Nghiên Cứu Tổng Hợp Chất Hoạt Động Bề Mặt Sinh Học Không Ion Dialkanolamide Từ Acid Oleic

LỜI CẢM ƠN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT HOẠT
ĐỘNG BỀ MẶT SINH HỌC KHÔNG ION
DIALKANOLAMIDE TỪ ACID OLEIC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TS. Bùi Thị Bửu Huê

Từ Thị Kim Cúc
MSSV: 2063944
Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32

Cần Thơ-2010

Từ Thị Kim Cúc

i


LỜI CẢM ƠN

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã học hỏi được nhiều kiến thức, kinh
nghiệm và kỹ năng chuyên môn rất bổ ích, thiết thực từ quý thầy cô và bạn bè. Tôi
chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:
- Ts. Bùi Thị Bửu Huê, Bộ môn Hóa - Khoa Khoa Học Tự Nhiên, trường
Đại Học Cần Thơ. Cô đã hướng dẫn tận tình, truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm
thực nghiệm quý báu. Cô tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian
nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi không chỉ học hỏi được nhiều kiến thức chuyên
môn từ cô mà còn học được nhiều kinh nghiệm sống.
- Các Thầy Cô, Bộ môn Công nghệ Hóa học – Khoa Công Nghệ, trường Đại
học Cần Thơ đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức khoa học
vô cùng hữu ích trong học tập và nghiên cứu.
- Các Thầy Cô, Bộ môn Hóa - Khoa Khoa Học Tự Nhiên, trường Đại học
Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành quá trình thực nghiệm.
- Các anh chị và các bạn - những người đã đồng hành cùng tôi, cùng chia sẻ
kinh nghiệm và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian qua.
- Cuối cùng, lời cảm ơn chân thành đến ba mẹ và những người thân yêu
trong gia đình đã luôn động viên, khuyến khích con trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận văn.

Từ Thị Kim Cúc

i


MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................... 2
1.1 Sơ lược về acid béo ............................................................................................... 2
1.1.1 Định nghĩa ...................................................................................................... 2
1.1.2 Phân loại ......................................................................................................... 2
1.1.3 Tính chất vật lý ............................................................................................... 2
1.1.3.1 Điểm tan chảy........................................................................................... 2
1.1.3.2 Độ sôi ....................................................................................................... 3
1.1.3.3 Tính hòa tan .............................................................................................. 3
1.1.4 Tính chất hóa học ............................................................................................ 3
1.1.4.1 Sự hydrogen hóa ....................................................................................... 3
1.1.4.2 Sự halogen hóa ......................................................................................... 3
1.1.4.3 Phản ứng với alcohol ................................................................................ 3
1.2 Sơ lược về acid oleic.............................................................................................. 4
1.2.1 Giới thiệu ........................................................................................................ 4
1.2.2 Tính chất vật lý ............................................................................................... 4
1.2.3 Chức năng ....................................................................................................... 5
1.3 Tổng quan về chất hoạt động bề mặt ..................................................................... 5
1.3.1 Khái niệm về chất hoạt động bề mặt ................................................................ 5
1.3.2 Phân loại chất hoạt động bề mặt ..................................................................... 6
1.3.2.1 Chất hoạt động bề mặt anion..................................................................... 6
1.3.2.2 Chất hoạt động bề mặt không ion .............................................................. 7
1.3.2.3 Chất hoạt động bề mặt cation .................................................................. 10
1.3.2.4 Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính ........................................................... 12
1.3.2.5 Chất hoạt động bề mặt silicon ................................................................. 13
Từ Thị Kim Cúc

ii

MỤC LỤC

1.3.2.6 Chất hoạt động bề mặt fluorocarbon ....................................................... 14
1.3.2.7 Chất hoạt động bề mặt polymer .............................................................. 14
1.3.3 Tính chất vật lý của chất hoạt động bề mặt .................................................... 14
1.3.3.1 Nồng độ micelle tới hạn (Critical Micelle Concentration, CMC) ............ 14
1.3.3.2 Điểm Kraft ............................................................................................. 14
1.3.3.3. Điểm đục ............................................................................................... 14
1.3.3.4 Cân bằng ưa nước - kỵ nước (hydrophilic-lipophilic balance, HLB) ...... 15
1.3.4 Các tính chất đặc trưng của chất hoạt động bề mặt ........................................ 17
1.3.4.1 Khả năng tẩy rửa..................................................................................... 17
1.3.4.2. Khả năng tạo nhũ ................................................................................... 18
1.3.4.3 Khả năng tạo bọt..................................................................................... 18
1.3.4.4. Khả năng tạo huyền phù ........................................................................ 19
1.3.4.5 Khả năng thấm ướt ................................................................................. 20
1.3.4.6 Chỉ số calcium chấp nhận được .............................................................. 20
1.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính lý hóa của các CHĐBM.......................... 20
1.3.5.1 Ảnh hưởng của cấu trúc .......................................................................... 20
1.3.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................................... 21
1.3.5.3 Ảnh hưởng của chất điện giải.................................................................. 21
1.3.6 Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt............................................................. 22
1.3.6.1 Ứng dụng trong công nghiệp tẩy rửa ....................................................... 22
1.3.6.2 Ứng dụng trong sản phẩm làm mềm vải .................................................. 22
1.3.6.3 Ứng dụng trong công nghiệp................................................................... 22
1.3.6.4 Ứng dụng trong nông nghiệp .................................................................. 23
1.3.6.5 Ứng dụng trong y tế ................................................................................ 23
1.3.6.6 Ứng dụng trong môi trường .................................................................... 23
1.3.6.7 Ứng dụng chế tạo vật liệu rắn có mao quản trung bình............................ 23
1.3.7 Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến môi trường và
sức khỏe con người ...................................................................................... 24

