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正十二烷基葡萄糖苷合成与结构性能表征

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华　东　理　工　大　学　学　报

JournalofEastChinaUniversityofScienceandTechnology

Vol.28No.22002204

基金项目:河南省自然基金资助项目(0111031700)收稿日期:2001204202

作者简介:章亚东(19652),男,河南省正阳县人,副教授,博士生,主要从事精细化工领域理论与工程技术研究。

文章编号:100623080(2002)0220208204

正十二烷基葡萄糖苷合成与结构性能表征章亚东3,　王自健,　高晓蕾,　蒋登高

(郑州大学化工学院,河南450002)

摘要:在适宜的反应条件下,采用直接法由葡萄糖和正十二醇反应合成了正十二烷基葡萄糖苷,并用快原子轰击质谱(FAB)、气相色谱(GC)、红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)等方法对产品

结构进行了分析和表征。根据分析结果分别计算出了产品的平均聚合度(n)

和亲水亲油平衡值

(HLB)。此外,对产品表面性能(表面张力、临界胶束浓度、乳化能力、增溶能力、泡沫性能及稳定性

等)进行了测定,结果表明n2C12APG是一个性能优良的表面活性剂。关键词:正十二烷基葡萄糖苷;合成;结构表征;性能中图分类号:TQ423.2文献标识码:A

StructuresandPropertiesofn-DodecylGlucosideZHANGYa2dong3,　WANGZi2jian,　GAOXiao2lei,　JIANGDeng2gao(CollegeofChemicalEngineering,ZhengzhouUniversity,Henan450002,China)

Abstract:Underthesuitableconditionsofsynthesisreaction,n2dodecylglucosideproductswerepre2paredbyglucoseandn2dodecanolbythedirectmethod.GlucosideproductswerealsoinvestigatedandcharacterizedbyFAB,GC,1H2NMRandIR.Accordingtotheresultsofabove2mentionedexperiment,polymerization(n)andHLB(hydrophilic2lipophilicbalance)ofn2dodecylglucosideproductswereobtainedbycalculation.Inaddition,surfacepropertiesofproducts,suchassurfacetension,criticalmicellconcen2tration,emulsifyingproperty,solubilizingpropertyonorganicsolventsandfoamingpropertyandstabilityandsoon,werealsosurveyed.Theexperimentalresultsshowthatn2dodecylglucosideisakindofexcel2lentnon2ionicsurfactant,whichpossesseshighfoamingpowerandstability,emulsifying,softeningdeter2gent,lowirritatingpropertiesandhighsolubilizingpropertiesonorganicsolvents.Keywords:n2dodecylglucoside;synthesis;structure;property

新型非离子表面活性剂——烷基糖苷(Alkyl

polyglucoside,简称APG),具有高效的表面活性,

优良的配伍性,良好的生物降解性,且无毒、无刺激,

可用在医药、农药、食品、化妆品、洗涤剂等领域[1～3]。合成APG的主要原料葡萄糖和高级脂肪醇在我国有着丰富的资源,因此对APG产品的开发和工业化,不仅有重要的学术价值,也将产生显著的经济、社会效益。

