CN101565367A

CN101565367A - 一种共轭亚油酸的制备方法

Info

Publication number: CN101565367A
Application number: CNA2009100992701A
Authority: CN
Inventors: 杨亦文; 刘瑞阳; 鲍宗必; 苏宝根; 苏云; 邢华斌; 任其龙
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2009-10-28

Abstract

本发明涉及一种共轭亚油酸的制备方法。该方法是将含亚油酸甘油酯的植物油或者含亚油酸的混合脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物为原料、低沸点醇类溶剂和碱催化剂放入反应釜中，在一定温度下进行异构化反应。反应产物经蒸发、酸化、萃取和真空干燥得到共轭亚油酸。亚油酸转化率达到97.5％以上，共轭亚油酸总产率达85％以上，cis－9，trans－11异构体和trans－10，cis－12异构体在总共轭亚油酸中的比例达到96％以上。该方法具有反应步骤少、溶剂易于回收且可重复使用、后续分离简单、生产成本低、易于产业化的优点。

Description

一种共轭亚油酸的制备方法

技术领域

本发明涉及碱催化异构化亚油酸的化学合成方法，具体涉及一种共轭亚油酸的制备方法。

背景技术

共轭亚油酸(Conjugated Linoleic Acid，CLA)是指含有共轭双键的十八碳二烯酸的多种位置异构体和几何异构体的总称。共轭双键可以是碳链的7，9-，8，10-，......，12，14-位置，并且它们具有顺顺(c，c)，顺反(c，t)，反反(t，t)几何异构。这些异构体表现出由于位置和空间构象的不同导致的不同于亚油酸的化学性质和生理功能，但是各个异构体的性质还未完全清楚。有研究表明，cis-9，trans-11异构体和trans-10，cis-12异构体最具有生理活性。trans-10，cis-12异构体对脂肪有特殊影响，可以抑制脂质的摄取和脂肪的积累。trans-10，cis-12异构体也具有影响人肝细胞Hep-G2的脂质代谢的作用(Choi Y，Park Y，Pariza MW，et al.，Biochemical and Biophysical Research Communications，2001，284(3)：689-693)。cis-9，trans-11和trans-10，cis-12两种异构体在动物模型中均显示出抗癌的作用(US Patent 5585400，US Patent 5674901)。cis-9，trans-11异构体对啮齿动物具有提高饲料效率和促进生长的作用。因此共轭亚油酸广泛应用于药品、食品和饲料等领域。但是，共轭亚油酸在自然界中主要存在于瘤胃动物如牛、羊的乳脂以及肉制品中，每克乳脂中含量从2～25毫克不等，植物中含量极少。从天然物中提取共轭亚油酸成本过高，产量太低，满足不了市场上对共轭亚油酸的需求，所以人工合成共轭亚油酸变得十分必要。

