月桂酰氯的合成工艺研究

月桂酰氯是一类很好的表面活性剂的中间体, 由它合成的表面活性剂月桂酰肌氨酸和N, N一双月桂酰基谷氨酸钠双子表面活性剂, 其润湿性优于脂肪醇聚氧乙烯醚 (AE) ;有优越的发泡性, 并且泡沫细腻、持久, 具有抗菌杀菌性和抗蚀、抗静电能力, 低毒、低刺激性和生物降解性好, 减少环境污染等特点[10,11,12,13]。

目前合成月桂酰氯的方法主要有三氯化磷法、氯化亚砜法和固体光气[4,5,6]法等方法, 本文以十二酸 (月桂酸) 为起始原料合成月桂酰氯, 综合评价三条合成路线的优缺点和经济效益。

1 仪器与试剂

安捷伦GC7890气相色谱仪, 色谱柱为DB-23安捷伦色谱柱。

月桂酸 (纯度≥98%) , 三氯化磷 (纯度≥98%) , 固体光气 (纯度98%) , 氯化亚砜 (99%) 。

2 实验方法

2.1 以三氯化磷为酰氯化剂

将一定量的月桂酸 (200g) 放入干燥洁净的500m L四口烧瓶中, 升温至60-70℃使月桂酸融化, 控制温度60-70℃, 滴加三氯化磷, 2h内滴加完毕, 在60-70℃, 保温反应2-3h, 反应结束后静置分层12h, 分离下层亚磷酸, 上层清液60-70℃减压脱三氯化磷2.0h, 减压蒸馏收集馏分得产品, GC纯度≥95%, 收率97%, 浅黄色透明液体。

2.1.1 反应的条件考察

通过对上面的因素分析, 得知以三氯化磷为酰氯化剂得最佳条件是配料比为1:1.3时反应温度为65℃, 反应时间以3h为宜, 收率可达到97%。

2.2 以氯化亚砜为酰氯化剂

在干燥的500m L四口烧瓶中加入一定量 (约200g) 的十二酸, 升温至60-70℃使月桂酸溶解, 控制温度50-70℃滴加氯化亚砜, 在2h以内滴完, 控制在55-70℃, 保温搅拌反应2-4h, 减压蒸溜, 蒸出过量氯化亚砜, 得淡黄色刺激性气味液体, 再减压蒸馏纯化, 得无色透明刺激性气味液体, GC纯度≥97%, 收率为85%, 黄色透明液体。

2.2.1 反应的条件考察

通过对上面的因素分析, 月桂酸与氯化亚砜反应最佳条件为在摩尔配料比为1:1.2, 反应温度在60℃, 反应时间3.0h时, 在此条件下产物转化率最高可达到98%。

2.3 以固体光气为酰氯化剂

在干燥的500m L四口烧瓶中加入甲苯和BTC溶液, 启动搅拌器和油浴加热器, 将温度控制25-30℃, 2h内滴加含有原料 (200g) 和DMF的甲苯溶液, 反应2-3小时, 原料转化率100%, 反应液减压分馏, 分馏甲苯和DMF, 得产品, 纯度98%, 收率96%, 淡黄色透明液体。

3 结果与讨论

用三氯化磷来作酰氯化剂, 得到得产品色泽最好, 且三氯化磷价格低廉, 生产成本低, 现为大多数企业采用此类生产酰氯的方法, 但此路线制备的产品纯度相对偏低, 三氯化磷为管制剧毒化学品, 运输和管理较严格。工业化产生中会产生大量亚磷酸废液, 为了降低环保压力, 可将生成的副产物亚磷酸回收利用, 将其制备成亚磷酸钠出售, 即可降低生产成本, 又可以解决环保问题。综合其成本来考虑, 是一条比较经济的路线, 适合用于工业生产。

以氯化亚砜为酰氯化的合成路线, 虽然转化率高, 但所得到的产品色泽较差, 需进一步蒸馏纯化, 最终产品收率为83-85%。在蒸馏过程中, 会产生大量残渣, 且反应中所产生的SO2气体对设备有腐蚀作用并污染环境。为了降低成本, 减少环境污染, 本文对生产过程中产生的残渣进行回收处理, 称重残渣133.3g, 在78℃水浴中水解3h, 静止分层, 上层有机液在100℃下真空脱水, 脱水后放入250m L的四口烧瓶中, 按照在氯化亚砜为酰氯化剂的条件反应, 得到月桂酰氯为32.7g, 可回收约7%的月桂酰氯, 工艺总收率可达到92%, 可以有效的降低了生产成本和环境污染。

固体光气是光气的理想替代品, 以固体光气为酰氯化剂在实验中发现, 操作安全, 反应活性高, 反应温和, 原料转化率可以到达100%, 且分馏出的甲苯可以回收套用, 副产物较少, 收率可达98%, 成本与三氯化磷路线接近, 可作为三氯化磷路线的理想替代路线, 工业化也较容易实现。

通过对三条路线评估以三氯化磷和固体光气来作酰氯化剂, 相对氯化亚砜路线是较经济环保的工艺路线, 但三氯化磷为管制化学品, 运输和管理比较严格, 月桂酰氯纯度偏低, 综合比较固体光气作为酰氯化剂制备月桂酰氯有较高的应用价值。

摘要：月桂酰氯是一种重要的有机中间体, 在表面活性剂合成中有广泛的应用。在生产过程中, 采用氯化亚砜, 三氯化磷, 三光气等作为氯化剂。文章综合评价了常用酰氯化剂氯化亚砜, 三氯化磷, 固体光气为酰氯化剂的路线的优缺和经济效益。

关键词：三氯化磷,氯化亚砜,固体光气,酰氯化反应,月桂酸 (十二酸) ,月桂酰氯

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