Từ Thị Kim Cúc

iii


MỤC LỤC

1.3.7.1 Ảnh hưởng đến sức khỏe con người ........................................................ 24
1.3.7.2. Ảnh hưởng đối với nước ........................................................................ 24
1.3.8 Chất hoạt động bề mặt sinh học..................................................................... 24
1.4 Các công trình nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt sinh học trong
và ngoài nước ..................................................................................................... 25
1.4.1 Công trình nghiên cứu trong nước ................................................................. 25
1.4.2 Công trình nghiên cứu ngoài nước ................................................................ 27
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................. 29
2.1. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 29
2.1.1 Tổng hợp hai CHĐBM không ion dialkanolamide ............................................ 29
2.1.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm .......................................................................... 30
2.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 30
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM ................................................................................. 32
3.1. Phương tiện nghiên cứu ...................................................................................... 31
3.1.1 Hóa chất ........................................................................................................ 31
3.1.2 Thiết bị và dụng cụ ........................................................................................ 31
3.2. Thực nghiệm....................................................................................................... 31
3.2.1 Tổng hợp methyl oleate (1)........................................................................ 31
3.2.2 Tổng hợp dialkanolamide (2) ..................................................................... 32
3.2.2.1 Trường hợp không sử dụng xúc tác ..................................................... 32
3.2.2.2 Trường hợp dùng CH3ONa làm xúc tác............................................... 32
3.2.3 Tổng hợp methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3) ................................... 33

3.2.4 Tổng hợp dialkanolamide (4) ..................................................................... 34
3.2.4.1 Trường hợp không sử dụng xúc tác ..................................................... 34
3.2.4.2 Trường hợp sử dụng CH3ONa làm xúc tác .......................................... 34
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 35
4.1 Tổng hợp CHĐBM không ion dialkanolamide..................................................... 35
4.1.1 Tổng hợp methyl oleate ................................................................................. 35

Từ Thị Kim Cúc

iv


MỤC LỤC

4.1.2 Tổng hợp amide N,N-bis(2-hydroxyethyl)oleamide ....................................... 37
4.1.2.1 Trường hợp không sử dụng xúc tác CH3ONa .......................................... 41
a) Khảo sát tỉ lệ mol tác chất ........................................................................... 41
b) Khảo sát thời gian phản ứng ....................................................................... 42
c) Khảo sát nhiệt độ phản ứng......................................................................... 43
4.1.2.2 Trường hợp có xúc tác CH3ONa ............................................................. 44
a) Khảo sát tỉ lệ mol tác chất ........................................................................... 44
b) Khảo sát thời gian phản ứng ....................................................................... 46
c) Khảo sát nhiệt độ phản ứng......................................................................... 47
d) Khảo sát lượng xúc tác ............................................................................... 47
4.1.2.3 Điều kiện tổng hợp dialkanolamide (2) tốt nhất ...................................... 49
4.1.3 Tổng hợp methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3)....................................... 50
4.1.4. Tổng hợp dialkanolamide (4) ....................................................................... 54
4.1.4.1 Trường hợp không sử dụng xúc tác ......................................................... 58
a) Khảo sát tỉ lệ mol ........................................................................................ 58
b) Khảo sát thời gian phản ứng ....................................................................... 59

c) Khảo sát nhiệt độ phản ứng......................................................................... 60
4.1.4.2 Trường hợp sử dụng CH3ONa làm xúc tác .............................................. 61
a) Khảo sát tỉ lệ mol ........................................................................................ 61
b) Khảo sát thời gian phản ứng ....................................................................... 62
c) Khảo sát nhiệt độ phản ứng......................................................................... 63
d) Khảo sát lượng xúc tác ............................................................................... 64
4.1.4.3 Điều kiện tổng hợp dialkanolamide (4) tốt nhất ...................................... 66
4.1.5 Ứng dụng phương pháp vi sóng..................................................................... 67
4.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm ............................................................................. 69
4.2.1 Xác định giá trị cân bằng ưa nước và kỵ nước (HLB) của sản phẩm .............. 69
4.2.2 Đánh giá khả năng tạo nhũ của sản phẩm với hệ paraffin/H2O ...................... 69
4.2.2.1 Khảo sát khả năng tạo nhũ của sản phẩm (2)........................................... 70

Từ Thị Kim Cúc

v


MỤC LỤC

4.2.2.2 Khảo sát khả năng tạo nhũ của sản phẩm (4)........................................... 72
4.2.3 Xác định nồng độ micelle tới hạn (CMC) của CHĐBM ................................ 75
4.2.3.1 Giá trị CMC của CHĐBM dialkanolamide (2) ........................................ 76
4.2.3.2 Giá trị CMC của CHĐBM dialkanolamide (4) ........................................ 76
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 78
5.1. Kết luận .............................................................................................................. 78
5.2. Kiến nghị ............................................................................................................ 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 80

