酰胺类表面活性剂合成方法综述

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[摘要]酰胺类表面活性剂是含有酸胺基团类物质，其中重点在酰胺键的合成，概括和总结酰胺类表面活性剂的合成方法，对研究和开发此类物质还有有所益处的。

[关键词]酰胺键，合成原理

【分类号】：TQ423

前言

酰胺类表面活性剂是含有酸胺基团类物质，目前已有多种各具特色的不同工业品种，其中，酰胺键的形成反应是有机合成中一类重要的反应，酰胺键广泛存在于医药中间体和大型生物化合物中。酰胺键结构不仅连接蛋白质结构而且被广泛用于合成聚合物，在构造上，酰胺可被看作是羧酸分子中羧基中的羟基被氨基或烃氨基（-NHR或-NR2）取代而成的化合物，酰胺可以通过羧酸铵盐的部分失水，或从酰卤、酸酐、酯的氨解来制取；腈也可部分水解，停止在酰胺阶段。文章主要总结酰胺键形成的方法。

1.合成机理

酰胺是由羧酸和酰基活化试剂形成活性物质与胺进行亲核取代反应得到，羧基可被活化成酰氯，脂，酰基咪唑，酸酐以及酰基叠氮化物等，而后这些活性物质与胺进行亲核取代反应从而生成酰胺。（图1）

图1 传统法制备酰胺的机理

2.合成方法

2.1 酰氯法合成酰胺

酰胺键的形成大都需要对羧酸进行活化，形成的活性中间体再与胺进行酰化作用。这也是目前合成酰胺最常用的方法。酰氯是最活泼的酰基化试剂。制备酰氯的方法很多，一般情况下用SOCl2、PCl3、PCl5、COCl2等试剂与相应的羧酸作用形成酰氯，下面是酸和亚硫酰氯作用。（图2）

图2 酰氯形成的机理

反应生成两种酸性气体，需要加入碱来吸收。另外，反应过程中需要加入DMF来促进反应的进行。反应接着由酰氯和胺在碱的条件下作用生成酰胺。（图3）

图3 酰氯与胺偶联

反应中需要加入碱来中和生成的HCl从而避免胺与HCl作用形成盐酸盐不参与反应。反应通常加入Net3等碱，而且反应需要干燥无水的环境。此法形成酰胺简单易行，是合成酰胺最基本的两步合成方法。

2.2 酸酐法合成酰胺

酸酐是活性酰基的主要来源，其相关反应与酰卤反应相似。酸酐很容易与醇、硫醇以及胺等亲核试剂反应，无论是单酸酐或者混合酸酐都具有很高的活性。直接存在的可利用的酸酐通常非常有限，因此在利用酸酐作为反应物时，必须事先来制备所需要的酸酐。合成酸酐的方法很多，例如工业上乙酸酐主要通过乙酸甲酯的羰基化合成，而在实验室中，主要是利用相应的羧酸脱水来制备，反应要用到脱水剂，P2O5通常被用来作为脱水剂，DCC（参考）也被用来作为主要的脱水剂。酸酐制备好以后，下一步就是和胺进行直接偶联，在反应中一般不用加入任何的碱，在反应中生成一分子相应的酸，这是最有效的形成酰胺的方法，也经常被用来合成肽。这个反应很温和，产率也不错，需要注意的是酸酐分子中只有一半参加到了反应中。 （图4）

图4 酸酐与胺偶联

2.3 由叠氮化物形成酰胺

甲脂是最常见的羧酸衍生物，利用甲脂与叠氮化合物作用然后与胺反应形成酰胺，Curtius等[4]最早运用此种方法来合成肽，首先用相应的甲酯通过两步法合成酰基叠氮化物。

图5 酰基叠氮化物的合成

然后酰基叠氮化物与胺作用生成酰胺。（图5）这种方法高效简单，且产率也不错。

2.4 活性酯法

应用N，N'-Carbonyldiimidazole（CDI）与羧酸反应得到活性较高的酰基咪唑，该类反应由于过量的CDI 会和胺反应得到脲的副产物，因此其用量一定要严格控制。其反应是分步进行，胺极易与活性酯反应得到相应的酰化产物。（图6）

2.5 盐类的缩合剂法

盐类的缩合剂活性较高，从盐的种类分为两类：一类是碳盐，目前常用的HATU，

HBTU，等等；另一类为盐，如PyBOP。（图7）

HATU缩合效果较好但价格较贵，PyBOP 是我们常用的缩合剂中活性最高的，一般在其他方法不反应的条件下考虑。

2.6 酸与胺直接缩合反应生成酰胺

利用酸与胺直接反应可以省去很多繁琐的步骤，在催化剂作用下直接进行反应。Kazuaki Ishihara等首先报道了运用硼酸作为催化剂来促进羧酸与胺作用生成酰胺键（图8）。

图8硼酸催化伯胺与酸作用

Hayley Charville等运用硼酸脂类化合物最为催化剂又进一步改进了Kazuaki Ishihara等的酸和胺进行的酰基化反应。

小结

在以上几种制备方法中从反应的转化具体采用何种方法，要根据具体情况，产品品种及原料质量、来源和成本、应用等要求而定。在国内市场上目前用的较多的酰胺类产品只有烷醇酰胺类的。其它的酰胺类产品还很少见到。可见这是一类需大力发展的活性剂系列，而在这些方面国外一些公司如，开发的产品品种多样，质量好，有效成分含量高。

参考文献

【1】Hayley Charville，David Jackson，George Hodges，et al.The thermal and boron-catalysed direct amide formation reactions ：mechanistically understudied yet important processes[J].Chem Commun，2010，46：1813-1823

【2】Madeleine M. Joullié and Kenneth M. Lassen.Evolution of amide bond formation： ARKAT USA，Inc. ARKIVOC 2010 （viii） 189-250