含亚油酸成分的原料经过异构化可以得到共轭亚油酸，方法主要有：1.过渡金属催化法：利用过渡元素铁、钌、锗、铂等金属离子有机配合物或羰基化合物催化亚油酸或含有亚油酸甘油酯的植物油共轭异构化(EP 0160544，EP0040577和US 5719301)，其缺点是催化剂昂贵且寿命短，毒性大等；2.氢化法：用镍为氢化催化剂，无溶剂条件下得到共轭亚油酸，但转化率较低，副反应如聚合、分子内环化多(CN 1415718A)。3.生物合成法：利用亚油酸异构化酶把亚油酸转化为c9，t11-CLA(US 7223543和WO 9932904)。其缺点是收率低、共轭亚油酸与反应混合物难分离，成本高，不利于工业化生产。4.光催化异构化法：利用感光剂在一定光波辐射下发生异构化反应，其缺点是设备要求苛刻，感光剂与反应产物分离困难，反应时间太长，且转化率低(Jain VP and Proctor A，Journal of Agricultural and Food Chemistry，2006，54，5590-5596)。5.碱催化异构化法：此方法因其简单、易于处理、生产成本低而成为目前最常用的一种合成方法。碱催化异构化法主要受反应温度、碱浓度以及反应物的摩尔浓度等因素的影响。反应时间越长，反应温度越高，越易发生副反应，生理活性较低的t，t-CLA也越易形成。US Patent 2242230，US Patent 2389260，US Patent 2343644和US Patent 7452548以高沸点醇类化合物如甘油、乙二醇和丙二醇等多元醇为溶剂，强碱催化剂条件下合成共轭亚油酸。甘油作为溶剂时，不利于异构化反应正向进行，反应时间长，会产生较多的t，t-CLA；丙二醇、乙二醇为溶剂时，副产物甘油与溶剂难分离，并且溶剂有一定的毒性(如乙二醇)；US Patent2350583以水为溶剂在200℃-250℃密闭容器内间歇反应2-7小时，经皂化、异构化两步反应合成共轭亚油酸，并且伴有聚合等副反应。US Patent 4164505利用水为溶剂，碱金属氢氧化物为催化剂在270℃-370℃下连续反应，虽然反应时间较短，但是高温带来了副反应和较多t，t-CLA的生成。US Patent 6015833和USPatent 6420577也尝试了以水代替有机溶剂在高压高温条件下合成共轭亚油酸，结果也是易产生t，t-CLA，并发生聚合和环化反应。US Patent 4381264以少量的水(0.5％)为溶剂，加入过量的碱，并且通入SO₂，反应得到共轭亚油酸，但主要产物是t，t-CLA；US Patent 2004/0015001A1以聚乙二醇为溶剂或水-聚乙二醇混合物为反应溶剂，常压下合成共轭亚油酸，其缺点是聚乙二醇与副产物甘油分离比较困难，溶剂难于回收，生产成本高，不适于工业化；US Patent 6479683先将红花油或大豆油通过转酯化反应得到红花油甲酯化物或大豆油甲酯化物，然后以碱金属醇盐为催化剂在甲醇、乙醇等溶剂中135℃-177℃下进行异构化反应制得共轭亚油酸甲酯和共轭亚油酸盐混合物；US Patent 3984444以极性非质子溶剂如二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺等为溶剂，以醇盐为催化剂(如甲醇钠、叔丁醇钾等)在160℃左右反应2-8h可以得到较高的转化率。缺点是溶剂回收困难、原料和催化剂在溶剂中的溶解度偏低，且溶剂有一定的毒性。US Patent 2007078274A1以非极性非质子溶剂(如正己烷、正庚烷、正辛烷、异辛烷、环己烷、环辛烷；苯、甲苯、乙醚、石油醚)和长链醇(C6-C20)为溶剂，转化率较高，但没有给出反应产率数据。其缺点是碱金属醇盐在溶剂中溶解度有限，需要过量的醇盐，反应粘度较大，有时需要加入相转移催化剂，产物、溶剂和催化剂分离困难，相转移催化剂回收困难，生产成本高。

发明内容

本发明目的是提供一种共轭亚油酸的制备方法，以降低共轭亚油酸的生产成本。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

以含有亚油酸甘油酯的植物油或含亚油酸的混合脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物为原料，经碱性催化剂催化异构化、蒸发、酸化、萃取和真空干燥得到共轭亚油酸，制备过程如下：

