无水乙醇 、
丙酮 、
N ,N
2二甲基甲酰胺、环己烷 ,均为
分析纯 。
1. 2 合成方法
1. 2. 1 N ,N
2二羟乙基甘氨酸(Bicine) 的合成
通常甘氨酸合成主要有 3 种 :天然蛋白质水解
法 、
氯乙酸氨解法和 Stercker 法 。但本实验采用一种
新的生产工艺合成 N ,N
2二羟乙基甘氨酸。该合成
方法反应周期短 ,操作简单 ,产率较高 。由乙二醛与
二乙醇胺直接反应而得 。反应式为 :
HOCH
2
CH
2
—NH —CH
2
CH
2
OH + OHC —CHO
> 60
℃
N
HOCH
2
CH
2
HOCH
2
CH
2
CH
2
COOH
该反应分 3 步进行 : ①羰基的亲核加成反应 ; ②
失水反应生成不稳定的烯酮 ; ③烯酮加水反应 。反
应式为 :
HOCH
2
CH
2
NHCH
2
CH
2
OH + OHC —CHO
HC
O
CH
OH
N
CH
2
CH
2
OH
CH
2
CH
2
OH
- H
2
O
C
O
CH
N
CH
2
CH
2
OH
CH
2
CH
2
OH
+ H
2
O
HO
C
O
CH
2
N
CH
2
CH
2
OH
CH
2
CH
2
OH
实验方法 :一定质量分数乙二醛水溶液与二乙
醇胺于 250 mL 三口烧瓶中混合 ,在电动搅拌器的搅
拌下升温反应 ,反应完毕后 ,减压浓缩反应混合物至
2/ 3 体积 ,将产品倒入烧杯中置于冰箱中冷冻结晶 ,
24 h 后抽滤 ,无水乙醇洗涤 ,在 40 ℃烘箱中干燥为
白色针状结晶 Bicine 。滤液加适量乙醇置于冰箱冷
冻结晶 ,48 h 后取出又可得一部分相同的产品 。
1. 2. 2 硬酯酰氯的合成
C
17
H
35
COOH + PCl
3
C
17
H
35
COCl
将 0. 1 mol 硬酯酸和 50 mL 苯 (溶剂) 放入完全
干燥的 250 mL 三口烧瓶中 ,加热使温度上升到 25～
30 ℃,搅拌使硬脂酸溶于苯中 ,然后在 1 h 内滴加完
4. 5 mL 三氯化磷 ,然后加热至 60 ℃,恒温 4 h ,反应
结束后静置一段时间 ,分层 ,上层清液减压蒸馏得硬
脂酰氯 ,装瓶低温保存待用 。
1. 2. 3 硬脂酰取代二羟乙基甘氨酸酯的合成
C
17
H
35
COCl +
NCH
2
COOH
HOCH
2
CH
2
HOCH
2
CH
2
NHCH
2
COOH
C
17
H
35
COOCH
2
CH
2
C
17
H
35
COOCH
2
CH
2
将一定摩尔比的 N ,N
2二羟乙基甘氨酸和硬脂
酰氯直接加入三口烧瓶 ,同时加入溶剂 ,升温至回流
温度 ,反应一定时间 ,反应结束后 ,减压蒸馏蒸出溶
剂 ,然后让其自然冷却 。用蒸馏水洗涤 ,然后减压抽
滤 ,最后在 50 ℃的条件下烘干 。
分别要讨论溶剂 、
反应时间 、
温度 、
反应物的摩
尔比等因素对酯化率的影响 。
1. 3 分析方法
本研究以反应的酯化率为考察目标 ,其计算公
式为 :
η =
实际产品中酯基的物质的量
理论酯基的物质的量
× 100
%
=
EV
×
m
×1 000
n
×2 ×56
.
1
×100
%
其中
,
EV
- 酯值 ,即中和 1 g 产品中的酯在水解时放
出的酸所需要的 KOH 的质量 (g) ,
酯值
( EV )
= 皂化值
( SV )
- 酸值
( AV ) ,
皂化值
的测定参见 GB5534 - 1995 ,酸值的测定参见 GB5530
- 85 ;
m
—实际产物的质量 (g) ;
n
—理论产物的物质的量 (mol) 。
2
结果与讨论
2. 1 反应溶剂对酯化率的影响
N ,N
2二羟乙基甘氨酸易溶于水而不溶于大部
分的有机溶剂 ,而硬酯酰氯为油溶性试剂所以此反
应选择合适的溶剂至关重要 。将硬脂酰氯与 Bicine
的摩尔比为 2∶1 ,溶剂回流条件下反应 4 h ,分别用
不同溶剂时研究对产物性质的影响 ,其结果见表 1 。
由于两种反应物互不相容 ,在溶剂作用下属于
两相反应 ,四氢呋喃 、
丙酮沸点较低 ,所以酯化率不
高 ,而 DMF 对有机溶剂良好的溶解性使酯化率较
高 ,但反应完毕溶剂难以去除 。通过实验证明 ,不用
溶剂的情况下 ,反应物在搅拌升温到一定温度可以
在表面上逐渐反应 ,同时有大量的氯化氢放出 ,测得
酯化率相对较高 ,所以本实验采用二应物直接反应 。
6
2
造纸化学品 2005 (2)
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