Từ Thị Kim Cúc

vi


DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DEPT

Detortionless Enhancement by Polarization Transfer

NMR

Nuclear Magnetic Resonance

13

Carbon (13) Nuclear Magnetic Resonance

1

C-NMR

H-NMR

Proton Nuclear Magnetic Resonance

IR

Infrared spectroscopy

Rf

Retention factor

TLC

Thin Layer Chromatography

EtOAc

Ethyl acetate

PE

Petroleum ether

MeOH

Methanol

d

Doublet

s

Singlet

t

Triplet

δ

Chemical shift

ppm

Parts per million

xt

Xúc tác

CHĐBM

Chất hoạt động bề mặt

SCBM

Sức căng bề mặt

Từ Thị Kim Cúc

vii


DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số nguyên liệu chứa acid oleic ........................................................... 5
Bảng 1.2 Mối quan hệ giữa độ tan của CHĐBM với giá trị HLB ............................15
Bảng 1.3 Giá trị HLB của nhóm ưa nước và kỵ nước .............................................16
Bảng 4.1 Điều kiện tổng hợp methyl oleate (1) từ acid oleic ...................................36
Bảng 4.2 Điều kiện sơ bộ tổng hợp dialkanolamide (2)...........................................37
Bảng 4.3 Dữ liệu phổ 13C-NMR và phổ DEPT của dialkanolamide (2) ...................39
Bảng 4.4 Điều kiện tổng hợp Methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3)..................51
Bảng 4.5 Điều kiện transester methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3) .................53
Bảng 4.6 Điều kiện sơ bộ tổng hợp dialkanolamide (4)...........................................54
Bảng 4.7 Dữ liệu phổ 13C-NMR và phổ DEPT của dialkanolamide (4) ..................56
Bảng 4.8 Các tỉ lệ phối nhũ của dialkanolamide (2) ................................................70
Bảng 4.9 Các tỉ lệ phối nhũ của dialkanolamide (4) ................................................73

Từ Thị Kim Cúc

viii


DANH MỤC SƠ ĐỒ

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1. Quy trình tổng hợp CHĐBM không ion từ acid oleic ................................. 29
Sơ đồ 2. Quy trình tổng hợp methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3) .................... 50

Từ Thị Kim Cúc

ix


DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Acid oleic .................................................................................................... 4
Hình 1.2 Cấu trúc của CHĐBM .................................................................................. 6
Hình 1.3 Sự biến đổi SCBM theo nồng độ CHĐBM ................................................. 14
Hình 4.1 Bản mỏng sắc ký thu được khi tổng hợp methyl oleate (1) ......................... 36
Hình 4.2 Sản phẩm methyl oleate (1)........................................................................ 37
Hình 4.3 Bản mỏng thu được khi tổng hợp dialkanolamide (2) ................................. 38
Hình 4.4 Bản mỏng thu được khi khảo sát tỉ lệ mol
methyl oleate:DEA (hệ giải ly EtOAc)................................................... 41
Hình 4.5 Bản mỏng thu được khi khảo sát thời gian
phản ứng (hệ giải ly EtOAc) .................................................................. 42
Hình 4.6 Bản mỏng thu được khi khảo sát nhiệt độ
phản ứng (hệ giải ly EtOAc) .................................................................. 43
Hình 4.7 Bản mỏng thu được khi khảo sát tỉ lệ mol
methyl oleate:DEA (hệ giải ly EtOAc)................................................... 45
Hình 4.8 Bản mỏng thu được khi khảo sát thời gian
phản ứng (hệ giải ly EtOAc) ................................................................. 46
Hình 4.9 Bản mỏng thu được khi khảo sát nhiệt độ
phản ứng (hệ giải ly EtOAc). ................................................................ 47
Hình 4.10 Bản mỏng thu được khi khảo sát lượng xúc tác
(hệ giải lyEtOAc).................................................................................. 48
Hình 4.11 Sản phẩm dialkanolamide (2) ................................................................... 49
Hình 4.12 Bản mỏng sắc ký thu được khi hydroxyl hóa
(hệ giải ly PE:EtOAc = 3:1) .................................................................. 52

Hình 4.13 Bản mỏng sắc ký thu được sau khi transester
hóa (hệ giải ly PE:EtOAc = 3:1) ............................................................ 53
Hình 4.14 Sản phẩm methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3) ................................. 54

Từ Thị Kim Cúc

x


DANH MỤC HÌNH

Hình 4.15 Bản mỏng thu được khi tổng hợp dialkanolamide (4) ............................... 55
Hình 4.16 Bản mỏng thu được khi khảo sát tỉ lệ mol (3):DEA .................................. 58
Hình 4.17 Bản mỏng thu được khi khảo sát thời gian phản ứng. ............................... 59
Hình 4.18 Bản mỏng thu được khi khảo sát nhiệt độ phản ứng ................................. 60
Hình 4.19 Bản mỏng thu được khi khảo sát tỉ lệ mol (3):DEA .................................. 62
Hình 4.20 Bản mỏng thu được khi khảo sát thời gian phản ứng ................................ 63
Hình 4.21 Bản mỏng thu được khi khảo sát nhiệt độ phản ứng ................................. 64
Hình 4.22 Bản mỏng thu được khi khảo sát lượng xúc tác ........................................ 65
Hình 4.23 Sản phẩm dialkanolamide (4) ................................................................... 66
Hình 4.24 Hệ nhũ tương bền của CHĐBM dialkanolamide (2) ................................. 72
Hình 4.25 Xác định kiểu nhũ của CHĐBM dialkanolamide (2) ................................ 72
Hình 4.26 Hệ nhũ tương bền của CHĐBM dialkanolamide (4) ................................. 74
Hình 4.27 Xác định kiểu nhũ của CHĐBM dialkanolamide (4) ................................ 74
Hình 4.28 Đồ thị xác định giá trị CMC của CHĐBM dialkanolamide (2) ................. 76
Hình 4.29 Đồ thị xác định giá trị CMC của CHĐBM dialkanolamide (4) ................. 77

