[发明专利]一种利用超声-微波共辐射技术合成脂肪醇聚氧乙烯醚（n）马来酸双酯的方法

说明书

技术领域

一种利用超声-微波共辐射技术合成脂肪醇聚氧乙烯醚(n)马来酸双酯的方法，属于Gemini表面活性剂技术领域。

背景技术

Gemini表面活性剂是近年来研究活跃的新型表面活性剂，其分子中至少含有两个亲水基团和两个疏水基团。Gemini表面活性剂特殊的结构决定它比传统表面活性剂具有更优良的性能。它通过联接基团将两个亲水基和疏水基连接，联接基团有化学键作用，降低了两极性间的静电排斥力及其水化层间的作用力，使得双子表面活性剂具有低CMC特性。与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，Gemini表面活性剂明显地表现出更易在气/液界面上吸附；更有效地降低表面张力；更好地复配协同效应；更低的Kraft点；更易聚集生成胶团；更好的润湿性；良好的钙皂分散能力等，被广泛应用于染整工业、医药、生物技术、环境保护、新材料制备和催化有机反应等领域。

Gemini表面活性剂的出现是表面活性剂概念上的突破，它的优良特性是其他普通表面活性剂所无法比拟的，具有广阔的应用前景。但是Gemini表面活性剂仍面临着许多问题。其中最重要的问题由于Gemini表面活性剂的合成条件相对传统表面活性剂较为苛刻，且反应步骤较长，对设备要求也较高，致使生产成本增加，这是当前阻碍Gemini表面活性剂产业化的最大障碍。因此，开发新型的环保的合成路线及工艺对此类表面活性剂的研究和开发具有重要的理论意义和应用价值。

目前，脂肪醇聚氧乙烯醚(n)马来酸双酯的合成主要用传统油浴加热的方式，需要非常高的反应温度和较长的反应时间才能实现反应，反应条件苛刻，反应中顺酐易升华，原料和产物易发生氧化反应，产品色泽较差等。因此，采用环保廉价的原料，开发新型的环保的合成路线及工艺研究安全、无公害的产品，即“绿色产品”，对表面活性剂工业，乃至我国整体工业经济有着非常重要作用和意义。

近年来微波和超声波技术在有机合成领域里的应用越来越多。微波加热中微波极化导致电介质整体受热，热从材料内部产生而非从外部因温度梯度而吸收热量。微波辐射加热下酯化反应收率高，副反应少，选择性强，产品易纯化，反应时间可以从数小时缩短到几分钟并且清洁、耗能少、操作简便。在超声波促进反应中空穴效应可使粒子分裂和激发，对反应有十分明显的诱导促进作用。超声波与微波的结合是近年提出的一种新的技术。但是，这种技术在合成上的应用在国内外只有少量的报道，如对醚和酰肼的合成、酯化作用、Knoevenagel-Doebner缩合反应等，尚未应用到马来酸双酯的酯化合成反应。

本发明设计采用环保廉价的原料，采用超声-微波共辐射促进酯化反应的方法合成脂肪醇聚氧乙烯醚(n)马来酸双酯表面活性剂。探索出一种安全的、高效的合成此类表面活性剂的新路径，大大降低了反应温度和反应时间。

发明内容

本文以脂肪醇聚氧乙烯醚(n)、顺丁烯二酸酐为主要原料，采用超声-微波共辐射促进酯化反应的方法合成了一种脂肪醇聚氧乙烯醚(n)马来酸双酯表面活性剂，探索出一种安全的、高效的合成此类表面活性剂的新路径。

酯化反应条件：脂肪醇聚氧乙烯醚(n)与马来酸酐(MA)摩尔比2：1；催化剂为对甲苯磺酸(TsOH)，酸酐质量的3％；N₂保护；连接好反应装置，设定超声波180w、微波功率400w，反应60min。

反应结束后以标准氢氧化钾溶液滴定，以酸值滴定法表征酯化率。在最优条件下反应，脂肪醇聚氧乙烯醚(5、10、15、20)马来酸双酯体系酯化率分别为92％、90％、90％、89％。

在酯化反应过程中采用超声-微波协同作用的合成方法，并用单因素法对微波反应温度、微波功率、超声功率、反应时间等反应条件进行了探讨，结果见表1，最佳合成工艺为：n(脂肪醇聚氧乙烯醚):n(马来酸酐)＝2：1，催化剂TsOH用量为顺酐质量的3％，微波反应温度130℃，微波功率400W，超声功率180W，反应时间60min。四种不同聚氧乙烯醚链段的脂肪醇聚氧乙烯醚(5、10、15、20)马来酸双酯的酯率分别为92％、90％、90％、89％(见表2)。

表1微波反应温度、微波功率、超声功率和反应时间的影响