CN107311882B - 一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂及其性能 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂R‑6‑Phe的合成及其性能。其中R‑6‑Phe的分子结构如下：本发明给出了这种新型的脱氢枞酸基二肽表面活性剂的分子结构与合成方法。该表面活性剂具有很好的聚集能力，在25℃时的临界胶束浓度为1.01mmol·L^‑1，同时也显示出良好的乳化性能。该表面活性剂的主要合成原料脱氢枞酸与氨基酸均为天然产物，具有可再生、可生物降解、来源丰富、结构易于修饰等优点，符合绿色化学的环保理念，可用于洗涤剂、日化产品、乳化剂等多个领域。

Description

一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂及其性能

技术领域

本发明涉及一种以脱氢枞酸为原料合成的二肽表面活性剂，属于天然产物表面活性剂的合成与应用领域。

背景技术

随着环保和可持续发展的理念愈来愈深入人心，研究和开发温和安全，易降解的绿色表面活性剂成为学术界关注的重要课题之一。而寻求天然产物作为合成绿色表面活性剂的原料是表面活性剂工业发展的方向。松香是一种丰富的可再生林产资源，为树脂酸和少量脂肪酸及中性物质组成的固体混合物，是绿色表面活性剂重要的原料来源。树脂酸的三环二萜结构具有很强的疏水性，利用化学改性的方法在松香中引入亲水性的基团，可研制出具有松香结构的各具特色的，并且易降解、污染小、性能好的新型表面活性剂，符合原料“绿色化”的特点。然而由于松香中含有双键，使得松香树脂酸分子很容易被氧化，要获得稳定结构的表面活性剂，通常需要对松香进行结构改性。松香经歧化反应生成的歧化松香中含有50％左右的脱氢枞酸，化学性质相对稳定，是表面活性剂合成中十分常用的原料。

氨基酸也是一类天然产物，大约40年前就发现以氨基酸为原料合成表面活性剂的价值。20种标准氨基酸以及其衍生物均可用于合成表面活性剂。氨基酸型表面活性剂安全性高，刺激性小，并且具有优异的起泡、乳化、抑菌与杀菌性能，生物降解性好，还具有良好的生物相容性。

本发明以脱氢枞酸为原料，选择适当的氨基酸分子与其反应，得到一种具有新型结构的易生物降解的表面活性剂，符合绿色化学的环保理念。对于进一步拓展天然产物松香的应用范围，提高松香的附加值也有积极的影响。

发明内容

本发明的目的是以具有可再生、可生物降解、来源丰富等优点的歧化松香中的主要成分脱氢枞酸为原料，与氨基酸经过系列反应，合成一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂，并提供其基本性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

以歧化松香中的主要成分脱氢枞酸为原料，合成一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂R-6-Phe，其结构式如下：

该表面活性剂的合成路线如下：

其具体的合成步骤如下：

化合物1的合成：35℃下，于二氯甲烷中依次加入6-氨基己酸甲酯盐酸盐、三乙胺、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、脱氢枞酸和2-(7-氧化苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)，反应5h。反应结束后，用二氯甲烷萃取，无水Na₂SO₄干燥。抽滤后，旋转蒸发除去二氯甲烷。用柱层析法纯化产物。

R-6的合成：先将NaOH溶于乙醇，后加入化合物1，升温至70℃，反应1.5h。反应完毕后，冷却到室温，有固体析出，得到R-6。

化合物2的合成：将稀HCl加入R-6的水溶液中，使溶液呈酸性，用乙酸乙酯萃取，无水MgSO₄干燥，抽滤后，旋蒸除去乙酸乙酯，得到化合物2。

化合物3的合成：35℃下，于二氯甲烷中依次加入L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐、三乙胺、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、化合物2和HATU，反应3h。反应结束后，用二氯甲烷萃取，无水Na₂SO₄干燥。抽滤后，旋转蒸发除去二氯甲烷。用柱层析法纯化产物。

R-6-Phe的合成：先将NaOH溶于乙醇，后加入化合物3，升温至70℃，反应1h。反应结束后，加入乙酸乙酯后有固体析出，抽滤得目标产物R-6-Phe。

表面活性剂的表面活性：配制不同浓度的表面活性剂R-6-Phe的水溶液(pH＝12)，用吊环法测定其表面活性。

表面活性剂的乳化性能：配制不同浓度的表面活性剂水溶液，并加入等体积的正癸烷作为油相，均质乳化2min，在25℃下观察乳状液放置1天后和7天后的宏观状态，并用超景深三维显微***VHX-1000对乳状液的颗粒大小进行观察，通过Nano Measurer软件分析乳液粒径分布。

