一种脂肪酰胺单乙醇的绿色制备方法
阅读说明：本技术 一种脂肪酰胺单乙醇的绿色制备方法 (Green preparation method of fatty amide monoethanol ) 是由 余建军 徐钦源 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种脂肪酰胺单乙醇的绿色制备方法,步骤一：脂肪酸和乙醇胺的脱水反应：将脂肪酸和乙醇胺在甲醇中混合,并加入一定量的固体超强碱催化剂,加热搅拌数小时,得到脂肪酰胺单乙醇溶液；步骤二：催化剂回收再生：真空抽滤回收固体催化剂,用溶剂洗涤催化剂后,烘干称重,计算催化剂的回收率；步骤三：脂肪酰胺乙醇的精制：体系中加入不良溶剂后析出脂肪酰胺单乙醇。本发明以固体超强碱作为催化剂,利用脂肪酸和乙醇胺的缩合反应合成脂肪酰胺单乙醇,该方法所用的催化剂用量少,反应条件温和,催化剂可回收,反应转化率高,产品收率高,反应结束后无需纯化处理,催化剂回收后重复使用多次,其活性未降低。(The invention discloses a green preparation method of fatty amide monoethanol, which comprises the following steps: dehydration reaction of fatty acid and ethanolamine: mixing fatty acid and ethanolamine in methanol, adding a certain amount of solid super base catalyst, heating and stirring for several hours to obtain a fatty amide monoethanol solution; step two: catalyst recovery and regeneration: recovering the solid catalyst by vacuum filtration, washing the catalyst by using a solvent, drying and weighing, and calculating the recovery rate of the catalyst; step three: refining fatty amide ethanol: adding poor solvent into the system to separate out fatty amide monoethanol. The method takes the solid super-strong base as the catalyst, utilizes the condensation reaction of the fatty acid and the ethanolamine to synthesize the fatty amide monoethanol, has the advantages of less catalyst consumption, mild reaction conditions, recoverable catalyst, high reaction conversion rate, high product yield, no need of purification treatment after the reaction is finished, repeated use of the recovered catalyst, and no reduction of the activity.)
技术领域
本发明涉及化合物合成制备领域，具体为一种脂肪酰胺单乙醇的绿色制备方法。
背景技术
脂肪酰胺单乙醇是一种非离子表面活性剂前体，通过对醇羟基做进一步的修饰，如磷酸酯化，硫酸酯化，羧甲基化，乙氧基化和琥珀酸化反应可以制备多种易于生物降解的表面活性剂，此类表面活性剂在医药，橡胶，洗涤等多领域有较大的应用前景。同时，脂肪酰胺单乙醇也是内源性脂质信号分子，是在动物，海洋和植物来源的许多不同细胞中发现的一种天然存在的脂质。许多脂肪酰胺单乙醇有类似棕榈酰胺单乙醇（PEA）的抗炎止痛效用。脂肪酰胺单乙醇的合成主要为化学法。第一种方法为脂肪酰氯，脂肪酸甲酯，乙酯或者是混合酸酐的方法和对应的氨基反应制备。但是由于乙醇胺同时含有羟基和氨基，这在一定程度上降低了反应的选择性。第二种方法为，脂肪酸甘油酯和单乙醇胺反应制得，但是此路线反应不易反应完全，生成的甘油会带来一系列副产物，给产品提纯带来困难。固体超强碱具有催化活性高，后处理简单，与产物容易分离，可重复利用等优点，因此被认为是环境友好型催化剂，近来在化学化工领域得到了广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种脂肪酰胺单乙醇的绿色制备方法，以解决上述背景技术提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种脂肪酰胺单乙醇的绿色制备方法，具体步骤如下：
步骤一：脂肪酸和乙醇胺的脱水反应：将脂肪酸和乙醇胺在甲醇中混合，并加入一定量的固体超强碱催化剂，加热搅拌数小时，得到脂肪酰胺单乙醇溶液；
步骤二：催化剂回收再生：真空抽滤回收固体催化剂，用溶剂洗涤催化剂后，烘干称重，计算催化剂的回收率；
步骤三：脂肪酰胺乙醇的精制：体系中加入不良溶剂后析出脂肪酰胺单乙醇。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一中的脂肪酸和乙醇胺的脱水反应，所采用的脂肪酸为油酸、硬脂酸、棕榈酸、月桂酸的直链或者支链，饱和或者不饱和的脂肪酸一种或者几种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一中所使用的碱性催化剂为固体超强碱催化剂，主要指MF/γ-Al2O3催化剂；其中金属M可以是钾，钠，锂，Ba，Cs等一种或几种；其用量为反应底物的0.05-5%。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中所使用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈和DMF中的一种或几种，以及无溶剂条件；其中溶剂和底物的比例为4-12：1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一中的乙醇胺和脂肪酸的比例为0.95-3:1。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中的催化剂回收方法为离心，或者真空抽滤，或者压滤等固液分离方法。
