環保型表面活性劑烷基糖苷的現狀分析

劉艷蕊，由文穎

（濰坊工程職業學院應用化學與生物工程學院，山東 青州 262500）

烷基糖苷（簡稱APG）是羥基同醇羥基在酸性催化劑作用下脫水而生成的化合物，是溫和、綠色、環保型非離子表面活性劑。

1 烷基糖苷研究現狀

1.1 烷基糖苷國外發展現狀

APG已經有100多年的發展歷程。早在1893年德國Emil Fisher就報道了甲基糖苷的制備技術。在20世紀70年代后期，法國Seppic公司率先實現了APG的批量化生產，并將產品投放市場，但在當時的產品是以短碳鏈烷基糖苷為主，應用僅限于工業和公共設施清洗方面。德國Henkel公司在1992年實現了APG的大規模工業化生產，達到2.5萬t/a的規模。1994全世界烷基糖苷的產量為3.4萬t，2000年歐洲烷基糖苷的產量約為7.5萬t[1，2]。

但是烷基糖苷的發展并沒有達到預想中的發展趨勢，歐洲很多落成的大型生產烷基糖苷企業運轉出現很大問題，實際的生產量遠遠低于預計的生產能力。在烷基糖苷的工業生產遇到瓶頸時，越來越多的研究者開始著手烷基糖苷各方面的研究，科技文獻數量逐年遞增。上世紀90年代主要研究烷基糖苷的合成方法和生產工藝，現在大多開始研究工藝改良和產品的精制與應用[1]。這也一定程度上反映了烷基糖苷的生產技術仍然存在一些問題，尚未完全成熟，因此現階段對烷基糖苷進行深入的研究十分必要。

1.2 烷基糖苷國內發展現狀

20世紀80年代我國開始了對烷基糖苷的研究。1992年，中國日用化學工業研究院利用葡萄糖和脂肪醇采用兩步法實現了烷基糖苷的合成，并申請了專利。1994年廣東和湖北分別建成1kt/a烷基糖苷中試裝置各一套，其產品質量指標滿足國家“八五”攻關項目的要求，填補了國內AGP生產的空白。目前，中國日化院已成功開發了一步法制取APG的工藝技術，并實現了工業化生產。但是，國內AGP的發展現狀并不能令人滿意，主要原因是從國外公司進口的APG價格偏高，國內AGP產品價格雖低，但質量與進口產品有很大的差距，主要表現在色澤和氣味上，并且產品的種類較少；國內在拓展APG應用領域方面也未能投入足夠的力量[2]。

目前我國已有不少企業開始著力于烷基糖苷的工業化生產，產量不斷增大，我國已具備每年生產8kt烷基糖苷的生產能力，多數企業采用兩步法制備烷基糖苷。本文列舉了目前國內幾家企業生產烷基糖苷的生產現狀（表1）。

2 烷基糖苷的合成方法

烷基糖苷的合成方法很多，根據文獻[3]介紹烷基糖苷的合成方法主要有：直接糖苷化法；轉糖苷化法；Koenigs-Knorr法；原酯法；酶催化法；醇解法；氟化物法。本文主要簡介前二種。

2.1 直接糖苷化法

直接糖苷化法即一步法。原料采用葡萄糖與脂肪醇，二者在酸性催化劑的作用下直接反應，脫去一分子水生成與脂肪醇對應鏈長的烷基糖苷。傳統工藝如下：將原料混合均勻，控制真空度，加熱到一定溫度，反應進行。反應過程中，隨時檢測葡萄糖是否存在。當反應體系無糖存在時，證明反應完成，調節體系pH值8～10，提高真空度，脫去體系中未反應的脂肪醇。除去脂肪醇后，降溫加水對產品進行后處理。

表1 國內烷基糖苷生產現狀

一步法生產烷基糖苷，合成步驟簡單，生產成本低，產品產率高，副產物少，可以得到單一的產品，但由于葡萄糖和脂肪醇的極性相差極大，導致兩者的互溶性極小，反應時間變長。同時由于反應過程溫度較高，而葡萄糖容易結焦，反應過程對傳質要求極高，工藝過程的控制也是非常嚴格。

