数套，装置能量约5000 t/ 年，初步使烷基多苷实现了国产化。烷基多苷在国内已被逐渐认识和应用，随着国民消费水平的提高，APG的用量将越来越大，发展高技术和高品质的 APG势在必行。 2 淀粉基烷基糖苷的合成 烷基糖苷（APG）是新一代环境友好绿色表面活性剂，其生产所需原料是可再生的自然资源衍生而来的葡萄糖和脂肪醇[5]。目前APG 生产工艺均以葡萄糖为原料，和脂肪醇反应脱水后苷化。烷基糖苷的生产原料：高级脂肪醇、葡萄糖、催化剂和溶剂等。国内均能满足需求。环境问题：生产过程中基本无三废产生，仅有反应生成水和蒸馏溶剂后残留的水，每生产一吨产品约产生0.1 吨左右的水，经蒸馏回收溶剂后可再用。APG 的合成是以Fisher 合成为基础，用酸作催化剂，醇羟基与糖的苷羟基脱水形成醚键而生成烷基糖苷。无论是以单糖还是以多聚糖为原料，最终产物都是有一定聚合度的烷基多糖苷，但原料不同，生产成本就不同，一般来说原料成本依次增加的顺序是：淀粉/葡萄糖浆、一水合葡萄糖/无水葡萄糖，而工厂设备投资和生产运行成本则是依上述次序降低的[6]。 目前合成烷基糖苷的方法主要有Koenings—Khorr反应制备法、酶催化合成法、乙酰化醇解法、糖的缩酮物醇解法、直接糖苷法和转糖苷法等。其中Koenings—Khorr法操作流程较复杂、产率不高，加之催化剂价格昂贵等，因而工业化意义不大，很少再作研究。据报道称,酶催化法是这些合成方法中最具潜力的一种，具有选择性好、产品纯度高、