环保型表面活性剂烷基糖苷的现状分析

刘艳蕊，由文颖

（潍坊工程职业学院应用化学与生物工程学院，山东 青州 262500）

烷基糖苷（简称APG）是羟基同醇羟基在酸性催化剂作用下脱水而生成的化合物，是温和、绿色、环保型非离子表面活性剂。

1 烷基糖苷研究现状

1.1 烷基糖苷国外发展现状

APG已经有100多年的发展历程。早在1893年德国Emil Fisher就报道了甲基糖苷的制备技术。在20世纪70年代后期，法国Seppic公司率先实现了APG的批量化生产，并将产品投放市场，但在当时的产品是以短碳链烷基糖苷为主，应用仅限于工业和公共设施清洗方面。德国Henkel公司在1992年实现了APG的大规模工业化生产，达到2.5万t/a的规模。1994全世界烷基糖苷的产量为3.4万t，2000年欧洲烷基糖苷的产量约为7.5万t[1，2]。

但是烷基糖苷的发展并没有达到预想中的发展趋势，欧洲很多落成的大型生产烷基糖苷企业运转出现很大问题，实际的生产量远远低于预计的生产能力。在烷基糖苷的工业生产遇到瓶颈时，越来越多的研究者开始着手烷基糖苷各方面的研究，科技文献数量逐年递增。上世纪90年代主要研究烷基糖苷的合成方法和生产工艺，现在大多开始研究工艺改良和产品的精制与应用[1]。这也一定程度上反映了烷基糖苷的生产技术仍然存在一些问题，尚未完全成熟，因此现阶段对烷基糖苷进行深入的研究十分必要。

1.2 烷基糖苷国内发展现状

20世纪80年代我国开始了对烷基糖苷的研究。1992年，中国日用化学工业研究院利用葡萄糖和脂肪醇采用两步法实现了烷基糖苷的合成，并申请了专利。1994年广东和湖北分别建成1kt/a烷基糖苷中试装置各一套，其产品质量指标满足国家“八五”攻关项目的要求，填补了国内AGP生产的空白。目前，中国日化院已成功开发了一步法制取APG的工艺技术，并实现了工业化生产。但是，国内AGP的发展现状并不能令人满意，主要原因是从国外公司进口的APG价格偏高，国内AGP产品价格虽低，但质量与进口产品有很大的差距，主要表现在色泽和气味上，并且产品的种类较少；国内在拓展APG应用领域方面也未能投入足够的力量[2]。

目前我国已有不少企业开始着力于烷基糖苷的工业化生产，产量不断增大，我国已具备每年生产8kt烷基糖苷的生产能力，多数企业采用两步法制备烷基糖苷。本文列举了目前国内几家企业生产烷基糖苷的生产现状（表1）。

2 烷基糖苷的合成方法

烷基糖苷的合成方法很多，根据文献[3]介绍烷基糖苷的合成方法主要有：直接糖苷化法；转糖苷化法；Koenigs-Knorr法；原酯法；酶催化法；醇解法；氟化物法。本文主要简介前二种。

2.1 直接糖苷化法

直接糖苷化法即一步法。原料采用葡萄糖与脂肪醇，二者在酸性催化剂的作用下直接反应，脱去一分子水生成与脂肪醇对应链长的烷基糖苷。传统工艺如下：将原料混合均匀，控制真空度，加热到一定温度，反应进行。反应过程中，随时检测葡萄糖是否存在。当反应体系无糖存在时，证明反应完成，调节体系pH值8～10，提高真空度，脱去体系中未反应的脂肪醇。除去脂肪醇后，降温加水对产品进行后处理。

表1 国内烷基糖苷生产现状

一步法生产烷基糖苷，合成步骤简单，生产成本低，产品产率高，副产物少，可以得到单一的产品，但由于葡萄糖和脂肪醇的极性相差极大，导致两者的互溶性极小，反应时间变长。同时由于反应过程温度较高，而葡萄糖容易结焦，反应过程对传质要求极高，工艺过程的控制也是非常严格。

