CN102093211A - 脂肪酸正丁酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脂肪酸正丁酯的合成方法，它以脂肪酸和正丁醇为原料，所述脂肪酸与正丁醇的摩尔比可为1∶1.2-2.5，氮气气氛下，采用有机酸催化剂，在80-150℃反应条件下，进行酯化反应3-8小时，然后进行真空蒸馏脱醇，再加入硅酸镁吸附剂处理，过滤后制得脂肪酸正丁酯；所述有机酸催化剂是十二烷基苯磺酸，其加入量为脂肪酸与正丁酯质量和的0.2-1.0％。由于十二烷基苯磺酸(DBSA)是一种来源广泛、具有较强酸性的质子酸催化剂，因此本发明的具有工艺简单、操作方便、污染少、转化率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种脂肪酸正丁酯的合成方法，属有机化学中酯类化合物的合成技术领域。
背景技术
脂肪酸正丁酯的品种很多，用途广泛。硬脂酸正丁酯和油酸正丁酯作为PVC耐寒辅助增剂，广泛应用于PVC透明软板、电缆料、人造革及压延膜；作为内润滑剂广泛应用于PVC片材、板材、管材、管件、异型材及瓶粒料、热收缩膜、扭结膜；作为铝箔滚压及金属抽丝润滑剂和化妆品助剂。月桂酸丁酯作为酒用香精，不仅能够提高产品的质量档次，赋予酒体自然感。而且更加适合现代消费者的口味和消费时尚，增强市场竞争力。棕榈酸正丁酯用于增塑剂和软化剂。
脂肪酸正丁酯传统的合成方法是以硫酸为催化剂，脂肪酸和正丁醇加热回流酯化而得。由于此法反应时间长，副反应多，产品质量差，设备腐蚀严重，生产中产生大量的工艺废水，环境污染严重，已逐步趋于淘汰。工业上常采用对甲苯磺酸等作催化剂，但此类催化剂仍需水洗等过程，生产工艺也较复杂，而且部分催化剂残留在产品中，致使产品在储存过程中质量易发生变化，影响产品稳定性。阳离子交换树脂及固体类酸催化剂解决了设备的腐蚀、合成过程中的废水问题，但是这类催化剂的活性不高，添加量必须较大，反应时间也长，能耗高等缺点比较明显，这类催化剂的来源不如其他几种广泛。
发明内容
针对上述情况，本发明拟解决的问题是提供一种高品质的脂肪酸正丁酯的合成方法，具有工艺简单、绿色环保、操作方便等优点。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种脂肪酸正丁酯的合成方法，它以脂肪酸和正丁醇为原料，所述脂肪酸与正丁醇的摩尔比可为1∶1.2-2.5，氮气气氛下，采用有机酸催化剂，在80-150℃反应条件下，进行酯化反应3-8小时，然后进行真空蒸馏脱醇，再加入硅酸镁吸附剂处理，过滤后制得脂肪酸正丁酯；所述有机酸催化剂是十二烷基苯磺酸，其加入量为脂肪酸与正丁酯质量和的0.2-1.0％。
所述真空蒸馏脱醇的温度为100-150℃，脱醇时间为0.5-2小时，脱醇真空度为≤-0.095Mpa。
所述硅酸镁吸附剂的加入量为脂肪酸与正丁酯质量和的0.1％-2.0％。述脂肪酸是饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸。如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸。
由于十二烷基苯磺酸(DBSA)是一种来源广泛、具有较强酸性的质子酸催化剂，可直接催化酯化反应。另外，它还是一种性能较为优越的表面活性剂，可使酯化反应体系形成反相微乳液系统，增加反应物间的接触机会，从而提高酯化效率和产率。因此本发明与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：
一是所用催化剂十二烷基苯磺酸来源广泛、价格低廉，反应完毕后只需加入硅酸镁吸附剂吸附残余的催化剂，省去了水洗及脱水工序，有利于环境保护。二是利用十二烷基苯磺酸作催化剂合成脂肪酸正丁酯，工艺简单、操作方便、污染少、转化率高，避免了用浓硫酸等强氧化性物质作催化剂使产品副产物多、色泽深的缺陷。三是由本发明合成的脂肪酸正丁酯质量稳定，可广泛用于PVC透明制品及管材，用作树脂加工的内润滑剂；为多种树脂加工时的润滑剂和脱模剂，广泛用于聚氯乙烯透明软质和硬质的挤塑、注塑和压延制品以及聚苯乙烯制品。还可用于金属和织物的润滑剂、防水剂及润滑油、鞋油、化妆品的添加剂、酒精香料。综上所述，本发明脂肪酸正丁酯的合成方法具有工艺简单、绿色环保、操作方便等优点。
具体实施方式
本发明的脂肪酸正丁酯的合成方法，其反应原料与现有技术一致，均为市售的脂肪酸和正丁醇，主要特点是采用了十二烷基苯磺酸，为酯化反应的催化剂，其加入量为脂肪酸与正丁酯质量和的0.2-1.0％。
下面以几个实施例对本发明进行具体说明：
实施例1
在反应釜中依次加入560份硬脂酸，233份正丁醇，(酸醇比为1∶1.5)3.96份(0.5％)的十二烷基苯磺酸，升温至75℃，反应釜中物料完全溶解，通氮气，开搅拌，继续升温至120℃-130℃，在此温度下回流反应。随着反应的进行，不断的将分水器中下层的水分出，上层正丁醇返回反应釜中继续参与反应。在回流状态下反应5小时后，关氮气，开水循环真空泵。在真空度为-0.097Mpa，温度为100℃，脱醇1小时。加入硅酸镁吸附剂7.9份，在真空度为-0.097Mpa，温度100℃，搅拌1小时，降温至70℃。过滤得硬脂酸正丁酯680份，收率为86％，酯含量为98.5％。