Từ Thị Kim Cúc

xi

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

Phụ lục 1.1. Phổ IR của methyl oleate (1) .............................................................. PL 1
Phụ lục 1.2. Phổ 1H-NMR của methyl oleate (1).................................................... PL 2
Phụ lục 1.3. Phổ 1H-NMR dãn rộng của methyl oleate (1) ...................................... PL 3
Phụ lục 2.1. Phổ 1H-NMR của methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3) ................ PL 4
Phụ lục 2.2. Phổ 1H-NMR dãn rộng của methyl 9,10-dihydroxystearate (3) ........... PL 5
Phụ lục 2.3. Phổ 13C-NMR của methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3) ............... PL 6
Phụ lục 2.4. Phổ 13C-NMR dãn rộng của methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3) .PL 7
Phụ lục 2.5. Phổ DEPT của methyl 9,10-dihydroxyoctadecanoate (3) .................... PL 8
Phụ lục 2.6. Phổ DEPT 90 và DEPT 135 dãn rộng (3) ............................................ PL 9
Phụ lục 3.1. Phổ 1H-NMR của methyl hydroxy-formyloxyoctadecanoate (3′, 3″)..PL 10
Phụ lục 3.2. Phổ 1H-NMR dãn rộng (3′, 3″) ......................................................... PL 11
Phụ lục 4.1. Phổ 1H-NMR của N,N-bis(2-hydroxyethyl)oleamidde (2) ................. PL 12
Phụ lục 4.2. Phổ 1H-NMR dãn rộng của (2) .......................................................... PL 13
Phụ lục 4.3. Phổ 1H-NMR dãn rộng của (2) .......................................................... PL 14
Phụ lục 4.4. Phổ 13C-NMR của N,N-bis(2-hydroxyethyl)oleamidde (2) ................ PL 15
Phụ lục 4.5. Phổ 13C-NMR dãn rộng của (2) ......................................................... PL 16
Phụ lục 4.6. Phổ 13C-NMR dãn rộng của (2) ........................................................ PL 17
Phụ lục 4.7. Phổ DEPT của (2) ............................................................................. PL 18
Phụ lục 4.8. Phổ DEPT dãn rộng của (2) .............................................................. PL 19
Phụ lục 5.1. Phổ 1H-NMR của
9,10-Dihydroxy-N,N-bis(2- hydroxyethyl)octadecanamide (4) .......... PL 20
Phụ lục 5.2. Phổ 1H-NMR dãn rộng (4) ................................................................ PL 21
Phụ lục 5.3. Phổ 13C-NMR (4) .............................................................................. PL 22
Phụ lục 5.4. Phổ 13C-NMR dãn rộng của (4) ......................................................... PL 23

Phụ lục 5.5. Phổ 13C-NMR dãn rộng của (4) ......................................................... PL 24

Từ Thị Kim Cúc

xii


DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

Phụ lục 5.6. Phổ DEPT của (4) ............................................................................. PL 25
Phụ lục 5.7. Phổ DEPT dãn rộng của (4) .............................................................. PL 26

Từ Thị Kim Cúc

xiii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

LỜI MỞ ĐẦU
Các chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) đã và đang được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống cũng như trong công nghiệp, dược
phẩm, mỹ phẩm, nông nghiệp và tiêu dùng. Trước đây, CHĐBM chủ yếu được tổng
hợp từ nguồn nguyên liệu hóa thạch (dầu mỏ). Tuy nhiên, hiện nay nguồn nguyên
liệu này ngày càng cạn kiệt và đặc biệt là không thể tái tạo được. Ngoài ra, các
CHĐBM này khó phân hủy sinh học nên ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Do đó vấn đề đặt ra là phải tìm ra nguồn nguyên liệu mới để thay thế đồng thời giải
quyết được vấn đề môi trường.
Từ thực trạng giải quyết vấn đề môi trường cũng như tạo nền tảng cho sự
phát triển bền vững, việc nghiên cứu tổng hợp CHĐBM sinh học trở thành một

hướng nghiên cứu đầy tiềm năng và triển vọng. Hiện nay trên thế giới ngày càng có
nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp các CHĐBM thân thiện với môi trường từ
những nguồn nguyên liệu tự nhiên, đặc biệt là nguồn dầu thực vật và mỡ động vật.
Đồng bằng Sông Cửu Long là khu vực nuôi cá basa lớn nhất nước ta. Mỗi
năm đồng bằng Sông Cửu Long thải ra hơn 60.000 tấn mỡ cá ba sa. Lượng mỡ phế
phẩm này chủ yếu được sử dụng vào mục đích chế biến thức ăn gia súc và tổng hợp
nhiên liệu sinh học. Mỡ cá là nguồn nguyên liệu tiềm năng để tổng hợp CHĐBM
sinh học có khả năng phân hủy sinh học cao. Trong mỡ cá basa có các mạch
hydrocarbon dài của các acid béo no và không no, sẽ là phần kỵ nước trong phân tử
CHĐBM và chỉ cần một số biến đổi hóa học để gắn đầu ưa nước vào mạch
hydrocarbon ta sẽ thu được phân tử CHĐBM mong muốn. Ở nước ta cũng bắt đầu
có một số công trình nghiên cứu tổng hợp CHĐBM sinh học từ nguồn nguyên liệu
mỡ cá basa. Tuy nhiên, hướng nghiên cứu tận dụng nguồn phế phẩm dồi dào và rẻ
tiền này vẫn còn khá mới mẻ và chưa được nghiên cứu sâu rộng.
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt sinh học
không ion dialkanolamide từ acid oleic” được thực hiện. Đề tài nhằm mục tiêu
nghiên cứu quy trình tổng hợp hai CHĐBM không ion dialkanolamide từ acid oleic
ở quy mô phòng thí nghiệm, với mong muốn những kết quả thu được qua nghiên
cứu này có thể áp dụng cho nguồn nguyên liệu là mỡ cá basa góp phần vào việc bảo
vệ môi trường thông qua việc tận dụng nguồn phế phẩm mỡ cá basa, đồng thời mở
rộng nguồn nguyên liệu tổng hợp CHĐBM và nâng cao tính hiệu quả kinh tế của
nghề nuôi cá da trơn ở đồng bằng sông Cửu Long.