1)将碱性催化剂、低沸点醇类溶剂和所述原料加入到反应釜内，通入氮气置换其中的空气；

2)反应釜升温，反应1-6h后，冷却至室温；

3)将反应产物转移于蒸馏釜内，真空蒸除溶剂，回收溶剂，以供循环使用；

4)用无机酸酸化至pH值为1-3，然后用正己烷进行萃取，得到油相和水相；

5)将油相用盐水、去离子水分别洗涤三次，蒸除溶剂，真空干燥得到共轭亚油酸。

所述的低沸点醇类溶剂为C1-C4直链或支链一元醇及它们的任意组合。

所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、异丙醇钠或异丙醇钾。

所述碱性催化剂浓度范围为0.5％-8％wt。

所述原料的物质的量浓度范围为0.1mol/l-1.0mol/l。

所述反应温度范围为100℃-200℃；反应时间为1-6h。

所述酸中和用无机酸为盐酸、硫酸或磷酸。

所述原料为含有亚油酸甘油酯的植物油；或者含亚油酸的混合脂肪酸。

所述含有亚油酸甘油酯的植物油为红花籽油、葵花籽油、玉米油、核桃油、大豆油、菜籽油、花生油、棉籽油、椰子油或葡萄籽油；所述的含亚油酸的混合脂肪酸为从所述植物油得到的脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物。

本发明具有的有益效果是：

采用甲醇等低沸点的醇类化合物为溶剂一步法合成共轭亚油酸。具有原料易得、反应步骤少、后处理简单、溶剂可循环利用、生产成本低，易于产业化的特点。两种最具生理活性的cis-9，trans-11和trans-10，cis-12异构体在总共轭亚油酸的比例达到96％以上，原料中亚油酸的转化率达到97.5％以上，整个工艺过程的共轭亚油酸总产率高达85％以上，适合工业化生产。

具体实施方式

实施例1：

称取红花籽油15.06g，甲醇180g和NaOH 10g置于反应釜中，然后充入氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至160℃，恒温反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃真空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至3，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.08g。GC检测的亚油酸转化率为97.5％，共轭亚油酸产率为85.7％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.6％。

实施例2：

称取葵花籽油14.94g，甲醇180g和NaOH 7.5g置于反应釜中，然后充入氮气排空，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至180℃，恒温反应2h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃真空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入磷酸中和酸化，调节pH值至2，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸13.74g。GC检测的亚油酸转化率为98.0％，共轭亚油酸产率为86.0％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为96.5％。

实施例3：

称取大豆油15.03g，甲醇120g和NaOH 5g。采用与实例1相同的工艺步骤，得到混合脂肪酸13.88g。GC检测的亚油酸转化率为97.6％，共轭亚油酸产率为85.1％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.3％。

实施例4：

称取菜籽油15.25g，甲醇120g和NaOH 5g。采用与实例1相同的工艺步骤，得到混合脂肪酸14.75g。GC检测的亚油酸转化率为97.8％，共轭亚油酸产率为88.2％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为98.5％。

实施例5：

称取亚油酸14.95g，甲醇120g和NaOH 5g。采用与实例1相同的工艺步骤，得到混合脂肪酸14.64g。GC检测的亚油酸转化率为98.0％，共轭亚油酸产率为88.6％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为98.3％

实施例6：

称取玉米油25.07g，甲醇300g和NaOH 25g置于反应釜中，然后充入氮气排空，密闭系统，搅拌器800rpm转速搅拌，快速升温至130℃，恒温反应5h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至2.5，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。正己烷溶液在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸23.06g。GC检测的亚油酸转化率为95.2％，共轭亚油酸产率为82.0％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为93.1％。

实施例7：

称取红花籽油15.03g，甲醇120g和NaOH 10g置于反应釜中，然后充入氮气排空，密闭系统，搅拌器800rpm转速搅拌，快速升温至220℃，恒温反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃水浴旋蒸，回收甲醇溶剂。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至1，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸13.89g。GC检测的亚油酸转化率为95.6％，共轭亚油酸产率为78.1％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例仅为10.3％。

实施例8：

实施例1中催化剂氢氧化钠改为氢氧化钾，称取15.19g红花籽油、73g甲醇和4.4g氢氧化钾。采用与实施例1相同的工艺步骤，得到混合脂肪酸13.74g。GC检测的亚油酸转化率为98.1％，共轭亚油酸产率为84.7％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.7％。

实施例9：

实施例1中催化剂氢氧化钠改为甲醇钠，称取14.89g红花籽油、64g甲醇和8.1g甲醇钠。采用与实施例1相同的工艺步骤，得到混合脂肪酸13.22g。GC检测的亚油酸转化率为97.5％，共轭亚油酸产率为84.8％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为98.0％。

