十二烷基甜菜碱的制备
十二烷基甜菜碱制备及表征
收 稿 日 期 :２０１８Ｇ０１Ｇ２４ 修 改 日 期 :２０１８Ｇ０３Ｇ１６ 基金项目:广东省研究生教 育 创 新 计 划 项 目 (２０１７JGXMＧMS０４);广 东
省功能分子工程重点实验室资助课题(２０１７kf０５);华 南 理 工 大学校级教研教改项目 作者简介:梁向晖(１９７２—),女,湖 南 娄 底,硕 士,高 级 实 验 师,主 要 从 事 有机化学实验教学及研究 EＧmail:liangxh＠scut．edu．cn 通信作者:钟伟强(１９７０—),男,广 东 五 华,硕 士,实 验 师,从 事 实 验 教 学 及实验室管理． EＧmail:huoshan＠scut．edu．cn
有机精细化学品制备实验课程是我院在有机化 学 、有 机 化 学 实 验 基 础 上 ,为 应 用 化 学 专 业 学 生 而 开 设 的专业实验课程,包 括 精 细 化 学 品 合 成 实 验 和 配 方 实 验 . 气 质 联 用 仪 (GC－ MS)是 分 析 仪 器 中 较 早 实 现 联
十二烷基甜菜碱
Chem is try !
备注
有精机细化化学学实品验实验
Chem is try !
请同学们认真实验、注意安全！
有精机细化化学学实品验实验
实验目的
Chem is try !
学习两性型表面活性剂的基本知识 掌握还原氨基化反应和季铵化反应
制备十二烷基甜菜碱的实验方法
有精机细化化学学实品验实验
实验原理
Chem is try !
n-C12H25NH2 + 2CH2O + 2HCOOH
十二烷基胺 甲醛
甲酸
n-C12H25N(CH3)2 + ClCH2COONa N，N-二甲基十二烷基胺 氯乙酸钠
乙醇
46.07
甲酸 甲醛
46.03 30.03
液体 液体 液体 液体
0.806 0.789 1.23 1.081
27 -117.3
8.2 -118
247 78.5 100.8 -19.5
有精机细化化学学实品验实验
主要药品及其物理常数
Chem is状
二甲基十二烷 基胺
213.4
滴加入21 mL 37%甲醛溶液，后将滴液漏斗换成冷凝管
升温至回流（ ～ 85 ℃），反应至没有CO2 放出（约1小时），停止加热，冷却至室温
将冷凝管再换成恒压滴液漏斗，通过恒压漏斗加入 30% NaOH溶液调节反应液至碱性（用PH值试纸确定，约50 mL）
反应液倒入分液漏斗，分出有机层至小锥 形瓶，加入无水Na2SO4干燥。
备注
有精机细化化学学实品验实验
实验报告的撰写
➢ 实验目的和要求 ➢ 实验原理及反应式 ➢ 实验所需主要物料及产物的物性常数 ➢ 实验装置图 ➢ 实验流程 ➢ 实验步骤和现象记录 ➢ 产品外观和产率计算 ➢ 讨论
甜菜碱的制备
实验六－1 十二烷基二甲基甜菜碱的合成一、实验目的1. 掌握甜菜碱型两性离子表面活性剂的合成原理和合成方法。
2. 了解甜菜碱型两性离子表面活性剂的性质和用途。
3. 学习熔点的测定方法。
二、实验原理十二烷基二甲基甜菜碱是用N,N-二甲基十二烷胺和氯乙酸钠反应合成的，反应方程式为：三、主要仪器和药品电动搅拌器、熔点仪、电热套、四口烧瓶（250ml）、球形冷凝管、玻璃漏斗、温度计；N,N-二甲基-十二烷胺、氯乙酸钠、乙醇、盐酸、乙醚四、实验内容将四口烧瓶、温度计、电动搅拌器、冷凝管组装好，称取10.7gN,N-二甲基十二烷胺，放入四口烧瓶中，再称取5.8g氯乙酸钠和30ml质量分数50%的乙醇溶液，倒入四口烧瓶中，在水浴中加热至60~80℃，并在此温度下回流至反应液变成透明为止。
冷却反应液，在搅拌下滴加浓盐酸，直至出现乳状液不再消失为止，放置过夜。
第二天，十二烷基二甲基甜菜碱盐酸盐结晶析出，过滤。
每次用10ml质量分数为50%乙醇溶液洗涤两次，粗产品用乙醚：乙醇=2:1溶液重结晶，得精制的十二烷基甜菜碱。
用熔点仪测其熔点。
五、注意事项1. 玻璃仪器必须干燥。
2. 滴加浓盐酸至乳状液不再消失即可，不要太多。
