[发明专利]一种表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂及其制备方法，具体涉及一种表面活性素(surfactin)的改性方法。

背景技术

脂肽是一类重要的生物表面活性剂，由于其出色的表面活性和生物活性是而获得人们的关注。表面活性素(surfactin)是最为人们所熟知的脂肽之一，为了提高表面活性素的表面活性和生物活性，科学家对表面活性素的一级结构进行改造，目前采用的方法包括内酯环开环，肽环氨基酸取代，侧链羧酸基团酯化、酰胺化和全合成的方法。目前，较普遍采用的酯化法主要是采用Lewis酸催化的方法实现，其主要反应过程如下：表面活性素(10mg)溶解在20mL的三氯甲烷/甲醇(2∶1，v/v)，然后向溶液中加入不同体积的1M的HCl，室温下搅拌24h，反应完成后，减压蒸馏除去溶剂，剩余残渣采用制备薄层层析硅胶板分离，分离得到二酯(Rf＝0.41)和单酯(Rf＝0.80)。该反应当投料比例为三氯甲烷/甲醇/1M HCl＝56∶24∶5(体积比)时，反应物含有79％的单酯，15％的二酯和6％未反应的表面活性素(L.Thimon，F.Peypoux，B.C.Das，J.Wallach，G.Michel，Biotechnol.Appl.Biochem.1994，20，415-423)。2000年，Morikawa等报道了二甲酯化表面活性素的方法，将表面活性素(10mg)溶解在无水甲醇(10mL)中，加入0.1mL的浓HCl溶液，样品在22℃环境下过夜，反应后加入等体积的蒸馏水，通过高效液相色谱纯化二甲酯化的表面活性素(M.Morikawa，Y.Hirata，T.Imanaka，BBA-Mol.Cell Biol.Lipids，2000，1488，211-218)。

实验证实，按现有技术使用正丁醇与surfactin在浓盐酸催化反应48h，得到15％的单酯和80％的二酯，有5％的surfactin未反应；采用正构二醇与surfactin在浓盐酸催化下，单酯的产率不到50％。同时，由于酯化反应羧酸基团发生酰氧键断裂，同时醇中的O-H键断裂，生成酯键，这是一个可逆反应，Lewis酸催化反应时，要打破反应的平衡需要醇大大过量。

由上可见，现有技术报道的酯化方法主是盐酸催化甲酯化法，反应耗时长，醇用量大且需要过量，既造成化学药剂浪费又带来环境污染；同时，由于表面活性素的侧链包括两个羧酸基团，导致现有技术得到的产物存在单酯和二酯两种可能的结构化合物，产物不单一；同时，单甲酯化的结果破坏了表面活性素的马鞍形结构特点，而二甲酯化产物则使肽环失去了侧链上的两个亲水位点，导致了生物活性或界面活性的降低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种表面活性更强的表面活性剂。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种反应时间短、产率高、产物结构单一的表面活性剂的制备方法。

本发明的技术方案是，式(I)所示的表面活性剂：

其中，R＝C_nH_2n+1，n＝4，5，6；

m为2-10的整数。

本发明还提供了一种表面活性剂的制备方法，包括表面活性素的改造，

在式(II)所示的表面活性素溶液中加入两种催化剂和反应物正构二醇，投料完成后在18-35℃下搅拌反应10-30h，得到式(I)所示的具有羟基的表面活性素酯化产物；所述催化剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶；每摩尔表面活性素中加入1-10倍摩尔量的催化剂和2-10倍摩尔量的正构二醇。

式(I)中m值取决于参与反应的正构二醇的碳原子数。

根据本发明的表面活性剂的制备方法，优选的是，配制表面活性素溶液所使用的溶剂包括以下的一种：三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃。

优选的是，所述正构二醇的碳原子数为2-10。

进一步地，所述正构二醇优选为1，6-己二醇、1，5-戊二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、乙二醇中的一种。实际合成中，可根据目标产物的结构，来选择不同的正构二醇，以上列的只是常用的正构二醇，作为一种优选。

根据本发明表面活性剂的制备方法，优选的是，所述表面活性素溶液的浓度为5g/L-10g/L。

在一个优选的实施方案中，所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶的摩尔比例为1∶0.01-0.1。