实施例10：

实施例1中，溶剂甲醇改为无水乙醇，采用与实施例1中相同的工艺步骤。得到的混合脂肪酸产品用GC检测，亚油酸转化率为97.6％，共轭亚油酸产率为85.2％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.0％。

实施例11：

实施例1中，溶剂甲醇改为正丙醇，采用与实施例1中相同的工艺步骤。得到的混合脂肪酸产品用GC检测，亚油酸转化率为98.0％，共轭亚油酸产率为85.5％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为98.3％。

实施例12：

实施例1中，溶剂甲醇改为异丙醇，采用与实施例1中相同的工艺步骤。得到的混合脂肪酸产品用GC检测，亚油酸转化率为98.0％，共轭亚油酸产率为84.8％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为96.6％。

实施例13：

实施例1中，溶剂甲醇改为甲醇和丙醇(体积比1∶1)的混合溶剂，采用与实施例1中相同的工艺步骤。得到的混合脂肪酸产品用GC检测，亚油酸转化率为98.3％，共轭亚油酸产率为84.9％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.2％。

实施例14：

称取棉籽油15.16g，甲醇180g和乙醇钠6g置于反应釜中，然后充入氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至180℃，恒温反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃真空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入磷酸中和酸化，调节pH值至2，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.11g。GC检测的亚油酸转化率为96.5％，共轭亚油酸产率为85.4％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.1％。

实施例15：

称取葡萄籽油15.33g，甲醇180g和异丙醇钠7g置于反应釜中，然后充入氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至170℃，恒温反应2.5h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃真空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至1.5，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.43g。GC检测的亚油酸转化率为96.8％，共轭亚油酸产率为84.5％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.3％。

实施例16：

称取核桃油15.00g，甲醇180g和异丙醇钾7g置于反应釜中，然后充入氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至160℃，恒温反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃真空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至2，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.86g。GC检测的亚油酸转化率为97.2％，共轭亚油酸产率为85.0％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.4％。

实施例17：

称取花生油15.67g，甲醇180g和乙醇钾8g置于反应釜中，然后充入氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至165℃，恒温反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃真空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至3，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.72g。GC检测的亚油酸转化率为95.5％，共轭亚油酸产率为83.7％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.9％。

实施例18：

称取椰子油15.66g，甲醇180g和NaOH 10g置于反应釜中，然后充入氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至170℃，恒温反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40℃真空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至2，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5％食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.11g。GC检测的亚油酸转化率为96.6％，共轭亚油酸产率为84.1％，c9，t11-CLA和t10，c12-CLA在总CLA中的比例为97.9％。

Claims

1.一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：以含有亚油酸甘油酯的植物油或含亚油酸的混合脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物为原料，经碱性催化剂催化异构化、蒸发、酸化、萃取和真空干燥得到共轭亚油酸，制备过程如下：

2)反应釜升温，反应1-6h后，冷却至室温；

2.根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：所述的低沸点醇类溶剂为C1-C4直链或支链一元醇及它们的任意组合。

3.根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、异丙醇钠或异丙醇钾。

4.根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：所述碱性催化剂浓度范围为0.5％-8％wt。

5.根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：所述原料的物质的量浓度范围为0.1mol/l-1.0mol/l。

6.根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：所述反应温度范围为100℃-200℃；反应时间为1-6h。

7.根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：所述酸中和用无机酸为盐酸、硫酸或磷酸。

8.根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：所述原料为含有亚油酸甘油酯的植物油；或者含亚油酸的混合脂肪酸。

9.根据权利要求8所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于：所述含有亚油酸甘油酯的植物油为红花籽油、葵花籽油、玉米油、核桃油、大豆油、菜籽油、花生油、棉籽油、椰子油或葡萄籽油；所述的含亚油酸的混合脂肪酸为从所述植物油得到的脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物。