2.2 转糖苷化法

转糖苷化法即两步法，是糖类在低碳醇、高碳醇存在下及酸性催化剂作用下进行反应，其中低碳醇对整个反应过程起着活化的作用。转糖苷化法合成路线为：首先进行低苷化反应，即低碳醇与葡萄糖进行反应，反应温度需高于140℃；其次高级脂肪醇与低苷化反应的产物丁基多苷进行转苷化反应，生成所需要的烷基糖苷。

杨联堡[4]采用上述方法合成烷基糖苷，催化剂选用对甲苯磺酸。在常压条件下进行丁苷化反应，温度控制在110℃。反应结束后继续加热，使未反应的正丁醇及反应过程中生成的水蒸出。将预热好的高级脂肪醇（大约80℃）加入到丁苷化反应产物中，进行转苷化反应，同时继续蒸出残留的正丁醇。转苷化反应过程中压力调至53.3～80.0KPa，随着反应进行逐渐调至10.7～13.3KPa。正丁醇蒸出后，压力恢复为常压，控制温度100℃，搅拌反应所得混合物30min，再将温度控制在90℃，加入一定量Na2CO3中和催化剂对甲苯磺酸。最后升温至120～170℃，控制压强2.7～4.0kPa,蒸出未反应的高级脂肪醇。

目前国内烷基糖苷的生产多采用转糖苷化法。转糖苷化法的优点是原料较为便宜且方便易得，反应过程中温度缓和，避免了大量焦糖产生的缺点。但这种方法所需要的设备较多，在操作费用和能源消耗上比较高，而且转苷化反应的转化率一般都不会很完全，总会有少量短链苷残留在产品中，从而降低产品的质量。此外也存在产品色泽和脱醇的问题。因此在采用该法进行烷基糖苷的生产过程中，对工艺条件的优化及催化剂的选择及其重要，通过这些途径，降低生产成本，提高产品的转化率。

3 烷基糖苷的应用[2，4]

在洗涤剂配方中，使用烷基糖苷和直链烷基苯磺酸盐复配而成的洗涤剂，不但可以在保持洗涤剂原有的洗涤力的作用下，还能明显改善洗涤剂的温和性、抗硬水性及对皮脂污垢的去除能力。由于烷基糖苷表面活性剂高强的稳定性，易降解性而不造成表面活性剂污染，其还可应用于工业清洗。

在化妆品领域，将APG与浓缩的混合表面活性剂复配，可以改变表面活性剂的流变能力，与传统的化妆品配方相比，添加APG的配方则更加的温和，能减少对眼睛和皮肤的刺激，同时这类化妆品温和安全，具有良好的生物降解性，符合天然绿色化妆品的发展趋势，深受消费者喜爱。

APG作为食品乳化剂，可使油脂与水乳化分散，使食品各组分混合均匀，改善性能和口味，并兼有防霉、防腐的功能，可以增加食品的稳定性和存放时间，因此烷基糖苷在食品加工行业有着非常广阔的应用前景。

APG具有光谱的抗菌活性，对革兰氏阴性菌、阳性菌和真菌都有抗菌活性，因此可作卫生清洗剂。在石油方面，烷基糖苷具有降低水活度，改变页岩孔隙流体流动状态的作用，可用作为抑制剂。在农业方面，可作为农药增效剂。

综上所述，烷基糖苷以其优异的性能被广泛应用于各个领域，具有广阔的应用前景，同时能带来巨大的经济效益和社会效益。

［1］郭建维，宋晓锐.新一代表面活性剂—烷基糖苷[J].化工新型材料，1996,16(1)：16-19.

［2］孙岩，殷福珊，宋湛谦，等.新表面活性剂[M].北京：化学工业出版社,2003：209-293.

［3］杨联堡，杨锦宗.烷基糖昔的合成及性能研究[J].精细石油化工,1996,(5)：1-5.

［4］李小鸽.烷基糖苷的合成及性能研究[D].广州：广州大学化学化工学院，2011.