Page 160 - 《精细化工》2021年第11期

·2306· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

Key words: amino acid surfactant; emulsification; foam; detergency ability; surface tension

表面活性剂作为一类重要的化学品在洗涤、化 基原料，氨基酸选用目前研究较少的含芳香环取代
妆品、食品、医药、石油工业等诸多领域有广泛应 基的组氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸，制得椰子油酰基
用。然而，表面活性剂的大量使用也导致了一系列 组氨酸钠（Co-His-Na）、椰子油酰基苯丙氨酸钠
环境问题。近年来，基于生物质资源制备绿色安全 （Co-Phe-Na）、椰子油酰基酪氨酸钠（Co-Tyr-Na），
型表面活性剂越来越受到人们的关注。N-酰基氨基 可以进一步丰富酰基氨基酸类表面活性剂的种类。
酸表面活性剂作为其中的典型代表，具有低刺激性、 另外，对其表面活性、泡沫、乳化、洗涤、抗硬水
低毒性、良好的生物降解性、对人体较好的亲和性、 性等性质进行研究，探究不同芳香环结构对油脂基
良好的界面活性等优点，可用于洗护用品 [1-4] 、食品 氨基酸表面活性剂性能的调控规律。
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添加剂 、药物释放 [6-7] 、抗菌 、工业清洗 、金
属缓蚀 [10] 、润湿、废水处理 [11] 等领域，具有广阔的 1 实验部分
应用前景和较高的研究价值。 1.1 试剂与仪器
1909 年，BONDI [12] 首次合成了 N-酰基谷氨酸
椰子油（质量分数≥99%），中山科美油脂化学
和 N-酰基丙氨酸。最早出现在市场上的 N-酰基氨基
有限公司；组氨酸（质量分数≥99%）、酪氨酸（质
酸是由皮革碎屑水解的蛋白衍生物与脂肪酰氯缩合
量分数≥99%）、苯丙氨酸（质量分数≥99%），生物
的产物，商品名为雷米邦的；之后，以肌氨酸为原
级，北京拜尔迪生物技术有限公司；NaOH（AR）、
料的衍生物，例如德国的 Medialan、美国的 Hamposyl
盐酸（AR），北京试剂厂；聚乙二醇（PEG200，CP），
也随之投入市场，日本味之素公司实现了 N-长链酰
基谷氨酸盐的工业化生产 [13] 。中国对 N-酰基氨基酸 国药集团化学试剂有限公司；蒸馏水，广州屈臣氏
食品饮料有限公司。人工污布（碳黑、蛋白、皮脂
表面活性剂的研制开发也较为活跃。N-酰基氨基酸
污布），中国日用化学工业研究院。α-烯基磺酸钠
表面活性剂的主要合成方法包括酸酐与氨基酸盐的
酰化反应 [14] 、脂肪腈水解酰化反应 [15] 、酰胺羰基化反 （AOS，AR），中国日化所太原发凯化工公司；十
应 [16-18] 、肖顿-鲍曼（Schotten-Baumann）缩合反应 [19-22] 二烷基苯磺酸钠（LAS，AR），天津市光复精细化
[31]
以及脂肪酸甲酯与氨基酸盐反应 [23-25] 等。其中，肖 工有限公司；椰子油钠皂，自制 。
Nicolet iS10 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
顿-鲍曼缩合反应是目前工业制备 N-酰基氨基酸表
Thermo Fisher 公司；LC20A-API3200 型高效液相色
面活性剂普遍采用的方法。然而，由于该方法采用
谱仪-串联四级杆质谱联用仪，日本岛津公司-美国
了脂肪酰氯为原料，存在副产物多、产品色泽差并
有异味等缺点，限制了产品在食品、医药和化妆品 AB SCIEX 公司；DCAT11 型表面/界面张力仪，德
等领域中的应用。其他合成方法 [14-18] 存在成本高、 国 Dataphysics 公司；RHLQ 型立式去污实验机、
分离困难、设备要求高等问题，均较难实现工业化 Ross-Miles 型罗氏泡沫仪，中国日用化学工业研究
生产。 院；WSB-L 型白度计，上海精密科学仪器有限公司。
本文利用天然油脂与氨基酸钠为原料，合成了 1.2 合成方法
一系列油脂酰基氨基酸盐表面活性剂，避免使用具 将 0.02 mol 氨基酸（苯丙氨酸 3.30 g、酪氨酸
有强腐蚀性及刺激性的酰氯，合成方法简单、绿色 3.62 g、组氨酸 3.10 g）和等物质的量的 NaOH（0.8 g）
环保。其中，椰子油作为可食用油脂，是一种绿色 溶于蒸馏水中，常温搅拌 10 min，得到氨基酸钠水
安全的生物质资源，以其为原料合成的表面活性剂 溶液，蒸馏除水，得到氨基酸钠固体。为保证氨基
在洗涤用品、化妆品中具有广泛应用。另外，相较 酸充分反应，将氨基酸钠和椰子油按照 m(氨基酸
于其他油脂，椰子油的脂肪酸组成以碳链较短的月 钠)∶m(椰子油)=3∶1.1 置于有回流装置的四口烧
桂酸为主，由此衍生的氨基酸表面活性剂疏水基长 瓶中，加入 PEG200 50 mL，于 190 ℃油浴下反应
度适中，不仅具备良好界面活性，同时也保持了良 6 h，得到浅棕色浑浊液体。待反应液冷却至室温后
好的溶解性，并且可以在界面上快速吸附，在起泡、 加入 50 mL 蒸馏水，得到澄清透明溶液，滴加盐酸
乳化等快过程中具有优势。氨基酸的选择对于表面 酸化至 pH= 1~2，出现大量沉淀，抽滤，水洗，50 ℃
活性剂的性质也有重要影响。目前，甘氨酸 [26-27] 、 下干燥得 N-酰基氨基酸。用 NaOH 水溶液，按照
丙氨酸 [28] 、肌氨酸 [29] 、谷氨酸 [30] 等常用的氨基酸表 N-酰基氨基酸与 NaOH 物质的量比为 1∶1 进行中
面活性剂研究较多，而基于芳香族氨基酸制备的表 和，旋蒸除水，得到 N-酰基氨基酸钠盐。反应式如
面活性剂鲜有报道。因此，本文以椰子油为脂肪酰 下所示。