[发明专利]一类碱性氨基酸或其酯的多元醇及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，具体涉及一类通过碱性氨基酸或酯制备的多元醇及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯是一类具有氨基甲酸酯重复结构单元的聚合物，按其使用功能可分为弹性体、泡沫、粘合剂等。聚氨酯广泛应用于交通运输、冶金、建筑、塑料、印刷和印染等工业领域，其使用量不断增长。

聚氨酯是由多元醇和异氰酸酯合成得到的。随着全球经济的快速发展，作为聚氨酯重要单体的多元醇需求量在快速增长。以前所用的多元醇主要有三类，一种是以多元醇或者有机胺为起始剂通过与环氧乙烷或者环氧丙烷反应得到的聚合物，称为聚醚多元醇（简称为PPG）；另一种改性接枝聚醚多元醇，是以PPG为基础，然后用乙烯基单体在多元醇中经本体聚合反应制的，称为聚合物多元醇（简称为POP），常与PPG配合使用；第三种是由四氢呋喃开环聚合的多元醇。这些产品都是石油的下游产品，由于石油资源的短缺，这些产品的价格较高，资源有限。

当前，人类对环境越来越关注，同时希望减少对石油的依赖性，绿色、环保、经济、温和的多元醇开发，已经成为多元醇开发的一个重要方向。基于此，人们已将化工研究方向转向可再生利用的自然资源进行有关产品的开发研究。目前国内外在生物基多元醇制备聚氨酯材料的研究及应用开发上也已取得一些成功的先例，相继出现大豆油多元醇，棕榈油多元醇，菜籽油多元醇，蓖麻油多元醇等植物油多元醇，但利用生物基的碱性氨基酸制备多元醇，尚未发现有研发成功的报导。

碱性氨基酸是指含有两个游离氨基的一类氨基酸。目前碱性氨基酸的生产技术主要有四种方法：发酵法、化学合成法、化学合成-酶法和蛋白质水解提取法。其中发酵法是当今生产的主要模式。发酵法生产碱性氨基酸是利用微生物具有的能够合成其自身所需的各种氨基酸能力，通过对菌株的诱变等处理，选育出各种缺陷型及抗性的变异菌株，以解除代谢节中的反馈与阻遏，达到以过量合成某种碱性氨基酸为目的的一种生产方法。目前发酵生产的碱性氨基酸主要有赖氨酸和鸟氨酸，其中赖氨酸是仅次于谷氨酸的第二大生产量的氨基酸。

碱性氨基酸是具有末端氨基的α-氨基酸，由于其具有两个游离伯氨基，官能度较高，通过氨基可以引入多羟基结构，采用的方法有氨基酸与环氧乙烷或者环氧丙烷反应制备多元醇，工艺简单，纯化步骤简单，能耗少，原子利用率高，符合绿色化学“原子经济性”的原则，溶剂可回收，无“三废”产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述化工合成多元醇所存在的问题，利用碱性氨基酸上两个游离伯氨基，引入羟基，合成生物基多元醇。

本发明还要解决的技术问题是提供上述生物基多元醇的制备工艺。

本发明还要解决的技术问题是提供上述生物基多元醇在制备聚氨酯发泡制品中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种由下述通式(Ⅰ)表示的一类碱性氨基酸或其酯的多元醇：

其中，

R₁为H或者C1～C8直链或支链烷基；

R₂为H或者甲基；

n为1～6的整数，优选3或4。

上述碱性氨基酸或其酯的多元醇的制备方法，将碱性氨基酸或其酯，与环氧乙烷发生羟乙基化反应或与环氧丙烷发生羟丙基化反应，制备多羟基化合物，即多元醇。

所述的碱性氨基酸或其酯为具有如下结构的化合物：

其中，R₁为H或者C1～C8直链或支链烷基；

n为1～6的整数。

其中，所述的碱性氨基酸优选为鸟氨酸（即n=3）或赖氨酸（n=4）。

其中，所述的碱性氨基酸酯，其酯基端链可选自C1～C8的直链和支链的烷基，优选甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基。

其中，碱性氨基酸或其酯与环氧乙烷或者环氧丙烷的反应摩尔比为1：4~5。

其中，反应温度控制在0℃～80℃，反应时间为1～24小时。

其中，反应在溶剂中进行，溶剂选自甲醇、乙醇、纯水、二氯甲烷、乙醚、氯仿、四氢呋喃或乙酸乙酯，优选纯水、甲醇或乙醇。

本发明具体依据下列化学反应原理：

碱性氨基酸或其酯的羟乙基化或羟丙基化反应：

其中，R₁包括H或者C1-C8的直链或者支链烷基中的任一种；R₂为H或者甲基；n优选3或4。

上述碱性氨基酸或其酯的多元醇在制备聚氨酯硬泡或半硬泡中的应用。