Từ Thị Kim Cúc

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Sơ lược về acid béo[1]
1.1.1 Định nghĩa
Acid béo là một loại acid carboxylic có mạch carbon dài, là thành phần chính
của các lipid trong cơ thể cũng như các lipid trong thực phẩm. Về mặt cấu trúc hóa
học, acid béo thông thường chứa ba loại nguyên tố: carbon (C), hydro (H), và oxy
(O). Các acid béo thường mạch thẳng (RCOOH) trong đó gốc R có nhiều carbon và
có thể no (còn gọi bão hòa) hay chưa no (còn gọi bất bão hòa). Số nguyên tử carbon
trong acid béo thường là chẵn (14 – 22C). Các acid béo thường gặp có số carbon từ
16 – 18.
Số thứ tự của nguyên tử carbon trong mạch hydrocarbon của acid béo được
tính từ nguyên tử carbon của nhóm carboxyl. Theo qui ước, gọi tên acid béo thì
carbon cạnh nhóm carboxyl là carbon α, tiếp đến là carbon .... Và ở cuối mạch là
carbon  của nhóm methyl. Khoảng cách từ carbon  đến nối đôi đầu tiên gần nhất
nếu có ba carbon thì gọi là omega-3, và acid béo có cấu trúc loại này gọi là acid béo
omega-3. Ngoài ra, còn có acid béo omega-6, omega-9 (chữ số 6 và 9 chỉ vị trí của
nối đôi đầu tiên gần carbon  nhất trong cấu trúc).
1.1.2 Phân loại
Acid béo được phân loại căn cứ vào các chuỗi liên kết và mức độ bão hòa
nguyên tử hydro. Phân loại theo chuỗi liên kết là căn cứ vào số lượng nguyên tử
carbon. Phân loại theo mức độ bão hòa là căn cứ vào số lượng nối đôi giữa các
nguyên tử carbon với nhau. Các nguyên tử carbon nối với nhau bằng liên kết đơn
gọi là acid béo bão hòa, hay acid béo no. Nếu các nguyên tử carbon liên kết với
nhau bằng liên kết đôi thì gọi là acid béo chưa bão hòa hay chưa no. Nếu acid béo
có một nối đôi giữa các nguyên tử carbon được gọi là acid béo bất bão hòa đơn.
Nếu có hai hay nhiều nối đôi trong phân tử acid béo gọi là acid béo bất bão hòa đa.
1.1.3 Tính chất vật lý
1.1.3.1 Điểm tan chảy
Điểm tan chảy phụ thuộc vào số carbon của acid béo. Acid béo có chuỗi

carbon dài thì điểm tan chảy cao và ngược lại. Ngoài ra, độ tan chảy còn phụ thuộc

Từ Thị Kim Cúc

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

vào số nối đôi trong phân tử acid béo. Acid béo càng chứa nhiều nối đôi thì điểm
tan chảy càng thấp.
1.1.3.2 Độ sôi
Acid béo có chuỗi carbon càng dài thì độ sôi càng cao, do đó thường áp dụng
tính chất này để tách các acid béo ra khỏi nhau.
1.1.3.3 Tính hòa tan
Trong nước: các acid béo có chuỗi carbon ngắn C4, C6, C8 dễ tan, C10 khó tan,
C12 không tan. Nếu acid béo ở dạng muối thì dễ hòa tan hơn.
Trong dung môi hữu cơ không phân cực như benzene, ether, ether dầu hỏa thì
acid béo dễ hòa tan hơn.
Trong dung môi hữu cơ phân cực như acetone acid béo khó hòa tan hay hòa
tan rất ít.
1.1.4 Tính chất hóa học
1.1.4.1 Sự hydrogen hóa
Acid béo chưa no kết hợp với hydro để tạo thành acid béo no.
R-(CH2)n-CH=CH-(CH2)n-COOH + H2

xt

R-(CH2)n-CH2-CH2-(CH2)n-COOH

1.1.4.2 Sự halogen hóa
Acid béo không no kết hợp với các nguyên tố thuộc họ halogen (F2, Cl2, Br2,
I2).
R-(CH2)n-CH=CH-(CH2)n-COOH + I2

R-(CH2)n-CHI-CHI-(CH2)n-COOH

Có thể dùng phản ứng này để xác định số nối đôi trong phân tử acid béo. Phản
ứng dễ dàng hay khó xảy ra tùy thuộc vào vị trí nối đôi đối với nhóm carboxyl. Nối
đôi càng gần nhóm carboxyl phản ứng càng khó xảy ra.
Để xác định số nối đôi người ta căn cứ vào chỉ số iod, là số gam iod kết hợp
với 100 gam chất béo. Chỉ số này dùng để xác định mức độ chưa bão hòa của acid
béo vì iod sẽ kết hợp với các nối đôi trong phân tử acid.
1.1.4.3 Phản ứng với alcohol
Acid béo phản ứng với alcohol, xúc tác acid tạo thành ester.
H+

R-COOH + ROH

Từ Thị Kim Cúc

RCOOR + H2O

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

R: gốc hydrocarbon của acid.
R: gốc hydrocarbon của alcohol.

