由图
2 可知,在不同的醇糖摩尔比下,癸基单苷的收率都在 90%以上。随着醇糖摩尔比
的增大,癸基单苷的收率呈上升趋势,而聚合度呈下降趋势。这是因为醇糖摩尔比越大,由
于醇对葡萄糖的
“稀释”效应,生成的烷基单苷继续与葡萄糖反应的机率减小,导致产品中
烷基单苷含量增加,而烷基多苷含量减少,即产品的平均聚合度下降,但产品的平均聚合
度偏低会影响其水溶性,因而醇糖摩尔比不宜过高。而且如果为了增大收率而投入过多的脂
肪醇,则会给后续脱醇造成沉重的负担,从而使生产成本增高。因此适宜的醇糖摩尔比为
5
∶1~8∶1。
2.2.2 反应温度对烷基糖苷收率的影响 由表 3 可知,随着反应温度的升高,反应时间明
显缩短,苷化反应速率大大提高,在
110
℃时,反应时间仅为 1.5 h。且反应过程中均无结
块,葡萄糖几乎完全转化,得到的产品颜色随着温度的升高逐渐加深。这是因为随着反应速
率的增大,短时间内生成的水不能及时地从体系中脱除,导致葡萄糖自聚生成多糖等副反
应发生,使产品颜色加深。
由图
3 可知,随着温度的升高,癸基单苷的收率大大提高(文献中只能达到 68%~
70%),均在 90%以上。这可能是因为温度较高时,反应速率加快,反应时间短,生成的
APG 与葡萄糖接触的时间变短,从而生成多苷的机会就变少。此外,经过拟溶胶化处理之
后的葡萄糖大部分与醇类反应,葡萄糖自身生成聚糖的机会变小,也就降低了聚糖与醇类
反应的机会,因此生成的产物大部分为单苷。随着反应温度的提高,
DP 值呈上升趋势,说
明糖苷与糖之间苷键的形成需要较高的活化能,反应温度升高对于活化能较高的反应更有
利,糖苷与糖之间的反应速度加快,导致聚合度提高
[10,11]。而在反应温度较高时,不利
于产品品质的提高,
APG 为热敏性物质,高温时容易产生焦化等副反应,给产品的颜色带
来影响
[11],因此以下试验选定反应温度为 100~110
℃。
2.2.3 催化剂用量对烷基糖苷收率的影响 由表 4 可知,催化剂的用量对反应时间有一定
的影响。催化剂浓度越大,反应时间越短,反应速率越快。
由图
4 可知,随着复配催化剂用量的增加, 癸基单苷的收率先增加后降低,聚合度也
呈上升趋势。这是因为随着催化剂浓度的增加,
反应速率加快, 生成水的速度也加大, 然
而如果生成水的速度大于系统脱除水的速度,
则水分不能及时排出而导致反应混合物分相,
未反应的葡萄糖则会吸水, 吸水后的葡萄糖很难再分散到弱极性的高碳醇中, 甚至变成
大块黏稠多糖,
从而使单苷收率下降,多苷含量增多,使聚合度也增大。而且当催化剂用
量太大时,强酸性会引起葡萄糖的炭化,使产品色泽加深,影响后续漂白工作
[12]。因此,
适宜的催化剂用量为
0.4%~0.7%。
2.3 正交试验结果
正交试验结果见表
5,由极差分析可知,对烷基糖苷收率影响最大的是催化剂用量,
其次是醇糖摩尔比,最后是反应温度。烷基糖苷收率的最优方案为
A2B3C3,即醇
∶糖(摩尔
比)
=5
∶1,反应温度为 105 ℃,催化剂加入量为 0.7%。最佳试验条件组不在试验组合中,
故在此条件下进行验证试验,得到烷基糖苷收率为
95.7%。 2.4 产品结构及表征
2.4.1 产品的 IR 图谱分析 由图 5 可以看出,在 3 366 cm-1 附近是羟基的伸缩振动吸收
峰,
2 800~3 000 cm-1 是 C-H 的对称和反对称伸缩振动吸收峰,1 300~1 475 cm-1 是 C-H
的弯曲振动吸收峰,
1 000~1 350 cm-1 是 C-O-C 的伸缩振动吸收峰,其中,C-O-C 伸缩振
动吸收峰是苷类物质的特征吸收峰,它的存在表明合成产物确定为烷基糖苷。
2.4.2 产品的气相色谱分析 由图 6 可知,1 号峰是一组单苷的色谱峰,2 号峰是一组二
苷的色谱峰,由此可见,产品几乎全部为癸基单苷。
3 结论
通过在反应前对原料进行拟溶胶化处理,极大地提高了葡萄糖在癸醇中的分散效果,
使一步法变得更易进行。通过试验可知在醇糖摩尔比为
5
∶1,催化剂用量为 0.7%,反应温度