一種微波合成辛酸?癸酸甘油酯的方法技術

本發明專利技術提供一種微波合成辛酸?癸酸甘油酯的制備方法，采用復合催化劑將辛酸?癸酸與甘油反應，進行微波合成制備出辛酸癸酸甘油酯產品，通過調控辛酸?癸酸甘油酯中辛酸酯和癸酸酯的摩爾比，并結合復合催化劑催化，使用300～3000MHz頻段微波合成的方法，實現了高效、快速的制備高品質辛酸酯和癸酸酯摩爾比可控的辛酸?癸酸甘油酯。本發明專利技術的方法可以實現高的酯化率，同時可以顯著降低反應過程能耗和生產成本。

【技術實現步驟摘要】
一種微波合成辛酸-癸酸甘油酯的方法
本專利技術屬于油脂化學技術和精細化工
，具體涉及一種微波合成辛酸-癸酸甘油酯的方法。
技術介紹
中碳鏈脂肪酸甘油酯具有獨特的理化性能及代謝特點，已被廣泛應用于食品、醫藥、化妝品、營養等多個領域。從制備機理上來說，目前國內外已有的中碳鏈脂肪酸甘油酯合成方法共有兩種：化學法和酶法。其中，酶法合成技術尚不成熟，目前仍處于實驗室階段。工業化的甘油酯產品多采用化學法進行合成，技術關鍵在于催化劑的合理選取及反應條件的控制。常規的化學合成方法需要在高溫條件下酯化反應時間超過10小時，副反應多且能耗大，產品色澤較深，品質不佳，需要復雜的后處理工序，生產成本較高。因此，如何采用更高效快捷的方式合成脂肪酸甘油酯，以降低成本，提高效率，節能減排是亟需解決的問題。微波合成是提高酯化反應的有效途徑之一。1986年，R.N.Gedge等觀察到微波加熱可以有效促進苯甲酸及醇的酯化反應，加快反應速率。使用微波輻射技術有明顯提升有機化學反應效率，如水解、重排、取代、加成、縮合、酯交換、烷基化、Perkin反應、Reformatsky反應、烯烴加成及酯化反應等。微波化學已經滲透入有機合成、石油化工、高分子化學、無機材料、生物化學、藥物化學等諸多方面。微波是頻率大約在300Hz～300Gz超高頻電磁波。不同于傳統的加熱方式，對酯化反應給予微波輔助處理，能夠有效加劇脂肪酸分子與甘油分子之間的碰撞頻率，從而降低反應所需的活化能，加快酯化反應速率，提高酯化率。目前，在國內外已有較多學者將微波合成技術應用于酯化反應的進行，且效果顯著。劉明剛等人采用微波誘導催化合成混合脂肪酸甘油酯，反應時間顯著縮短到45min，且產品純度更高，副反應更少。沙耀武等人研究了以對甲苯磺酸作催化劑，在微波輻照條件下，檸檬酸和正丁醇酯化合成檸檬酸三丁酯的過程，反應時間縮短為傳統加熱方式的1/6，酯化收率達91.2％。袁紅等人在微波輔助下，以固體酸H2SO4/C為催化劑，直接催化油酸與甲醇發生酯化反應，在最優條件下，油酸甲酯的收率達80.89％，有效促進反應的進行。王清濱等人以氯化鈣為催化劑，在微波輻照條件下分別采用月桂酸、豆蔻酸、棕櫚酸及硬脂酸四種脂肪酸與甘油發生酯化反應，合成單脂肪酸甘油酯，其反應速率是傳統工藝的9～10倍，產品酯化率可達98.3％，而且單甘脂含量較高。林忠祥等人探究了微波輻射下松香與乙醇、甘油、季戊四醇等醇類的酯化反應過程，反應時間由原來的11h縮短至1h，產品質量好，色澤佳。科研人員也將微波反應技術引入到棕櫚酸異丙酯、食用香料糠酸乙酯等酯類的合成上，都取得不錯的應用效果。但是，辛酸-癸酸甘油酯的微波合成報道不多，采用特定催化劑組合物微波快速合成高酯化率的辛酸癸酸甘油酯尚未見報道。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種微波合成辛酸-癸酸甘油酯的方法。該方法采用復合催化劑，將辛酸-癸酸與甘油反應，通過微波合成辛酸-癸酸甘油酯產品，效率高，能耗低，產率和酯化率高，顯著降低了生產成本。本專利技術上述目的通過以下技術方案予以實現：一種微波合成辛酸-癸酸甘油酯的制備方法，包括以下具體步驟：S1.將復合催化劑加入到辛酸、癸酸和甘油混合液中，置于微波反應器中設置微波參數；S2.采用三段程序升溫減壓，升溫至100～120℃保持10分鐘，繼續升溫至120～180℃保持10分鐘，在120～180℃下，減壓至-0.055～-0.075MPa，保持10分鐘，在150～200℃繼續減壓至-0.090～-0.095MPa，并在150～200℃和-0.090～-0.095MPa壓力下進行酯化反應，即得到辛酸-癸酸甘油酯粗品；S3.將辛酸-癸酸甘油酯粗品經180～220℃，-0.095～-0.099MPa脫酸，然后在70～90℃下用NaOH進行堿中和處理，得到辛酸-癸酸甘油酯。優選地，步驟S1中所述微波的頻率為300～3000MHz，微波的功率為100～900W/500g反應物。優選地，步驟S1中所述的復合催化劑為對甲苯磺酸、磷酸、次磷酸、磷鎢酸、氨基磺酸、硫酸氫鈉、732型強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽中任意兩種以上組合物。優選地，所述復合催化劑中各組分占復合催化劑總質量的百分比為：對甲苯磺酸0～60％，磷酸0～60％，次磷酸0～60％，磷鎢酸0～60％，氨基磺酸0～50％，硫酸氫鈉0～50％，732型強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂0～80％，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽0～60％，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽0～60％。優選地，步驟S1中所述催化劑為甘油質量的1.0～3.5％，優選地，步驟S1中所述辛酸和癸酸的質量比為(1.5～2)：1，所述辛酸和癸酸的總量與甘油的摩爾比為(3～4)：1。優選地，步驟S2中所述升溫的速率為10℃/min。優選地，步驟S2中所述酯化反應的時間2～5h。優選地，步驟S3中所述NaOH為辛酸-癸酸甘油酯粗品質量的3～5％。上述方法制備的辛酸-癸酸甘油酯。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：1.本專利技術使用復合催化劑，采用微波酯化方式來合成辛酸癸酸甘油酯產品。通過微波合成的辛酸癸酸甘油酯產品，效率高，能耗低，產率和酯化率高，可顯著降低生產成本。微波合成方法通過調控生產工藝參數、微波介入程序控制、催化劑組合物及用量、辛酸癸酸與甘油的摩爾比，實現了高效快速的制備具有低羥值(<3mgKOH/g)和高甘油三酯的辛酸-癸酸甘油酯。2.本專利技術通過在復合催化劑存在下的微波合成技術，快速合成辛酸-癸酸甘油酯，與傳統的化學合成方法相比，微波合成的方法，顯著提高了反應效率和合成可控程度，穩定提高了產品質量，避免了長時間高溫條件下產物顏色變深，副產物增加的問題。3.本專利技術微波酯化可顯著降低反應時間，并縮短反應體系保持高溫的時間，微波合成3小時的酯化率與常規的加熱合成方法12小時基本相當，可以顯著降低反應過程能耗。具體實施方式下面結合具體實施例進一步說明本專利技術的內容，但不應理解為對本專利技術的限制。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。在實施例1-5中：所述催化劑為對甲苯磺酸(PTSA)、磷酸(H3PO4)、次磷酸(H2PO4)、磷鎢酸[P2O5·24(WO3)·44(H2O)]、氨基磺酸(NH2SO3H)、硫酸氫鈉(NaHSO4)、732型強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(C8H15N2BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(C8H15N2PF6)其中的兩種及以上的組合物。在對比例1-4中：所述催化劑為上述催化劑其中的一種。實施例11.制備：(1)將辛酸、癸酸(質量比為2：1)和甘油(辛酸癸酸總量和甘油摩爾比為為3.15:1)加入反應器，反應物總重量約500g，微波功率為500W，使用磷酸和次磷酸(磷酸占質量分數45％，次磷酸占質量分數55％)作為催化劑，催化劑的質量為甘油的1.0％，三段程序性升溫減壓，以10℃/min的速率升溫至100℃保持10分鐘，再以10℃/min的速率升溫至120℃保持10分鐘，在120℃下，減壓至-0.055MPa，保持10分鐘后以10℃本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微波合成辛酸?癸酸甘油酯的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：S1.將復合催化劑加入到辛酸、癸酸和甘油混合液中，置于微波反應器中設置微波參數；S2.采用三段程序升溫減壓，升溫至100～120℃保持10分鐘，繼續升溫至120～180℃保持10分鐘，在120～180℃下，減壓至?0.055～?0.075MPa，保持10分鐘，在150～200℃繼續減壓至?0.090～?0.095MPa，并在150～200℃和?0.090～?0.095MPa壓力下進行酯化反應，即得到辛酸?癸酸甘油酯粗品；S3.將辛酸?癸酸甘油酯粗品經180～220℃，?0.095～?0.099MPa脫酸，然后在70～90℃下用NaOH進行堿中和處理，得到辛酸?癸酸甘油酯。