2.2 轉糖苷化法

轉糖苷化法即兩步法，是糖類在低碳醇、高碳醇存在下及酸性催化劑作用下進行反應，其中低碳醇對整個反應過程起著活化的作用。轉糖苷化法合成路線為：首先進行低苷化反應，即低碳醇與葡萄糖進行反應，反應溫度需高于140℃；其次高級脂肪醇與低苷化反應的產物丁基多苷進行轉苷化反應，生成所需要的烷基糖苷。

楊聯堡[4]采用上述方法合成烷基糖苷，催化劑選用對甲苯磺酸。在常壓條件下進行丁苷化反應，溫度控制在110℃。反應結束后繼續加熱，使未反應的正丁醇及反應過程中生成的水蒸出。將預熱好的高級脂肪醇（大約80℃）加入到丁苷化反應產物中，進行轉苷化反應，同時繼續蒸出殘留的正丁醇。轉苷化反應過程中壓力調至53.3～80.0KPa，隨著反應進行逐漸調至10.7～13.3KPa。正丁醇蒸出后，壓力恢復為常壓，控制溫度100℃，攪拌反應所得混合物30min，再將溫度控制在90℃，加入一定量Na2CO3中和催化劑對甲苯磺酸。最后升溫至120～170℃，控制壓強2.7～4.0kPa,蒸出未反應的高級脂肪醇。

目前國內烷基糖苷的生產多采用轉糖苷化法。轉糖苷化法的優點是原料較為便宜且方便易得，反應過程中溫度緩和，避免了大量焦糖產生的缺點。但這種方法所需要的設備較多，在操作費用和能源消耗上比較高，而且轉苷化反應的轉化率一般都不會很完全，總會有少量短鏈苷殘留在產品中，從而降低產品的質量。此外也存在產品色澤和脫醇的問題。因此在采用該法進行烷基糖苷的生產過程中，對工藝條件的優化及催化劑的選擇及其重要，通過這些途徑，降低生產成本，提高產品的轉化率。

3 烷基糖苷的應用[2，4]

在洗滌劑配方中，使用烷基糖苷和直鏈烷基苯磺酸鹽復配而成的洗滌劑，不但可以在保持洗滌劑原有的洗滌力的作用下，還能明顯改善洗滌劑的溫和性、抗硬水性及對皮脂污垢的去除能力。由于烷基糖苷表面活性劑高強的穩定性，易降解性而不造成表面活性劑污染，其還可應用于工業清洗。

在化妝品領域，將APG與濃縮的混合表面活性劑復配，可以改變表面活性劑的流變能力，與傳統的化妝品配方相比，添加APG的配方則更加的溫和，能減少對眼睛和皮膚的刺激，同時這類化妝品溫和安全，具有良好的生物降解性，符合天然綠色化妝品的發展趨勢，深受消費者喜愛。

APG作為食品乳化劑，可使油脂與水乳化分散，使食品各組分混合均勻，改善性能和口味，并兼有防霉、防腐的功能，可以增加食品的穩定性和存放時間，因此烷基糖苷在食品加工行業有著非常廣闊的應用前景。

APG具有光譜的抗菌活性，對革蘭氏陰性菌、陽性菌和真菌都有抗菌活性，因此可作衛生清洗劑。在石油方面，烷基糖苷具有降低水活度，改變頁巖孔隙流體流動狀態的作用，可用作為抑制劑。在農業方面，可作為農藥增效劑。

綜上所述，烷基糖苷以其優異的性能被廣泛應用于各個領域，具有廣闊的應用前景，同時能帶來巨大的經濟效益和社會效益。

［1］郭建維，宋曉銳.新一代表面活性劑—烷基糖苷[J].化工新型材料，1996,16(1)：16-19.

［2］孫巖，殷福珊，宋湛謙，等.新表面活性劑[M].北京：化學工業出版社,2003：209-293.

［3］楊聯堡，楊錦宗.烷基糖昔的合成及性能研究[J].精細石油化工,1996,(5)：1-5.

［4］李小鴿.烷基糖苷的合成及性能研究[D].廣州：廣州大學化學化工學院，2011.