本文在前期工作基础上[4～6],采用直接法合成

正十二烷基葡萄糖苷,并对其结构和性能进行分析和表征。

1　实验部分1.1　主要试剂与药品D2无水葡萄糖,CP;催化剂,自制;正二十二烷、TMS,GC;六甲基二硅烷胺、正十二醇、石油醚、吡啶、无水乙醇,AR;H2O

2

(

w=0.3)溶液,CP;费林试

剂,自配。

8021.2　主要仪器0.5L高压不锈钢反应釜;ZFQ285A型旋转蒸发器;GC2900C型气相色谱仪;ZX22型旋片真空泵;NDJ279型旋转粘度计;JYZ2200型自动张力仪;BrukerAPEXII型快原子轰击质谱仪(FAB);DPX2400型氢2核磁共振仪(溶剂CDCl3,内标TMS);FTS240型傅立叶变换红外光谱仪,光谱范围:4000cm-1～400cm-1,分辨率:0.5cm-1～4cm-1,采用压片KBr。1.3　烷基糖苷的制备在0.5L反应器中按正十二醇∶D2无水葡萄糖∶催化剂=4∶1∶0.015(摩尔比)加入物料,密封系统,搅拌,加热,同时用真空泵调整反应压力,升温至120℃,控制系统压力约4kPa,保温反应4h,用费林试剂法检验反应终点[7]。达终点后,加入与催化剂等摩尔量的中和剂钝化催化剂,并继续搅拌反应30min。降温至50℃过滤,除去滤渣,得淡黄色透明溶液。然后将上述滤液放入旋转蒸发器中,高真空下,加热蒸除正十二醇,剩下的粘稠液体,即为产品正十二烷基葡萄糖单苷,二苷及多苷的混合物,冷却后呈乳白色蜡状固体。如产品颜色较深,则将上述粗品加入等质量的水配成水溶液,用1mol󰃗LNaOH溶液中和糖苷水溶液至pH值为10～11,按固体糖苷质量的2%加入H2O2溶液(wH2O2=0.3),控制反应温度90℃～95℃,密封搅拌反应1h,即得亮白色糖苷水溶液,测定活性物含量并调整至50%。1.4　提纯与检测1.4.1　烷基糖苷的提纯　苷化产品粗产物先用w=0.05NaOH溶液中和至pH=8,然后用乙醚2水溶液萃取,水相再用正丁醇萃取,减压蒸馏除去正丁醇,残留物即为纯的正十二烷基葡萄糖苷产品。1.4.2　表面张力(Χ)和临界胶束浓度(CMC)的测定　配制一系列不同浓度的n2C12APG溶液,测其表面张力,再以表面张力值为纵坐标,浓度为横坐标,曲线转折处即为CMC。1.4.3　泡沫高度测定　配制w=0.0025的n2C12APG溶液1000mL,在罗氏泡沫仪中于40℃恒温水溶液中测定,并分别记录0.5min,3.5min,10min,30min的泡沫高度H0,H1,H2,H3,H4,泡沫稳定性FS=[1-(H0-H4)󰃗H0]×100%。1.4.4　浊点的测定　取约2.0gw=0.50的n2C12APG溶液于250mL的三口瓶中,加入去离子水至100mL,震荡摇匀后,置油浴上加热,在溶液加热过程中,观察出现浑浊现象时的温度为浊点。1.4.5　乳化性能测定　在55mL水和40mL

苯的

混合液中加入w=0.001n2C12APG溶液,充分混合后放置60min后观察记录油、水层体积。1.4.6　增溶性能的测定　采用吸光光度法。用一定量的表面活性剂溶液将苯增溶到水中,当体系中苯含量达到表面活性剂的增溶极限时,吸光度迅速增加,由此来测定表面活性剂的增溶能力,根据增溶能力F(mL󰃗g)=A×1000(V×Θ)

来计算,F值愈大

则增溶能力愈强。A为达到增溶极限时的苯体积数(mL);V为表面活性剂用量(mL);Θ为表面活性剂

的质量浓度(g󰃗L)。

1.4.7　产品n2C12APG结构与组成分析　用1H2NMR、FAB等进行结构与组成分析;用GC分析

产品中正十二烷基葡萄糖单苷、二苷、葡萄糖及正十二醇;用索氏脂肪抽提器溶剂抽提分析多聚糖;用差减法定量多糖苷及其他杂质。GC分析条件见文献[6]。

2　结果与讨论2.1　产品组成与结构表征2.1.1　产品的FAB解析　正十二烷基葡萄糖苷产品经FAB仪检测,结果如下:MS

(EI)m󰃗z:348(正

十二烷基葡萄单苷的M

+);510(正十二烷基葡萄糖

二苷的M

+);672(正十二烷基葡萄糖三苷的M+)。

正十二烷基葡萄糖单苷、二苷、三苷的丰度依次递减,此外产品中含有极少量残糖、正十二醇(m󰃗z

186)等。

2.1.2　产品1H2NMR解析　∆(×10-6):0.864～1.599有3处吸收,即:0.881(s,—CH3,3H

);1.259

(s,—(CH2)9—,18H);1.599(s,—CH2—,2H),总

积分高度为23.393,该区间为—R基的特征区,此处应为CH

3

(CH2)

10—的特征化学位移区;在

3.438～4.863区间有多处吸收,并有分裂峰产生,峰形为宽区间,总积分高度为16.827,该区间为诸如>CH—O或—CH2—O—或—O—H的特征吸收区,此处为葡萄糖苷环部分的特征化学位移区,共有约14.55个氢原子。2.1.3　产品的IR谱解析　到目前为止,已有文献报道[8]高效液相色谱、气相色谱及薄层色谱法分析n2C12APG的方法,但由于n2C12APG与原料n2C12H25OH的IR相似,因而至今很少以IR谱分析APG。鉴于IR谱是确定物质结构一种最普遍而又