3. 洗涤滤波时，溶剂要按规定量加，不能太多。
六、思考题1. 两性表面活性剂有哪几类？它在工业和日化方面有哪些用途？2. 甜菜碱型与氨基酸型两性表面活性剂其性质的最大差别是什么？实验六－2 洗发香波的制备一、实验目的1. 掌握配制洗发香波的工艺。
2. 了解洗发香波中各组分的作用和配方原理。
二、实验原理1. 主要性质和分类洗发香波（shampoo）是洗发用发化妆洗涤用品，是一种以表面活性剂为主要加香产品。
它不但有很好的洗涤作用，而且有良好的化妆效果。
在洗发过程中不但去油垢、去头屑，不损伤头发、不刺激头皮、不脱脂，而且洗后头发光亮、美观、柔软、易梳理。
洗发香波在液体洗涤剂中产量居第三位。
其种类很多，所以其配方和配制工艺也是多种多样的。
十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)的合成2
2013.05.20
Dodecyl Dimethyl Betaine
• 项目4-1 十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12） 合成方案的确定
• 项目4-2 氯乙酸法合成BS-12
项目4-1 BS-12合成方案的确定
两性（离子）表面活性剂 P63
结Hale Waihona Puke ：• 溶于水后，分子中有两个亲水基，一个带正电，一个带负 电。
RCHCOOH + HBr Br
RCHCOO - + (CH3)3NHBr
烷基亚氨二丙酸甲酯
CH2CH2COONa
RN CH2CH2COONa
+ 2CH3OH
烷基亚氨二丙酸钠
性能应用：P64
一、氨基酸型两性表面活性剂
（2）甘氨酸型两性表面活性剂（RNHCH2COONa）
• 例1:
C12H25NH2 + ClCH2COONa
NaOH
C12H25NHCH2COONa + NaCl
C12H25NHCH2CH2COONa + CH3OH 月桂基氨基丙酸钠 (或月桂基丙氨酸钠)
• 例2:
RNH2 + 烷基胺
2CH2=CHCOOCH3 丙烯酸甲酯
CH2CH2COOCH3
RN CH2CH2COOCH3
+ 2NaOH
烷基亚氨二丙酸甲酯
CH2CH2COOCH3
RN CH2CH2COOCH3
• ③烷基多氨丙基丙氨酸：如 R(NHCH2CH2CH2)nNHCH2CH2COOH
• ④烷基低聚氨基酸：如 R [N(CH2)n]m N(CH2COONa)2 n=2,3; m=1~4
表面活性剂的合成-20161202
十二烷基甜菜碱的合成
1.1 实验目的
了解甜菜碱两性表面活性剂的合成方法，掌握季胺化反应的实验方法。
1.2 实验原理
广义地说，两性表面活性剂是指同时具有两种离子性质的表面活性剂，而通常是指由明离子和阳离子历组成的表面活性剂，即在憎水基一端既有阳离子(十)也有阴离子(-)，是两者结合在一起的表面活性剂。
大多数情况下阳离子部分由铵盐或季铵盐作为亲水基，按阴离子部分来分又可分为羧酸盐型和磺酸盐型，而现在市场出售的大都是羧酸盐型。
所以由铵盐构成阳离子部分叫氨基酸型两性表面活性别；由季铵盐构成阳离子部分叫甜菜碱型两性表面活性剂。
甜菜碱型两性表面活性剂无论在酸性、碱性和中性下都可溶于水，即使在等电点也无沉淀，且在任何PH值下均可使用。
十二烷基甜菜碱是将N，N-二甲基十二烷基胺和氯乙酸钠在60~80℃反应制得。
反应方程式为：
生成物为浅黄色半透明液体，具有良好的去污、渗透及抗静电等性能。
1.3 实验操作
向搭好自动搅拌、滴液漏斗和温度计装置的三口烧瓶中加入9.4g(0.1mol)氯乙酸，在冷却和搅拌下慢慢滴入由4.0g(0.1mol)氢氧化钠配成的45毫升溶液，然
后加入21.3g(0.1mol)N，N-二甲基十二烷基胺。
升温至70~80℃搅拌反应3小时，得到浅黄色、粘稠的十二烷基甜菜碱溶液，其中活性物约含30%左右。
1.4 思考题
（1）两性表面活性剂有哪几类?其在工业和日用化工方面有哪些用途?