1.2 Sơ lược về acid oleic[1]
1.2.1 Giới thiệu
Acid oleic là một acid béo có một nối đôi omega-9 được tìm thấy trong dầu
mỡ động thực vật.
Khối lượng phân tử: 282,46 g/mol.
Công thức phân tử: C18H34O2
Công thức cấu tạo như sau:

Hình 1.1 Acid oleic

Theo IUPAC, tên của acid oleic là cis-9-octadecanoic acid và tên ngắn gọn là
18:1 cis-9. Dạng bão hòa của acid oleic là acid strearic.
Lượng acid oleic trong tự nhiên thường lớn hơn các acid béo khác. Acid oleic
có trong dầu thực vật, mỡ động vật dưới dạng triglyceride. Có thể tổng hợp acid
oleic trực tiếp từ acid strearic, sau đó có thể chuyển thành acid linoleic và acid
linolenic dưới tác dụng của enzyme. Quá trình này không xảy ra ở người và động
vật nên phải lấy từ nguồn thức ăn thực vật. Acid oleic còn được dùng để điều chế xà
phòng và chất hoạt động bề mặt.
1.2.2 Tính chất vật lý
Ở nhiệt độ thường, acid oleic là chất lỏng dạng dầu, màu vàng nhạt, có mùi
giống mỡ lợn.
Nhiệt độ nóng chảy: 13-14C.

Từ Thị Kim Cúc

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Nhiệt độ sôi: 360C (760 mmHg).
Khối lượng riêng: 0,895-0,974 g/cm3.
Độ hòa tan: không tan trong nước nhưng tan tốt trong methanol.
1.2.3 Chức năng
Acid oleic chiếm phần lớn trong tổng lượng acid béo có trong các loại dầu
thực vật, mỡ động vật. Nó có tác dụng đáng kể trong việc ngăn chặn sự hoạt hóa
trong màng tế bào, giảm bớt sự phân hủy của quá trình oxy hóa trên các tế bào
màng trong và ngăn chặn sự sản sinh các hợp chất gây viêm trong cơ thể. Acid oleic
còn góp phần ngăn chặn các tế bào bạch cầu thâm nhập vào thành mạch máu
(nguyên nhân chính dẫn tới quá trình hoạt hóa trong màng tế bào). Các nghiên cứu
khoa học chỉ ra acid oleic làm giảm 40% quá trình sản sinh ra một protein hỗ trợ các
tế bào bạch cầu kết hợp vào màng trong tế bào nhưng chúng có khả năng kiểm soát
các gen sản sinh protein. Acid oleic làm giảm nguy cơ đau tim, xơ cứng động mạch
và giúp phòng chống ung thư.
Bảng 1.1 Một số nguyên liệu chứa acid oleic

Nguyên liệu

Hàm lượng acid oleic

Đậu nành

80%

Cây cải dầu

75%

Hạt hướng dương

82%

Olive

75%

Mỡ cá basa

34%

1.3 Tổng quan về chất hoạt động bề mặt[1, 2, 9]
1.3.1 Khái niệm
Chất hoạt động bề mặt (surfactant hay surface active agent) là những chất có
khả năng hấp phụ trên bề mặt phân chia pha, có tác dụng làm giảm năng lượng tự
do và sức căng trên bề mặt phân chia pha (khí - lỏng, lỏng - lỏng, lỏng - rắn).
Cấu trúc của một chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) gồm 2 phần: một đầu phân

Từ Thị Kim Cúc

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

cực (đầu ưa nước) và một đầu không phân cực (đầu ưa dầu).
- Đầu phân cực có chứa các nhóm chức -COOH, -CONH2, -SO3-. Các nhóm
này liên kết mạnh với các dung môi có cực (H2O) do đó còn gọi là đầu ưa nước; có
thể nằm ở một đầu, hai đầu hoặc ở giữa phân tử.
- Đầu không phân cực chứa các gốc hydrocarbon thẳng hoặc nhánh, vòng

benzene, naphthalene…Các gốc này liên kết tốt với dung môi không phân cực nên
còn gọi là đầu ưa dầu.

Đầu ưa nước

Đầu ưa dầu

Hình 1.2 Cấu trúc của CHĐBM
Đặc điểm của CHĐBM:
- Có độ hòa tan tương đối nhỏ, vì nếu không nó có xu hướng rời khỏi bề mặt
mà tan sâu vào trong chất lỏng.
- Làm cho sức căng bề mặt của dung dịch nhỏ hơn sức căng bề mặt của dung
môi.
- Nếu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa tan thì CHĐBM làm tăng diện
tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó giúp chúng hòa tan tốt vào nhau.
1.3.2 Phân loại chất hoạt động bề mặt[4, 17]
CHĐBM được phân loại như sau: CHĐBM anion, CHĐBM cation, CHĐBM
không ion, CHĐBM lưỡng tính. Ngoài ra còn có CHĐBM fluorocarbon và silicon,
CHĐBM polymer.
1.3.2.1 Chất hoạt động bề mặt anion
CHĐBM anion là CHĐBM có một hay vài nhóm chức khi hoà tan trong nước
phân ly thành cation vô cơ và các anion hữu cơ.
Kí hiệu:

CHĐBM anion chiếm khoảng 55 % tổng lượng CHĐBM thương mại.
CHĐBM anion có khả năng hoạt động bề mặt mạnh nhất so với các loại khác,
làm tác nhân tẩy rửa chính khi phối liệu, khả năng lấy dầu cao và tạo bọt tốt nhưng
kém bền. Đây là loại CHĐBM được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất trong giặt