有益效果

以松香的重要衍生物脱氢枞酸为原料，通过系列合成步骤得到脱氢枞酸基二肽表面活性剂R-6-Phe。该表面活性剂具有很好的聚集能力，25℃时其临界胶束浓度为1.01mmol·L^-1；表面活性剂R-6-Phe在浓度高于1mmol·L^-1的体系中可使乳状液稳定7天以上，表明该表面活性剂对正癸烷具有很好的乳化性能。

附图说明

图1表面活性剂R-6-Phe的¹H NMR。

图2表面活性剂R-6-Phe表面张力γ随浓度C的变化曲线图(25℃)。

图3表面活性剂R-6-Phe稳定的正癸烷/水乳状液在25℃时放置1天(a)和放置7天(b)的外观照片(表面活性剂浓度从左到右分别为0.1、1、4、6mmol·L^-1)。

图4表面活性剂R-6-Phe在6mmol·L^-1时稳定的乳状液静置7天后的显微照片。

图5表面活性剂R-6-Phe在6mmol·L^-1时稳定的乳状液的粒径分布图。

具体实施方式

实施例1：化合物1的合成：将6-氨基己酸甲酯盐酸盐(32.7g,0.18mol)溶于二氯甲烷中，依次加入三乙胺(72.8g,0.72mol)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)(0.8g,0.006mol)和脱氢枞酸(48g,0.16mol)，而后加入2-(7-氧化苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)(76.0g,0.20mol)，温度升至35℃，反应5h。反应结束后，用二氯甲烷萃取，有机层用去离子水洗5-6次后，用无水Na₂SO₄干燥。抽滤后，旋转蒸发除去二氯甲烷。用柱层析法纯化产物(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝2:1)，得到无色粘稠状液体。

实施例2：R-6的合成：向500mL的单口瓶中加入NaOH(5.2g,0.13mol)和200mL的乙醇，搅拌至NaOH完全溶解，再加入化合物1(47.0g,0.11mol)，升温至70℃，反应1.5h。反应完毕后，冷却到室温，有固体析出，抽滤得R-6。

实施例3：化合物2的合成：将R-6(38.3g,0.088mol)溶于水中，加入稀HCl使溶液呈酸性，用乙酸乙酯萃取，有机层用去离子水洗5-6次后用无水MgSO₄干燥，抽滤后，旋转蒸发除去乙酸乙酯，得到化合物2。

实施例4：化合物3的合成：将L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐(5.6g,0.028mol)溶于二氯甲烷中，依次加入三乙胺(11.0g,0.108mol)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)(0.2g,0.0016mol)和化合物2(9g,0.0216mol)，然后加入2-(7-氧化苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)(11.4g,0.03mol)，35℃下反应3h。反应结束后，用二氯甲烷萃取，有机层用去离子水洗5-6次后，用无水Na₂SO₄干燥。抽滤后，旋转蒸发除去二氯甲烷，用柱层析法纯化产物(洗脱剂为乙酸乙酯：石油醚＝2:1)，得到无色粘稠状液体。

实施例5：R-6-Phe的合成：向250mL的单口瓶中加入NaOH(0.9g,0.019mol)和80mL的乙醇，搅拌至NaOH完全溶解，再加入化合物3(8.8g,0.0176mol)，升温至70℃，反应1h。反应结束后，加入乙酸乙酯后有固体析出，抽滤，经真空干燥后得目标产物R-6-Phe，为白色固体。

实施例6：称取一定质量的R-6-Phe溶解于水中(实验用水为电阻率18.2MΩ·cm的超纯水，加入NaOH调节溶液的pH＝12)，配制浓度为25mmol·L^-1的母液，再取定量母液稀释配制成一系列不同浓度的等量表面活性剂水溶液并置于称量皿中，25℃下恒温平衡1h后用Du Noüy吊环法测量该表面活性剂的平衡表面张力。

实施例7：在25mL的柱状小瓶中分别配制一系列不同浓度体积为7mL的表面活性剂水溶液，再加入等体积的正癸烷作为油相，均质机设置条件为11000rpm，乳化2min，观察乳状液放置1天后和7天后的宏观状态，判断乳液的稳定性。

Claims (4)

1.一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂R-6-Phe，其分子结构如下：

2.根据权利要求1所述的一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂R-6-Phe，其特征在于，是按照下式反应得到：

3.根据权利要求1所述的一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂R-6-Phe，其特征在于，25℃下，表面活性剂R-6-Phe的临界胶束浓度为1.01mmol·L^-1。

4.根据权利要求1所述的一种脱氢枞酸基二肽表面活性剂R-6-Phe，其特征在于，在浓度高于1mmol·L^-1的体系中可使正癸烷/水乳状液稳定7天以上。