十六烷基二苯醚双磺酸钠的合成

郑国国，余宪虎，张 剑

十六烷基二苯醚双磺酸钠的合成

郑国国，余宪虎*，张 剑

（武汉纺织大学 化学与化工学院，湖北 武汉 430200）

以α-十六烯、二苯醚在催化剂的作用下合成十六烷基二苯醚，再采用氨基磺酸作为磺化剂，尿素为助溶剂成功合成了十六烷基二苯醚双磺酸钠，对合成过程中烷基化与磺化反应的工艺条件进行了优化。烷基化的最佳反应条件为：n(α-十六烯):n(二苯醚)=1:1，反应温度为80℃，反应时间为6h，烷基化的产率可达85.42%。磺化的最佳反应条件为：n(烷基二苯醚):n(氨基磺酸)=1:4，反应温度为95℃，反应时间为2h，磺酸基数目为1.84。

烷基二苯醚双磺酸盐；烷基化；磺化；合成

烷基二苯醚双磺酸盐是一种新型的阴离子表面活性剂，具有广泛的应用前景和经济性[1]。该产品与传统的表面活性剂相比，具有优良的水溶性、偶联性和表面活性，在强酸、强碱及浓盐溶液中都有良好的稳定性，且具有良好的整合钙镁离子的能力，优良的低温洗涤性能和在硬水中的洗涤性能，以及良好的生物降解性能等[2]。另外，本着绿色环保的原则，在烷基二苯醚双磺酸盐磺化过程中采用氨基磺酸作为磺化剂。氨基磺酸是一种无毒无臭、稳定性好的白色晶体，化学式为H2NSO3H。其性能优良，具有反应缓和，对设备腐蚀性小的特点，在控制工艺和生产设备方面具有优势，产品性能好，特别是不产生“三废”，具有清洁性，符合环保要求。

1 实验

1.1 实验药品与仪器

α-十六烯，天津海纳国际贸易公司；二苯醚，分析纯，阿拉丁；无水氯化铝，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；无水碳酸钠，分析纯，上海实验试剂有限公司；无水硫酸钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；尿素，国药集团化学试剂有限公司；氨基磺酸；氢氧化钠，分析纯，上海振兴化工一厂；石油醚，分析纯，天津市福晨化学试剂厂。

电热套，巩义市予华仪器有限责任公司；SHB-B95型循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司；电子天平，上海有声衡器有限公司；数显恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；DW-2型多功能电动搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司。

1.2 合成路线

十六烷基二苯醚磺酸钠的合成分两步进行反应。（其中R表示α-十六烯、R1表示十六烷基）

二苯醚的烷基化：

烷基二苯醚的磺化、中和：

1.3 合成方法

1.3.1 十六烷基二苯醚的制备

根据文献[3]，把二苯醚加入干燥的三口烧瓶，加入催化剂无水AlCl3，加热并搅拌，使之溶解，并升温至反应温度；把计量的-十六烯烃装入恒温滴液漏斗，并在一定时间内滴加到反应瓶中，搅拌，控制温度，恒温反应。反应结束后，依次用等体积的去离子水、饱和Na2CO3溶液和去离子水洗涤和分离，弃去水层，用无水NaSO4干燥油层，过滤，在400Pa下减压蒸馏，将未反应的原料全部蒸出，继续蒸馏，得到目标产物烷基二苯醚。

1.3.2 十六烷基二苯醚双磺酸钠的制备

将一定量的烷基二苯醚、氨基磺酸和尿素加入到三口烧瓶中，搅拌并升温至反应温度，反应一定时间。反应结束后，将等体积的水缓慢加入到反应混合物中，然后用质量分数为20%的NaOH溶液中和至pH=9-10，然后蒸出水分即得粗产品。将粗产品溶于热的无水乙醇中，趁热过滤，去除无机盐。在滤液中加入适量水，用石油醚萃取3次，除去未磺化的烷基二苯醚。水相萃取液蒸出水分后，将产物再次溶于热的无水乙醇中，过滤，蒸除无水乙醇，即得精致的烷基二苯醚磺酸钠，所得产品用高压液相色谱和质谱进行分析[4]。

