CN101914016A

CN101914016A - 一种单硬脂酸甘油酯的快速制备方法

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Publication number: CN101914016A
Application number: CN2010102548050A
Authority: CN
Inventors: 赫庆鹏; 李永新; 江健
Original assignee: Liaocheng University
Current assignee: Liaocheng University
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2030-08-17
Also published as: CN101914016B

Abstract

本发明公开了一种单硬脂酸甘油酯的快速制备方法，该种方法将甘油、对甲基苯磺酸铜、硬脂酸、无水硫酸钠、丙酮置于反应器中，将反应器置于微波辐射加热装置中微波加热制得，微波辐射功率为220～400W，加热反应时间4～5min。本发明方法采用微波辐射无溶剂联用有机合成技术，反应速度快、反应过程简单，得到的产品纯度高，后处理简单。

Description

一种单硬脂酸甘油酯的快速制备方法

技术领域

本发明涉及一种醇系非离子表面活性剂的制备方法，具体说是涉及单硬脂酸甘油酯的快速制备方法，属于化学助剂技术领域。

背景技术

随着人们环保意识的日益加强，表面活性剂环境安全问题越来越受到重视，如关于表面活性剂是否对环境安全造成危害的讨论、表面活性剂的生态学及毒性评估等。同时，还有许多人担心随着品种繁多的日化用品不断成为人们的生活必需品，如牙膏、皂类、餐具洗涤剂、洗衣粉(剂)及各类化妆品等，每个人每天都会或多或少地摄入一定量的表面活性剂。因此，对人体低毒无毒的、可生物降解的环保型绿色表面活性剂研制和开发的呼声越来越高。而单硬脂酸甘油酯就是一种重要的多元醇型非离子型表面活性剂。

单硬脂酸甘油酯是一种重要的多元醇型非离子型表面活性剂，结构由憎水基-OCOR和亲水基-OH构成，具有乳化、分散、增溶、润湿等优良性能，广泛应用于食品、日化、医药、塑料等行业。目前工业上是将甘油与硬脂酸直接酯化得到混甘酯(单甘酯的含量一般在30％～45％)，混甘酯中只有单甘酯具有较好的乳化性能。因此工业上一般采用分子蒸馏技术提纯得到高纯度单甘酯(＞90％)。分子蒸馏工艺对高真空高温技术要求极高，产物成本较高。另外也有采用基团保护法合成单硬脂酸甘油酯，反应过程中无二酯、三酯生成，所得单甘酯的纯度较高，但是制备过程较为繁琐，后处理较为复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，而提供一种单硬脂酸甘油酯的快速制备方法，该种方法采用微波辐射无溶剂联用有机合成技术，反应速度快、反应过程简单，得到的产品纯度高。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

单硬脂酸甘油酯是一种无毒、无污染的醇系非离子表面活性剂，

其分子结构为

这种产品可以从酸值、酯含量、熔点技术指标来进行衡量。

一种单硬脂酸甘油酯的快速制备方法，步骤如下：

将甘油、对甲基苯磺酸铜、硬脂酸、无水硫酸钠、丙酮置于反应器中，将反应器置于微波辐射加热装置中，安装好反应装置，设定微波辐射功率为220～400W，加热反应时间4～5min；反应完毕后，冷却，经洗涤、干燥得产品。

所述的甘油、丙酮、硬脂酸、对甲基苯磺酸铜、无水硫酸钠的摩尔比为1.05～1.2∶1.5～2.0∶0.9～1∶0.05～0.1∶0.15～0.25。

所述的微波辐射加热装置为微波有机合成仪或微波炉。

本发明的特点为：

(1)原料配比的选择

本发明是以甘油为原料，在无溶剂条件下首先与丙酮进行取代反应，然后再与硬脂酸进行酯化反应。为提高反应收率，原料配比至关重要，如果采用甘油过量，以使反应朝正方向进行，如果甘油过量多，对产品的后处理带来很多困难。经反复试验，以甘油、丙酮、硬脂酸、对甲基苯磺酸铜、无水硫酸钠的摩尔比为1.05～1.2∶1.5～2.0∶0.9～1∶0.05～0.1∶0.15～0.25为宜，反应生成的H₂O由无水硫酸钠吸收。

(2)反应条件的研究

单硬脂酸甘油酯产品白色。但常温下需要反应10小时以上，且转化率仅在85％以下。为了提高反应速度，缩短反应时间，我们采用微波辐射无溶剂的方法以期缩短反应时间，并能达到较高的转化率。实验证明采用微波辐射无溶剂联用有机合成技术反应，在辐射功率300W，辐射时间4min，收率可达94％。另外，与传统加热反应相比，微波辐射下的有机合成具有反副反应少、产品易纯化等优点，还可以节约能源，实现原子经济性合成和生态友好绿色合成。常规的有机反应溶剂用量一般为原料用量的50-100倍，而微波辐射-无溶剂有机合成新技术联用避免了大量毒害性和挥发性有机化合物的使用，不仅减少了污染，简化了反应操作和后处理过程，缩短了反应时间，降低了生产成本。