Từ Thị Kim Cúc

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

giũ, nước rửa chén, các chất tẩy rửa gia dụng…
CHĐBM anion còn là tác nhân thấm ướt, chất nhũ hóa, chất phân tán cho các
sản phẩm dùng trong nông nghiệp. Trong công nghiệp thực phẩm CHĐBM anion
đóng vai trò là chất nhũ hóa cho các sản phẩm bánh kẹo, bơ, sữa, đồ hộp...
Tuy nhiên, các CHĐBM này bị thụ động hóa trong môi trường nước cứng
2+
(Ca , Mg2+) và các ion kim loại nặng (Al3+, Fe3+).
Một số CHĐBM anion thường gặp:
 Nhóm carboxylate: R-COONa, là muối sodium hoặc potassium của acid
béo. Tổng hợp bằng cách cho chất béo tác dụng với kiềm. Loại này có nhược điểm
là thụ động trong nước cứng vì nó tạo tủa với các ion Ca2+, Mg2+ bám lên bề mặt vải
và làm vải chóng mục.
 Nhóm sulfate
- Alkyl sulfate: R-O-SO3Na, chúng rất phổ biến, đặc biệt dodecyl (hoặc
lauryl) sulfate là tác nhân tạo bọt trong dầu gội đầu, kem đánh răng và một vài chất
tẩy rửa khác.
- Alkyl ether sulfate: R-(O-CH2-CH2)3-O-SO3Na, là chất có khả năng tạo
bọt tốt được dùng như LSDA (line soap dispersing agent) trong xà phòng, kem tắm
và dầu gội đầu.
- Sulfate alkanolamide: C11H23CONHCH2CH2OSO3- +NH3CH2CH2OH,
thường được dùng trong dầu gội đầu và các sản phẩm tắm tạo bọt không gây kích
thích da.
 Nhóm sulfonate: R-Ar-SO3-, R- SO3- Các hợp chất sulfo-carboxylate: NaOOC-(CH2)11-SO3Na, các hợp chất
này có ít nhất hai nhóm ưa nước: nhóm sulfonate và một hoặc hai nhóm carboxyl

như carboxylate hoặc ester. Các hợp chất monocarboxylate không quan trọng trong
thực tế, được biết đến nhiều nhất là sodium lauryl sulfo-acetate, hợp chất được tìm
thấy trong kem đánh răng, dầu gội đầu và mỹ phẩm.
1.3.2.2 Chất hoạt động bề mặt không ion
CHĐBM không ion là CHĐBM có nhóm phân cực không bị ion hóa trong
dung dịch nước. Phần ưa nước chứa những nguyên tử oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh
không ion hóa (ethylene oxide, propylene oxide, polyalkylglycol, diethanolamine,
glycerin, sorbitol và sucrose). Sự hòa tan là do có sự tạo liên kết hydro giữa các
phân tử nước và phần phân cực bao gồm nhóm alcohol và ester. Phần kỵ nước là
mạch hydrocarbon dài (alkylphenol, alcohol có nhánh, amine và mercaptane, acid
béo dây dài).

Từ Thị Kim Cúc

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Kí hiệu:

CHĐBM không ion chiếm khoảng 40 % tổng lượng CHĐBM thương mại.
CHĐBM không ion không bị ion hóa nên không tích điện do đó không bị ảnh
hưởng bởi pH, môi trường nước cứng, sự có mặt của các chất điện ly. Vì vậy,
CHĐBM không ion được ứng dụng rộng rãi vì nó có thể hoạt động trong môi
trường có chứa lượng lớn các chất điện ly, trong môi trường nước cứng, môi trường
acid, môi trường có chứa các ion kim loại nặng. CHĐBM không ion dễ dàng kết
hợp với các CHĐBM khác, đặc biệt thường phối liệu với CHĐBM anion. Loại
CHĐBM này thường êm dịu với da, lấy dầu ít, tạo bọt kém.
Một số CHĐBM không ion thường gặp:

 Alkyl polyglucoside (APG): APG có đầu ưa nước là đường glucose. APG
tổng hợp từ rượu béo và glucose với xúc tác acid. APG là CHĐBM thân thiện với
môi trường vì chúng dễ phân hủy sinh học. Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất
mỹ phẩm, dược phẩm và nông nghiệp.
 Akylphenol ethoxylate (APEO): C6H4(OCH2CH2)nOH, APEO chủ yếu sử
dụng làm chất tẩy rửa trong công nghiệp, đặc biệt là trong môi trường nồng độ chất
điện phân cao như: dung dịch acid trong quá trình làm sạch kim loại, làm sạch máy
móc trong quy trình sản xuất bơ, sữa. Ngoài ra, chúng còn là thành phần không thể
thiếu trong mỹ phẩm.
 Alcohol ethoxylate (AE): R(OCH2CH2)nOH. Nhóm phân cực là các mạch
dài có chứa ethoxylate. Chúng sẽ duỗi dài ra trong nước và có khả năng hấp phụ lên
chất bẩn, ngăn cản các chất bẩn kết tụ lại với nhau và bám trên mặt vải.
 Alkanolamine: là những hợp chất có chứa nhóm hydroxy (–OH) và amino
(-NH2, -NHR, và -NR2).
- Alkanolamide của acid béo: RCONCH2CHOH. Các alkanolamide béo
được tìm thấy trong nhiều sản phẩm khác nhau, đặc biệt sản phẩm tạo nhiều bọt và
bền bọt, ví dụ như xà phòng và các dung dịch rửa chén dĩa. Ngoài ra, chúng ít gây
dị ứng và dễ phân hủy sinh học nên đuợc dùng nhiều trong mỹ phẩm.
Ví dụ: Cocamide MEA hoặc cocamide monoethanolamine là chất lỏng
màu vàng nhạt trong đến đục hoặc bông rắn. Tổng hợp từ các acid béo với
ethanolamine. Cocamide MEA thường được sử dụng làm chất tạo bọt, là thành phần
trong dầu gội và các sản phẩm tắm và là chất nhũ hóa trong mỹ phẩm.
- Dialkanolamide của acid béo: RCON(CH2CH2OH)2
Ví dụ: Cocamide DEA hay cocamide diethanolamine là một
diethanolamide được tạo thành từ phản ứng giữa hỗn hợp của các acid béo từ dầu

