[发明专利]一种二甘油单缩醛及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二甘油单缩醛及其制备方法和应用。所述二甘油单缩醛，采用路易斯酸为催化剂，不使用任何溶剂，催化二甘油与碳原子数为4~16的饱和脂肪族醛发生缩醛化反应制备二甘油单缩醛；所述饱和脂肪族醛与二甘油的摩尔比为1：（0.2~5）。所得二甘油单缩醛具有良好的表面活性性质：降低水溶液表面张力的能力强，泡沫丰富，乳化效果好，耐碱、耐硬水性好。

技术领域

本发明涉及一种二甘油单缩醛及其制备方法和应用，属于精细化工技术领域。

背景技术

生物柴油是现有能源框架下的有效补充性能源。随着生物柴油的广泛应用，副产物甘油的利用成为了急需解决的问题。因为生产过程中加入的甲醇使得这一部分的甘油利用受到限制，所以通过氧化、氢化、醚化、酯化、缩合等方法转化为高附加值的化学品。

二甘油是两分子甘油通过自身醚化得到的含有四个羟基的多元醇醚，是甘油的低聚产物之一。由于多羟基的存在，使得其在化妆品、食品乳化剂以及聚合物增塑剂等方面均有应用。

二甘油与醛或酮也可以发生缩醛化或缩酮化反应合成新型的、具有潜在应用价值的物质。二甘油具有四个羟基，醛或酮可以选择性的与两个羟基进行反应生成环状缩醛，而保留另外两个羟基，生成二甘油单缩醛的产物。

专利WO 9412489A1中描述了酸性催化剂对甲苯磺酸催化二甘油和羰基化合物(醛或酮)在DMF溶剂下发生缩醛化或缩酮化反应合成产物二甘油单缩醛或二甘油单缩酮，并将产物应用到洗涤剂以及洗涤剂复配上的性质。上述反应的二甘油单缩醛或二甘油单缩酮的选择性低，而且加入有机酸作为催化剂和有机溶剂，反应不易操作，对环境不友好。

二甘油与醛通过缩醛化反应极易形成二甘油二缩醛，二甘油二缩醛是四个羟基全部缩醛化的产物，减少了分子的亲水性质，从而限制了其在表面活性剂上的应用。

发明内容

本发明旨在提供一种二甘油单缩醛及其制备方法，二甘油与碳原子数为4～16的饱和脂肪族醛通过缩醛化反应合成的二甘油单缩醛，作为表面活性剂具潜在的应用价值。

本发明提供了一种二甘油单缩醛，为下述(I)、(II)、(III)、(IV)所示四种同分异构体的混合物：

其中R为C₃～C₁₅直链烷基。

上述二甘油单缩醛，其中所述R优选为C₅～C₁₁的直链烷基。

本发明提供了一种权利要求1或2任一项所述的二甘油单缩醛的制备方法，采用路易斯酸为催化剂，不使用任何溶剂，催化二甘油与碳原子数为4～16的饱和脂肪族醛发生缩醛化反应制备二甘油单缩醛；所述饱和脂肪族醛与二甘油的摩尔比为1：(0.2～5)，优选的摩尔比是1：(0.2～2)。

上述制备方法包括以下步骤：

(1)将饱和脂肪族醛与二甘油混合，以醛为基准物，加入路易斯酸作为催化剂，搅拌升温至50～220℃，反应1～12小时；

(2)反应结束后，经水洗、萃取、洗涤除去催化剂、干燥、真空浓缩、柱层析得二甘油单缩醛产物。

上述制备方法中，所述醛与路易斯酸催化剂的质量比为1：(0.002～1)。

上述制备方法中，所述路易斯酸催化剂为氯化锌、氯化钡、氯化镁、氯化钙、氯化铁、氯化铝、氯化铜或氯化亚铁中的一种。

上述制备方法中，所述步骤(2)中，反应结束后，采用蒸馏水洗涤，乙酸乙酯萃取、饱和碳酸钠溶液洗涤除去催化剂，使用无水硫酸钠干燥，使用石油醚和乙醇体积比(10-30):1柱层析得到二甘油单缩醛。

上述制备方法中，所述缩醛化反应方程式为：