902第2期章亚东等:正十二烷基葡萄糖苷合成与结构性能表征

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β-葡萄糖苷酶

β-葡萄糖苷酶

β-葡萄糖苷酶的研究1837年，Liebig和Wohler首次在苦杏仁汁中发现了β-葡萄糖苷酶。

β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21)的英文名是β-glucosidase，属于水解酶类，又称β-D-葡萄糖苷水解酶，别名龙胆二糖酶、纤维二糖酶和苦杏仁苷酶。

它可催化水解结合于末端非还原性的β-D-糖苷键，同时释放出配基与葡萄糖体。

β-葡萄糖苷酶广泛存在于自然界中，它可以来源于植物、微生物，也可来源于动物。

β-葡萄糖苷酶的植物来源有人参、大豆等；微生物来源的报道较多，如原核微生物来源的有脑膜脓毒性黄杆菌(Flavobacterium meningosepticum)、约氏黄杆菌(Flavobacterium johnsonae)等，真核生物来源的有清酒酵母(Candida peltata)、黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）等；β-葡萄糖苷酶的动物来源有蜜蜂、猪肝和猪小肠等。

鉴于β-葡萄糖苷酶的研究广泛，本文对其一些研究进展进行讨论。

1 β-葡萄糖苷酶的分类β-葡萄糖苷酶按其底物特异性可以分为3类：第一类是能水解烃基-β-葡萄糖苷或芳香基-β-葡萄糖苷的酶，此类β-葡萄糖苷酶能水解的底物有纤维二糖、对硝基苯-β-D-葡萄糖苷等；第二类是只能水解烃基-β-葡萄糖苷的酶，这类β-葡萄糖苷酶能水解纤维二糖等；第三类是只能水解芳香基-β-葡萄糖苷的酶，这类酶能水解对硝基苯-β-D-葡萄糖苷等类似物。

2 β-葡萄糖苷酶的提取、纯化及酶活测定方法2.1 β-葡萄糖苷酶的提取方法不同来源的β-葡萄糖苷酶，其提取方法也有所不同。

动植物体及大型真菌中的糖苷酶一般需要对酶源进行组织捣碎，然后用缓冲液浸提。

常用的缓冲液有磷酸盐缓冲液、醋酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液等。

pH值一般选用酶的稳定pH值；提取温度适于低温，一般为4 ℃。

利用微生物发酵法生产β-葡萄糖苷酶是β-葡萄糖苷酶的另一来源，一般微生物发酵都采用液态发酵。

十二烷基β-D-葡萄吡喃糖基-(1→3)-[β-D-葡萄吡喃糖基-(1→6)]-β-D-葡萄吡喃糖基-(1→6)-β-D-

十二烷基β-D-葡萄吡喃糖基-(1→3)-[β-D-葡萄吡喃糖基-(1→6)]-β-D-葡萄吡喃糖基-(1→6)-β-D-


文 章编 号 ：０４１５ （０７ ０ － ３ －４ １０ ・６６ ２０ ）６０ ７０ ６
十 二 烷 基 ＩＤ一 萄 吡 喃糖 基 一１ ３ 一 ３ 葡 一 （ ） ［ 一 葡 萄 吡 喃糖 基 一１ ６ ］ＩＤ 葡 萄 吡 喃糖 基 ＩＤ一 ３ （ ） 一 一 ． ３ （ ６ 一 一 葡 萄 吡 喃糖 苷 的合成 １ ）ＩＤ一 ３
基金项 目： 四川省教育厅 自然科学基金资助项 目（ ０５ １７ ； 庆邮电大学引进人才基金资助项 目（ ２ ０ — ５ ２０ Ａ ８ ） 重 Ａ ０４ ４ ） 联系人简介 ： 衡林森（ ， ７ ） 男 ， １９ 一 ， 教授 ， ５ 硕士生导师 ， 主要从事方酸化学、 糖化学与药物合成 的研究 。Ｅ ｍ ｉ ｈｎ ｌ ｓｎ ６ ・ ｏ －ａ ：ｅ ｇｎｅ ＠１３ ｃｒ ｌ ｉ ｎ
所示 。
关键化合物设计合成了一个非天然 的十二烷基七 糖 苷 ， 物试 验结 果 显示 ， 化 合 物 对荷 Ｓ∞小 鼠 动 该
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收稿 日期 ：０ ６０ －０ 修 回 日期 ：０７０ —８ ２０ － ２ ； ９ ２０ －１１
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化 学研 究 与应 用
第ｌ ９卷
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图 １ 目标化合物 ６的合成路线
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十二烷基二甲基甜菜碱的合成和性能测定