Từ Thị Kim Cúc

8

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

dừa với diethanolamine. Cocamide DEA là chất lỏng nhớt và dùng làm chất tạo bọt
trong dầu gội đầu và các loại xà phòng rửa tay; tác nhân tạo nhũ trong trong mỹ
phẩm. Công thức hóa học là CH3(CH2)n(CO)N(CH2CH2OH)2, giá trị n phụ thuộc
vào nguồn acid béo.
Công thức phân tử là:
O
N

OH

OH

 Span: là ester của sorbitan với acid béo như lauric acid (Span 20), palmitic
acid (span 40), oleic acid (span 80), stearic acid (span 60 hoặc span 65) ở vị trí
nhóm –OH bậc 1.
Ví dụ: Span 20. Loại CHĐBM này được dùng làm chất tạo nhũ trong mỹ
phẩm và dược phẩm.
OH
O

O

HO

OH

Span 20

 Tween: sản phẩm của phản ứng ethylene oxide hóa các dẫn xuất của Span
với ethylene oxide ở vị trí các nhóm –OH bậc 2 .
Ví dụ: Tween 20, thường được dùng làm chất tẩy rửa và chất tạo nhũ trong
mỹ phẩm, thực phẩm, sinh học, công nghiệp và dược phẩm.
Công thức phân tử là:
O
O
w

O

OH
O

HO
O

O

x
OH

z

O

y

w + x+ y + z = 20

Span có chỉ số HLB thấp, do đó chúng ít tan trong nước nhưng tan tốt trong
các dung môi hữu cơ. Ngược lại, Tween có chỉ số HLB cao nên tan tốt trong nước.
Vì vậy, hỗn hợp của chúng có thể hòa tan tốt trong dầu và nước tạo nên cân bằng ưa
nước - kỵ nước cho sản phẩm.
Ứng dụng của CHĐBM không ion:
Từ Thị Kim Cúc

9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

 CHĐBM không ion alkylphenol được dùng trong công nghiệp dệt nhuộm,
để giặt sợi len, sợi cotton. Chúng có ưu điểm là ổn định trong nước cứng, nước có
chứa ion kim loại nặng.
 Trong công nghiệp sản xuất dầu gội đầu và các loại mỹ phẩm khác, các
CHĐBM không ion có khả năng tạo bọt tốt, có hiệu quả làm sạch tốt. Vì vậy, chúng
đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình phối liệu.
 Nông nghiệp là một trong những ngành sử dụng CHĐBM không ion sớm
nhất. Đa số các loại thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ được sản xuất ở dạng nhũ tương.
Trong đó, người ta có thể kết hợp CHĐBM anion tan trong dầu và CHĐBM không
ion tan trong nước.
1.3.2.3 Chất hoạt động bề mặt cation
CHĐBM cation là CHĐBM có một hay vài nhóm chức khi hoà tan trong nước
phân ly thành anion vô cơ và các cation hữu cơ.
Kí hiệu:

CHĐBM cation chỉ chiếm khoảng 5-6% tổng lượng CHĐBM thương mại
nhưng chúng rất hữu dụng trong những trường hợp đặc biệt vì có những tính chất

riêng biệt. CHĐBM cation không phải là tác nhân tẩy rửa tốt cũng không phải là tác
nhân tạo bọt tốt và cũng không thể sử dụng kết hợp với CHĐBM anion, ngoại trừ
kết hợp với hợp chất amoni bậc bốn.
CHĐBM cation có hai đặc tính rất quan trọng:
 Do đầu ưa nước tích điện dương nên CHĐBM cation hấp phụ mạnh trên
các bề mặt mang điện tích âm ở môi trường pH trung tính. Tính chất này làm cho
chúng có khả năng giảm tĩnh điện và làm mềm các sợi vải, tóc. Vì vậy, thường được
sử dụng trong thành phần của nước xả làm mềm vải, dầu xả làm mềm tóc.
 Bên cạnh đó, nhiều CHĐBM cation có tác dụng diệt khuẩn. CHĐBM
cation được sử dụng trong việc làm sạch và vô trùng dụng cụ phẫu thuật, khử trùng
các chai lọ đựng thực phẩm và nước giải khát. CHĐBM cation còn được sử dụng
trong nước súc miệng, chất khử mùi, sản phẩm vệ sinh phụ nữ, sản phẩm làm sạch
gàu, sản phẩm chăm sóc tóc, các nước thơm làm se da,…
Các CHĐBM cation quan trọng là hợp chất nitrogen gồm muối của amine dây
dài hoặc muối bậc bốn của nitrogen, trong đó các H có thể được thay bằng các
nhóm thế như alkyl, aryl …
Một số CHĐBM cation thường gặp
 Nhóm các muối amoni bậc bốn.

Từ Thị Kim Cúc

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

- Alkyl trimethyl ammonium:
CH3
R N CH3X
CH3

- Alkyl benzyl dimethyl ammonium:
CH3
R

N

CH3X

CH2C6H5

- Ethoxylate alkyl dimethyl ammonium:
CH3
R

N

CH3X

OCH2CH2 nH

 Nhóm cation trong vòng
- Muối alkyl pyridinium:
R

X

N

Ví dụ: Cetyl pyridinium chloride (CPC)

N

Cl
CH3

CPC là một chất khử trùng hiệu quả trong việc ngăn ngừa mảng bám răng
và làm giảm viêm nướu. Ngoài ra, CPC cũng được sử dụng như là một thành phần
trong thuốc trừ sâu.
- Muối alkyl morpholinium:
R NH

O X

 Chất hoạt động bề mặt cation không nitơ:
- Muối sulfonium:
R S CH3X
CH3

- Muối phosphonium:

CH3
R

P

CH3X

CH3

Từ Thị Kim Cúc

11