（2）甜菜碱型与氨基酸型两性表面活性剂相比其性质的最大差别是什么?。
十二烷基酰胺羟丙基磷酸酯甜菜碱的合成研究
十二烷基酰胺羟丙基磷酸酯甜菜碱的合成研究十二烷基酰胺羟丙基磷酸酯甜菜碱是一种常用的表面活性剂，在工业
和生活中有广泛的应用。
其合成方法可分为两步：首先是制备磷酸二甲酯，然后与十二烷基酰胺和羟丙基甲基纤维素进行反应，最后加入甜菜碱得到
最终产物。
该合成方法的关键是选择适当的反应条件和催化剂，以提高反应效率
和产物纯度。
一般采用磷酸三丁酯作为催化剂，在温和的条件下（60-80℃）反应3-4小时可以得到较高的收率和纯度。
此外，甜菜碱的选择也
应考虑其质量和纯度，以保证最终产物的品质。
总体来说，合成十二烷基酰胺羟丙基磷酸酯甜菜碱是一个较为简单的
过程，但需要严格控制反应条件和原料质量，以保证产物的质量和稳定性。
十二烷基二甲基甜菜碱的合成
十二烷基二甲基甜菜碱的合成负责人：李仙粉一、实验目的1. 掌握甜菜碱型两性离子表面活性剂的合成原理和合成方法。
2. 了解甜菜碱型两性表面活性剂的性质和用途。
二、实验原理两性离子表面活性剂是指同时携带正负两种离子的表面活性剂，它的表面活性剂离子的亲水基既具有阴离子部分又具有阳离子部分，是两者结合在一起的表面活性剂。
十二烷基二甲基甜菜碱又名BS-12，为无色或淡黄色透明粘稠液体，有良好的去污、气泡渗透和抗静电性能，杀菌作用温和，刺激性小。
在碱性、酸性和中性条件下均溶于水，即使在等电点也无沉淀，不溶于乙醇等极性溶剂，任何pH值下均可使用，属两性离子表面活性剂。
十二烷基二甲基甜菜碱是用N,N-二甲基十二烷胺和氯乙酸钠反应合成的，反应方程式为：CH3O CH3C12H25—N + CH2—C—O—Na+→C12H25—N+—CH2COO—+NaClCH3Cl CH3十二烷基二甲基甜菜碱适用于制造无刺激的调理香波、纤维柔软剂、抗静电剂、匀染剂、防锈剂、金属表面加工助剂和杀菌剂。
三、主要试剂和仪器N,N-二甲基十二烷胺，氯乙酸钠，乙醇，盐酸，乙醚。
电动搅拌器，电热套，三口烧瓶（250mL），球形冷凝管，玻璃漏斗（90mm），温度计（0~100℃），界面张力仪，泡沫测定仪。
四、实验步骤将三口烧瓶、温度计、电动搅拌器、球形冷凝管安装好，称取10.7g N,N-二甲基十二烷胺，放入三口烧瓶中，再称取5.8g氯乙酸钠和30mL50%的乙醇溶液，倒入三口烧瓶中，在水浴中加热至60~80℃，并在此温度下回流至反应液变成透明为止。
冷却反应液，在搅拌情况下滴加浓盐酸，直至出现乳状液不再消失为止，放置过夜。
第二天，十二烷基二甲基甜菜碱盐酸盐结晶析出，过滤。
每次用10mL乙醇和水（1:1）的混合溶液洗涤两次，然后干燥滤饼。
粗产品用乙醚：乙醇=2:1溶液重结晶，得精致的十二烷基二甲基甜菜碱。
测定其表面张力和泡沫性能。
用不同的表面活性剂来制备洗涤用品1.洗洁精的制备；见附录I2.肥皂的制备。
十二烷基甜菜碱的制备
烷基甜菜碱，即N-烷基-N，N-二甲基甜菜碱，是一种羧酸盐型两性离子表面活性剂，其结构式为:
CH3
|
R—N+—CH2COO—
|
CH3
烷基甜菜碱在相当宽的pH范围内均有良好的表面活性，能很好地与阴离子、阳离子及非离子表面活性剂通溶，可用洗涤剂，乳化剂，润湿剂，发型剂，发泡剂，柔软剂和抗静电剂等。由于它不刺激皮肤和眼睛，因而大量用于化妆品的配制中。
四、物理常数
物质
相对分子质量
性状
相对密度
熔点