【技術特征摘要】
1.一種微波合成辛酸-癸酸甘油酯的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：S1.將復合催化劑加入到辛酸、癸酸和甘油混合液中，置于微波反應器中設置微波參數；S2.采用三段程序升溫減壓，升溫至100～120℃保持10分鐘，繼續升溫至120～180℃保持10分鐘，在120～180℃下，減壓至-0.055～-0.075MPa，保持10分鐘，在150～200℃繼續減壓至-0.090～-0.095MPa，并在150～200℃和-0.090～-0.095MPa壓力下進行酯化反應，即得到辛酸-癸酸甘油酯粗品；S3.將辛酸-癸酸甘油酯粗品經180～220℃，-0.095～-0.099MPa脫酸，然后在70～90℃下用NaOH進行堿中和處理，得到辛酸-癸酸甘油酯。2.根據權利要求1所述的微波合成辛酸-癸酸甘油酯制備方法，其特征在于，步驟S1中所述微波的頻率為300～3000MHz，微波的功率為100～900W/500g反應物。3.根據權利要求1所述的微波合成辛酸-癸酸甘油酯制備方法，其特征在于，步驟S1中所述的復合催化劑為對甲苯磺酸、磷酸、次磷酸、磷鎢酸、氨基磺酸、硫酸氫鈉、732型強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽中任意兩種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李建，孟巨光，鄭成，莫林峰，
申請(專利權)人：廣州星業科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44