本发明的有益效果是：本发明以固体超强碱作为催化剂，利用脂肪酸甲酯和乙醇胺的胺解反应合成脂肪酰胺单乙醇，该方法所用的催化剂用量少，反应条件温和，催化剂可回收，反应转化率高，产品收率高，反应结束后无须纯化处理，催化剂回收后重复使用多次，其活性未改变。通过以上方法制备的脂肪酰胺单乙醇具备纯度高，气味淡，色泽浅等优点。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明提供一种技术方案：一种脂肪酰胺单乙醇的绿色制备方法，具体步骤如下：
步骤一：脂肪酸和乙醇胺的脱水反应：将脂肪酸和乙醇胺在甲醇中混合，并加入一定量的固体超强碱催化剂，加热搅拌数小时，得到脂肪酰胺单乙醇溶液；
步骤二：催化剂回收再生：真空抽滤回收固体催化剂，用溶剂洗涤催化剂后，烘干称重，计算催化剂的回收率；
步骤三：脂肪酰胺乙醇的精制：体系中加入不良溶剂后析出脂肪酰胺单乙醇。
步骤一中的脂肪酸和乙醇胺的脱水反应，所采用的脂肪酸为油酸、硬脂酸、棕榈酸、月桂酸的直链或者支链，饱和或者不饱和的脂肪酸一种或者几种。步骤一中所使用的碱性催化剂为固体超强碱催化剂，主要指MF/γ-Al2O3催化剂；其中金属M可以是钾，钠，锂，Ba，Cs等一种或几种；其用量为反应底物的0.05-5%。步骤二中所使用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈和DMF中的一种或几种，以及无溶剂条件；其中溶剂和底物的比例为4-12：1。步骤一中的乙醇胺和脂肪酸的比例为0.95-3:1。步骤二中的催化剂回收方法为离心，或者真空抽滤，或者压滤等固液分离方法。
具体的，包括以下步骤:
步骤一：催化剂的制备：本发明采用浸渍法制备催化剂，以KF/γ-Al2O3为例，取一定量的氟化钾和γ-Al2O3浸渍法负载，120℃干燥箱烘干，研磨后放在马沸炉中焙烧一定时间，即得所需的催化剂。
步骤二：脂肪酸和乙醇胺的脱水反应：将脂肪酸和乙醇胺在甲醇中混合，并加入一定量的固体超强碱催化剂，加热搅拌数小时，得到脂肪酰胺单乙醇溶液；
步骤三：催化剂回收再生：真空抽滤回收固体催化剂，用溶剂洗涤催化剂后，烘干称重，计算催化剂的回收率；
脂肪酰胺乙醇的精制：体系中加入不良溶剂后析出脂肪酰胺单乙醇。
具体地，本发明脂肪酰胺单乙醇的合成方法，包括以下步骤：
步骤一：催化剂的制备： 金属氟化物和γ-Al2O3重量比控制在1:8-20, 烘箱干燥温度为100-150℃，马沸炉的焙烧温度控制在400-800℃，焙烧时间为5-10小时。
步骤二：乙醇胺和脂肪酸的比例为0.95-3:1，溶剂和底物脂肪酸的重量比为4-12:1，固体超强碱的用量为脂肪酸的5-50%，。反应温度为25-80℃，反应时间为2-12小时。
步骤三：催化剂回收所用的滤布的目数为300-600目，所用的催化剂洗涤的溶剂用量为催化剂重量的5-10倍。催化剂回收干燥温度为80-120℃。
步骤四：脂肪酰胺乙醇精制过程中所用的不良溶剂的用量为良溶剂的0.5-5倍。
实施例1
称取100g KF溶于1000Ml的纯净水中，加入100gγ-Al2O3常温搅拌3小时候后，滤除水相，湿固体用鼓风干燥箱120℃干燥5小时。然后将固体转移至马沸炉调节程序升温至500度（升温速度是60℃/h），焙烧6小时后，降至室温后，称重得112g白色固体，装袋待用。
在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计、以及油浴加热的条件下反应瓶中，加入十六酸100g，乙醇胺28.6g，甲醇300ml，超强碱催化剂 30g，升温至甲醇回流后，反应6小时，TLC检测原料反应完全后，保温过滤回收催化剂，滤饼用100mL甲醇洗涤后，回收套用。滤液中加入200mL叔丁基甲基醚后析出大量白色片状固体，产品过滤后烘干称重得82g白色片状固体。质量收率82%，产品经液相检测纯度为99.1%。
实施例2
称取100g BaF2溶于1000Ml的纯净水中，加入100gγ-Al2O3常温搅拌3小时候后，过滤除去水相，湿固体用鼓风干燥箱120℃干燥5小时。然后将固体转移至马沸炉调节程序升温至600度（升温速度是60℃/h），焙烧8小时后，降至室温后，称重得123g白色固体，装袋待用。
在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计、以及油浴加热的条件下反应瓶中，加入硬酯酸100g，乙醇胺42.94g，甲醇300ml，超强碱催化剂 50g，升温至甲醇回流后，反应6小时，TLC检测原料反应完全后，保温过滤回收催化剂，滤饼用100mL甲醇洗涤后，回收套用。滤液中加入200mL叔丁基甲基醚后析出大量白色片状固体，产品过滤后烘干称重得88g白色片状固体。质量收率88%，产品经液相检测纯度为98.9%。
实施例3
称取100g CsF2溶于1000Ml的纯净水中，加入100gγ-Al2O3常温搅拌3小时后，过滤除去水相，湿固体用鼓风干燥箱120℃干燥5小时。然后将固体转移至马沸炉调节程序升温至600度（升温速度是60℃/h），焙烧8小时后，降至室温，称重得115g白色固体，装袋待用。
在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计、以及油浴加热的条件下反应瓶中，加入油酸100g，乙醇胺32.44g，甲醇200ml，超强碱催化剂 20g，升温至甲醇回流后，反应8小时，TLC检测原料反应完全后，保温过滤回收催化剂，滤饼用100mL甲醇洗涤后，回收套用。滤液中加入200mL乙醚后析出大量白色片状固体，产品过滤后烘干称重得79g白色片状固体。质量收率79%，产品经液相检测纯度为98.8.%。
上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
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