(3)得到的产品是一种无磷环保非离子型的表面活性剂、它既有亲水又有亲油基因，具有润湿、乳化、起泡等多种功能，具有温和、安全、无刺激等作用，具有分散、润湿、渗透、增溶、抗静电性能，在酸碱性溶液中稳定，复配性能强，与其它外加剂复配性能优越；可广泛地用于食物的乳化剂和添加剂，也可用于化妆品及医药膏剂，工业丝油剂的乳化剂和纺织品的润滑剂，在其他方面可作为消泡剂、分散剂、增稠剂、湿润剂等。

附图说明

图1为本发明的工艺流程方框图；

图2为合成实验装置图；

其中：1、圆底烧瓶，2、微波转换头，3、三口管，4、导气管，5、回流冷凝管，6、液封，7、水，8、恒液滴液漏斗

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

将计量后的11mmol甘油、20mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率92％。该产品熔点为62-63℃。

实施例2：

将计量后的10.5mmol甘油、20mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率89％。该产品熔点为62-63℃。

实施例3：

将计量后的12mmol甘油、20mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率91％。该产品熔点为62-63℃。

实施例4：

将计量后的11mmol甘油、15mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率87％。该产品熔点为62-63℃。

实施例5：

将计量后的11mmol甘油、20mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率94％。该产品熔点为该产品熔点为62-63℃。

实施例6：

将计量后的11mmol甘油、18mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率92％。该产品熔点为62-63℃。

实施例7：

将计量后的11mmol甘油、20mmol丙酮、10mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率88％。该产品熔点为62-63℃。

实施例8：

将计量后的11mmol甘油、20mmol丙酮、10mmol硬脂酸、0.80mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率88％。该产品熔点为62-63℃。

实施例9：

将计量后的11mmol甘油、20mmol丙酮、10mmol硬脂酸、1.00mmol对甲基苯磺酸铜、2mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率88％。该产品熔点为62-63℃。

实施例10：

将计量后的11mmol甘油、20mmol丙酮、10mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、1.5mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率85％。该产品熔点为62-63℃。

实施例11：

将计量后的11mmol甘油、20mmol丙酮、10mmol硬脂酸、0.5mmol对甲基苯磺酸铜、2.5mmol无水硫酸钠依次投入到50ml圆底烧瓶中；将烧瓶置于微波辐射加热装置中，设定微波辐射功率为300W、时间4min，开始反应，反应完毕后，冷却至室温，静止，用2mol/L的盐酸水解至中性，使用蒸馏水洗涤三次(每次10ml)。干燥。产品转化率89％。该产品熔点为62-63℃。

上述实施例1-11反应结束后，使用折光仪测定产品的折光率根据折光率判断酯化程度是否良好；发现以甘油、丙酮、硬脂酸、对甲基苯磺酸铜、无水硫酸钠的摩尔比为1.05～1.2∶1.5～2.0∶0.9～1∶0.05～0.1∶0.15～0.25为宜范围内，微波辐射功率为300W，反应时间为4min时，收率较高，测得产品的酸值为1.053mg.KOH/g，此酸值在10mg.KOH/g以下，该反应的转化率在94％以上，达到了预期目标。

所得单硬脂酸甘油酯产品的考核指标如下：

外观：白色固体

酸值(mgKOH/g)≤10

酯含量(％)≥94

熔点(℃)62-63

所得产品的核磁数据如下：

月桂醇聚氧乙烯醚乙酸酯的核磁数据：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)，δ＝4.56(b，1H)，4.29(b，1H)，4.24-3.59(m，6H)，2.68-2.51(m，2H)，\1.78-1.35(m，30H)，0.89-0.86(m，3H).

¹³C NMR(400MHz，CDCl₃)，δ＝174.10，72.84，67.34，66.86，33.18，31.85，29.76，29.43，25.68，21.56，14.32.

红外分析如下：IR(υ/cm^-1)：3258，2942，2930，2824，1725，1389，1125，1067，1042，715。从核磁共振数据可以看出：化学位移在4.56ppm，4.29ppm有两个氢，是-OH上的氢，说明甘油的一个羟基与硬脂酸发生反应。另外从红外数据上也可以说明这一点，在1725cm^-1有很强的吸收峰，说明酯基的存在，从其他吸收峰也可以说明这一点。

Claims

1.一种单硬脂酸甘油酯的快速制备方法，其特征是，步骤如下：将甘油、对甲基苯磺酸铜、硬脂酸、无水硫酸钠、丙酮置于反应器中，将反应器置于微波辐射加热装置中，反应物在微波辐射加热下反应；反应完毕后，冷却，经洗涤、干燥得到产品。

2.按照权利要求1所述的单硬脂酸甘油酯的快速制备方法，其特征是，所述的甘油、丙酮、硬脂酸、对甲基苯磺酸铜、无水硫酸钠的摩尔比为1.05～1.2∶1.5～2.0∶0.9～1∶0.05～0.1∶0.15～0.25。

3.按照权利要求1所述的单硬脂酸甘油酯的快速制备方法，其特征是，所述的微波辐射加热下反应，微波辐射功率为220～400W，加热反应时间4～5min。