沸点
折光率
溶解度
水
乙醇
乙醚
十二烷基胺
213.40
无色液体
0.775
-20
145
1.4375
不
易
易
乙醇
46.07
无色液体
0.7999
-144.5
78.3
1.3614
∞
/
∞
甲酸
46.03
无色液体
1.220
8.40
100.8
1.3714
∞
∞
/
甲醛
30.03
无色有刺激性气味气体
附：十二烷基二甲基甜菜碱性能与用途：
十二烷基二甲基甜菜碱无色至浅黄色透明粘稠液体,可溶于水，为两性离子表面活性剂。在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，泡沫多，去污力强，有可贵的增稠特性。对皮肤刺激性低，生物降解性好，具有优良去污杀菌、柔软性，抗静电性、耐硬水性和防锈性。十二烷基二甲基甜菜碱配制香波、泡沫浴、敏感皮肤制剂、儿童清洁剂等，也可用作纤维、织物柔软剂和抗静电剂、钙皂分散剂、杀菌消毒洗涤剂及橡胶工业的凝胶乳化剂、兔羊毛缩绒剂、灭火泡沫剂等。
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1.蔡干，曾汉维，钟振声，有机净系化学品实验，北京:化学工业出版社，1997，24-25
2.项斌，张群辉，烷基甜菜碱的制备及其性能比较，浙江工业大学学报，1995，（23-2）125-129
2012.10.30
n-C12H25NH2+2CH2O+2HCOOH n-C12H25N(CH3)2+2CO2+2H2O
n-C12H25N(CH3)2+ClCH2COONa n-C12H25N+(CH3)2CHCOO—+NaCl
三、原料
十二烷基胺（18.5g，0.1mol），乙醇（95%，25ml），甲酸（≥85%，26ml，0.58mol）甲醛（37%，21ml，0.2mol），氢氧化钠（3.2g，0.08mol），无水硫酸钠，浓盐酸，乙醇-乙醚（体积比为1:20）混合液，717型强碱性离子交换树脂
附：十二烷基二甲基甜菜碱性能与用途：
十二烷基二甲基甜菜碱无色至浅黄色透明粘稠液体,可溶于水，为两性离子表面活性剂。在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，泡沫多，去污力强，有可贵的增稠特性。对皮肤刺激性低，生物降解性好，具有优良去污杀菌、柔软性，抗静电性、耐硬水性和防锈性。十二烷基二甲基甜菜碱配制香波、泡沫浴、敏感皮肤制剂、儿童清洁剂等，也可用作纤维、织物柔软剂和抗静电剂、钙皂分散剂、杀菌消毒洗涤剂及橡胶工业的凝胶乳化剂、兔羊毛缩绒剂、灭火泡沫剂等。
2.十二烷基甜菜碱的制备
放映装置同操作1.加入7.5g（0.08mol）氯乙酸，在冷却和搅拌下慢慢滴入由3.2g（0.08mol）氢氧化钠和45ml水配成的溶液，然后滴入以上制得的二甲基十二烷基胺。升温至70~80℃搅拌反应3h，得到浅黄色、黏稠的十二烷基甜菜碱溶液，其中活性物含量约30%。
3.十二烷基甜菜碱的提纯
0.815
-92
-21
/
易
易
易
二甲基十二烷基胺
213
无色液体
0.775
-20
247
1.4375
不
易易Biblioteka 十二烷基甜菜碱271.44
无色液体
1.03
/
247
/
可
可
可
五、实验操作
1.二甲基十二烷基胺的制备