十二烷基二甲基甜菜碱的合成和性能测定

十二烷基二甲基甜菜碱的合成和性能测定一、实验目的1、了解两性离子表面活性剂的性质与用途；2、了解十二烷基二甲基甜菜碱的合成原理和合成工艺；3、了解十二烷基二甲基甜菜碱熔点和起泡性能的测定方法；4、学会使用乌氏或奥氏粘度计测定溶液粘度的方法。

二、实验原理两性离子表面活性剂易溶于水，难溶于有机溶剂；毒性小，杀菌性、耐硬水性、 相容性、洗涤性、分散性均较好。

分子中有两个亲水基，一个带正电，一个带负电。

兼有阴离子性和阳离子性亲水基（阳离子部分：胺盐、季铵盐、咪唑啉类；阴离子部 分：羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐），在酸（碱）性溶液中呈阳（阴）离子性而 在中性溶液中有类似非离子表面活性剂的性质。

主要应用于香波起泡剂、护发剂、杀 菌剂、纤维柔软剂、抗静电剂、防锈剂等。

十二烷基二甲基甜菜碱，又名月桂基二甲基甜菜碱，BS-12（简称/商品名）。

属 于羧基甜菜碱型两性（离子型）表面活性剂。

无色或淡黄色透明粘稠液体，密度1．03 g ／cm 3（20℃）。

活性物含量为30±2％， pH 值：6．5—7．5。

在碱性、酸性和中 性条件下均可溶于水，稳定性好，刺激性小，生物降解性和配伍性优良；有良好的去 污、起泡、渗透和抗静电性能， 杀菌作用温和。

适用于制造无刺激的调理香波、纤维 柔软剂、抗静电剂、匀染剂、防锈剂、金属表面加工助剂和杀菌剂等。

十二烷基二甲基甜菜碱是用N,N-二甲基十二烷胺和氯乙酸钠反应合成的，反应方 程式为：C 12H 25N(CH 3)2+ClCH 2COONa N CH 3CH 3C 12H 25CH 2COO -+NaCl+N,N-二甲基十二烷胺氯乙酸钠BS-128.5mL 0.03mol 3.5g 0.03mol 20ml ( or 30ml ) 50%乙醇溶液回流反应至反应液变透明为止生成的具有比氨基酸型两性表面活性剂良好的去污、渗透及抗静电等性能。

特别其杀菌作用比较柔和，刺激性较少。

精细化学品化学

精细化学品化学

第一章绪论1简述精细化学品的概念和特点。

一般对精细化学品的特点归纳为以下五个方面:(1)具有特定功能；(2) 大量采用复配技术；(3) 小批量、多品种；(4) 技术密集度高；(5)附加值高。

2精细化学品的发展趋势是什么？(1) 精细化学品在化学工业中所占的比重迅速增大。

精细化工率的高低已成为衡量一个国家或地区化工发展水平的主要标志之一。

（2）精细化工产品的新产品、新品种不断增加，尤其是适应高新技术发展的精细化工新领域不断涌现。

（3）在精细化工产品的生产、制造、复配、包装、贮存、运输等各个环节，日益广泛采用各种高新技术，大大促进了精细化工产品的发展。

（4）精细化学品将向着高性能化、专用化、系列化和绿色化方向发展。

采用高新技术、绿色化工原料、绿色催化剂和助剂，使精细化学品的生产和应用实现“生态绿色化”是21世纪精细化工发展的趋势。

第二章表面活性剂1.表面活性剂的概念和特点是什么？表面活性剂是指这样一类有机物，它们不仅能溶于水或有机溶剂，而且它在加入量很少时即能大大降低溶剂（一般是水）的表面张力（或液-液界面张力），改变体系界面状态和性质。

表面活性剂一般有如下特征：(1)结构特征表面活性剂分子具有两亲结构，亲油部分一般由碳氢链（烃基），特别是由长链烃基所构成，亲水部分则由离子或非离子型的亲水基所构成，而且这两部分分处两端，形成不对称结构。

(2)界面吸附：表面活性剂溶解在溶液中，当达到平衡时，表面活性剂溶质在界面上的浓度大于在溶液整体中的浓度。

(3)界面定向：表面活性剂分子在界面上会定向排列成分子层。

(4)生成胶束：当表面活性剂溶质浓度达到一定时，它的分子会产生聚集而生成胶束，这种浓度的极限值称为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration, 简称CMC)。

2.表面活性剂的一般作用有哪些？(1) 降低溶剂表面张力。

(2) 胶团化作用：表面活性剂在达到临界胶束浓度(CMC)后，许多分子缔合成胶团。