2 结果与讨论

2.1 烷基化条件优化

影响反应的因素很多，实验采用正交试验考察其反应的最佳工艺。根据所查的文献[5]，试验中将催化剂的量定为：n(催化剂):n(二苯醚)=1:4，烷基化的因素水平见表1，烷基化正交实验数据处理见表2：

表1 烷基化的因素水平表

表2 烷基化正交实验数据处理表

由表2可知，烷基化最佳工艺条件为：A2、B2、C3，即n(-十六烯):n(二苯醚)=1:1.0，反应温度为80℃，反应时间为6h。采用上述的优化条件反应后的烷基化产率为85.42%。

2.2 磺化反应条件优化

影响反应的因素很多，实验采用氨基磺酸作为磺化剂，采用正交试验考察其反应的最佳工艺，以磺酸基数目为实验指标，烷基二苯醚与氨基磺酸投料比、反应温度、反应时间为试验因素，每个实验因素选三个水平。磺化的因素水平见表3，磺化正交试验数据处理见表4：

表3 磺化的因素水平表

表4 磺化正交试验数据处理表

由表4可知，磺化反应最佳工艺条件为：A3、B3、C2，即n(烷基二苯醚):n(氨基磺酸)(A)=1:4，反应温度为95℃，反应时间为2h。采用上述优化条件后的磺化产物的磺酸基数目为1.84。

3 结论

合成十六烷基二苯醚双磺酸钠的最佳工艺条件为：烷基化的最佳反应条件为：n(-十六烯):n(二苯醚)=1:1，反应温度为80℃，反应时间为6h，烷基化的产率达85.42%。磺化的最佳反应条件为：n(烷基二苯醚):n(氨基磺酸)=1:4，反应温度为95℃，反应时间为2h，磺酸基数目为1.84。

[1] 许虎君,吕春绪,叶志文.烷基二苯醚二磺酸盐的制备与性能表征[J]. 精细化工,2005,22(1):19-22.

[2] TJ Loughne,LB Quencer.Surfactants for high-performance cleaning[J]. SCCS.1992,68(1):24-30.

[3] 李君.十六烷基二苯醚二磺酸钠的合成及其在三次采油中的应用研究[J]. 日用化学品科学，2010，33(9):51-54.

[4] 金燕.用APCI/ESI LC/MS跟踪烷基二苯醚磺化反应[J]. 质谱学报，2001，22(1):15-20．

[5] 桂玉梅.癸烷基二苯醚双磺酸钠的合成[J]. 广州化工，2009, 7(36)：44-45.

Synthesis of Sodium Hexadecyl Diphenyl Ether Disulfonate

ZHENG Guo-guo, YU Xian-hu, ZHANG Jian

(School of Chemistry and Chemical Engineering，Wuhan Textile University，Wuhan Hubei 430200, China)

Hexadecyl diphenyl ether was synthesized by the alkylation reaction of alpha-hexadecene and diphenyl oxide. Furthermore, hexadecyl diphenyl ether disulfonate was obtained by the sulfonation of hexadecyl diphenyl ether with amino sulfonic acide as sulfonation agent and urea as cosolvent.The synthetic conditions of alkylation and sulfonation were optimized.From the experiment the optimal reaction conditions were found as:Alkylation was carried out with n(alpha-hexadecene):n(diphenyl)=1:1 at 80℃ for 6 h to attain 85.42% yield. Sulfonation was with n(Hexadecyl diphenyl ether):n(amino sulfonic acide)=1:4 at 95℃ for 2 h, and the number of sulfonic acid group per molecule was 1.84.

Alkyl Diphenyl Ether Disulfonate; Alkylation; Sulfonation; Synthesis

TQ247.51

A

1009－5160(2012)03－0040－03

*通讯作者：余宪虎（1956-），男，教授，研究方向：造纸化学品、高水基润滑剂的研究与开发以及纺织助剂的研究与应用.