向装置有电动搅拌、滴液漏斗和温度计的三口瓶中加入18.5g（0.1mol）十二烷基胺和25ml95%乙醇，搅拌溶解。在不高于30℃的温度下滴加26ml（0.58mol）85%甲酸。然后升温至40℃并保持在该温度下滴加21ml（0.2mol）37%甲醛溶液。滴加完毕，慢慢升温至回流温度，反应至没有CO2气体释出为止。冷却，用10%氢氧化钠溶液调节反应混合物至略偏碱性。加入约20ml水，将物料移入分液漏斗，分层。有几层用适量水洗涤一次，经无水硫酸钠干燥后称重，得到浅黄色油状物17~18g，产率80%~84%。
CICH2COONa+NaOH HOCH2COONa+NaCl
而生成的羟乙酸盐不能与叔胺起季胺化反应，从而影响了烷基甜菜碱的收率。而弱碱NaHCO3可以避免上述缺点，因而提高了烷基甜菜碱的收率。
在反应中预先添加了少量的烷基甜菜碱，烷基甜菜碱的收率有所提高。这是因为添加的烷基甜菜碱，是两性表面活性剂，在反应开始时起分散作用，使不大溶于水的叔胺能很好地分散在溶剂中，提高了反应的速度，因而在一定的时间里提高了烷基甜菜碱的收率，也即可以缩短反应的时间。
将所得碱溶液（混合液）用过量的浓盐酸处理，过滤，滤饼在乙醇-乙醚（体积比为1:20）的混合液中重结晶得烷基甜菜碱的盐酸盐。将其溶于蒸馏水中，通过717型强碱性离子交换树脂。蒸馏脱去水，，再在乙醇-乙醚中重结晶3次后，真空干燥，，得纯的十二烷基甜菜碱。
六、注意事项
1.所用玻璃仪器必须干燥；
2.滴加甲酸时，通过控制滴加速度来控制反应温度，高温会促使氨氧化，必要时可在瓶外用冷水冷却；
3.滴加甲醛时，应控制滴加速度，避免突然产生大量气体，使物料冲出；
4.加减时应边加边搅拌，避免碱局部浓度过大，导致副反应的发生；
5.氯乙酸具有强腐蚀性，且容易吸湿潮解；
6.滴加浓盐酸不要太多，至乳状液不再消失即可；
7.洗涤滤饼时，溶剂按规定量加，不能太多；
七、实验改良
用NaHCO3代替NaOH来中和，收率有所提高。这可能由于生成的氯乙酸盐，在强碱NaOH的作用下，继续发生水解的副反应，生成羟乙酸盐：
烷基甜菜碱的合成可以烷基二甲基胺经季胺化而得季胺化对，一般有氯乙酸盐法和氯乙酸醋法。氯乙酸盐法的转化率高，且原料便宜，是合成烷基甜菜碱的常用方法。
本实验从十二烷基胺开始，与甲醛和甲酸发生还原胺基化反应（Leuckart反应），生成二甲基十二烷基按，后者再与氯乙酸那进行季铵化反应，生成产物十二烷基甜菜碱。
十二烷基甜菜碱的制备
罗志聪
武汉理工大学理学院应用化学
一、实验目的
1.学习两性型表面活性剂的基本知识；
2.掌握还原氨基化反应和季铵化反应的实验方法。
二、实验原理
烷基甜菜碱，即N-烷基-N，N-二甲基甜菜碱，是一种羧酸盐型两性离子表面活性剂，其结构式为:
CH3
|
R—N+—CH2COO—
|
CH3
烷基甜菜碱在相当宽的pH范围内均有良好的表面活性，能很好地与阴离子、阳离子及非离子表面活性剂通溶，可用洗涤剂，乳化剂，润湿剂，发型剂，发泡剂，柔软剂和抗静电剂等。由于它不刺激皮肤和眼睛，因而大量用于化妆品的配制中。
四、物理常数
物质
相对分子质量
性状
相对密度
熔点
沸点
折光率
溶解度
水
乙醇
乙醚
十二烷基胺
213.40
无色液体
0.775
-20
145
1.4375
不
易
易
乙醇
46.07
无色液体
0.7999
-144.5
78.3
1.3614
∞
/
∞
甲酸
46.03
无色液体
1.220
8.40
100.8
1.3714
∞
∞
/
甲醛
30.03
无色有刺激性气味气体