实施例2
在反应釜中依次加入560份油酸，252份正丁醇(酸醇比为1∶1.7)4.87份(0.6％)的十二烷基苯磺酸，升温至75℃，反应釜中物料完全溶解，通氮气，开搅拌，继续升温至110℃-120℃，在此温度下回流反应。随着反应的进行，不断的将分水器中下层的水分出，上层正丁醇返回反应釜中继续参与反应。在回流状态下反应6小时后，关氮气，开水循环真空泵。在真空度为-0.098Mpa，温度为130℃，脱醇1.5小时，其脱除的醇可循环利用。加入硅酸镁吸附剂12.2份，在真空度为-0.097Mpa，温度为100℃搅拌1小时，降温至70℃。过滤得油酸正丁酯680份，收率为84％，酯含量为98.3％。
实施例3
在反应釜中依次加入560份棕榈酸，235份正丁醇(酸醇比为1∶1.45)，3.2份(0.4％)的十二烷基苯磺酸，升温至75℃，反应釜中物料完全溶解，通氮气，开搅拌，继续升温至100℃-110℃，在此温度下回流反应。随着反应的进行，不断的将分水器中下层的水分出，上层正丁醇返回反应釜中继续参与反应。在回流状态下反应4小时后，关氮气，开水循环真空泵。在真空度为-0.098Mpa，温度为120℃，脱醇2小时，其脱除的醇可循环利用。加入硅酸镁吸附剂8份，在真空度为-0.097Mpa，温度为100℃搅拌1小时，降温至70℃。过滤得油酸正丁酯680份，收率为85％，酯含量为99.2％。
实施例4
在反应釜中依次加入560份月桂酸，269份正丁醇(酸醇比为1∶1.3)，3.3份(0.4％)的十二烷基苯磺酸，升温至50℃，反应釜中物料完全溶解，通氮气，开搅拌，继续升温至90℃-100℃，在此温度下回流反应。随着反应的进行，不断的将分水器中下层的水分出，上层正丁醇返回反应釜中继续参与反应。在回流状态下反应4小时后，关氮气，开水循环真空泵。在真空度为-0.098Mpa，温度为110℃，脱醇2小时，其脱除的醇可循环利用。加入硅酸镁吸附剂4份，在真空度为-0.097Mpa，温度为100℃搅拌1小时，降温至70℃。过滤得月桂酸正丁酯710份，收率为85％，酯含量为99.3％。
实施例5
在反应釜中依次加入456份肉都寇酸酸，370份正丁醇(酸醇比为1∶2.5)，8.3份(1.0％)的十二烷基苯磺酸，升温至50℃，反应釜中物料完全溶解，通氮气，开搅拌，继续升温至140℃-150℃，在此温度下回流反应。随着反应的进行，不断的将分水器中下层的水分出，上层正丁醇返回反应釜中继续参与反应。在回流状态下反应3小时后，关氮气，开水循环真空泵。在真空度为-0.098Mpa，温度为150℃，脱醇0.5小时，其脱除的醇可循环利用。加入硅酸镁吸附剂16.5份，在真空度为-0.097Mpa，温度为100℃搅拌1小时，降温至70℃。过滤得肉豆蔻酸正丁酯600份，收率为73％，酯含量为99.5％。
实施例6
在反应釜中依次加入560份月桂酸，178份正丁醇(酸醇比为1∶1.2)，1.5份(0.2％)的十二烷基苯磺酸，升温至50℃，反应釜中物料完全溶解，通氮气，开搅拌，继续升温至80℃-90℃，在此温度下回流反应。随着反应的进行，不断的将分水器中下层的水分出，上层正丁醇返回反应釜中继续参与反应。在回流状态下反应8小时后，关氮气，开水循环真空泵。在真空度为-0.098Mpa，温度为100℃，脱醇0.5小时，其脱除的醇可循环利用。加入硅酸镁吸附剂0.7份，在真空度为-0.097Mpa，温度为100℃搅拌1小时，降温至70℃。过滤得月桂酸正丁酯700份，收率为95％，酯含量为99.6％。
Claims (6)
1.一种脂肪酸正丁酯的合成方法，它以脂肪酸和正丁醇为原料，所述脂肪酸与正丁醇的摩尔比可为1∶1.2-2.5，其特征在于在氮气气氛下，采用有机酸催化剂，在80-150℃反应条件下，进行酯化反应3-8小时，然后进行真空蒸馏脱醇，再加入硅酸镁吸附剂处理，过滤后制得脂肪酸正丁酯；所述有机酸催化剂是十二烷基苯磺酸，其加入量为脂肪酸与正丁酯质量和的0.2-1.0％。
2.根据权利要求1所述的脂肪酸正丁酯的合成方法，其特征在于所述真空蒸馏脱醇的温度为100-150℃，脱醇时间为0.5-2小时，脱醇真空度为≤-0.095Mpa。
3.根据权利要求1或2所述的脂肪酸正丁酯的合成方法，其特征在于所述硅酸镁吸附剂的加入量为脂肪酸与正丁酯质量和的0.1％-2.0％。
4.根据权利要求1或2所述的脂肪酸正丁酯的合成方法，其特征在于所述脂肪酸是饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸。
5.根据权利要求4所述的脂肪酸正丁酯的合成方法，其特征在于所述饱和脂肪酸是月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸。
6.根据权利要求4所述的脂肪酸正丁酯的合成方法，其特征在于所述不饱和脂肪酸是油酸。
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