CN102276572B - 一种制备维生素e乙酸酯的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备维生素E乙酸酯的方法,该方法的原料为三甲基氢醌和异植物醇,本发明的缩合催化剂采用浓硫酸和五水硫酸铜、或者浓硫酸和硫酸锌,酯化剂选用无水乙酸钠、硼氢化钠和乙酸酐。其步骤是先用浓硫酸与乙酸乙酯配制成反应溶剂,然后依三甲基氢醌、五水硫酸铜或硫酸锌、异植物醇的加入顺序,来通过缩合反应制备粗品维生素E,接着再进行酯化。本发明是一种能够降低对设备的腐蚀、产品无毒副作用、纯度较高,且废水处理的费用较低、其总成本也较低的制备维生素E乙酸酯的方法。
Description
技术领域
本发明涉及维生素E乙酸酯的制备方法。
背景技术
维生素E又名生育酚,具有抗氧化的作用,它对人体的生殖功能、脂质代谢都有重要影响,维生素E缺乏将引起相关疾病。由于仅靠天然维生素E远不能满足需要,故有相当一部分通过人工合成;且在绝大多数情况下还要将其酯化,以制成更稳定、抗氧化性更强的维生素E乙酸酯(也称乙酸酯维生素E)。现有的人工合成方法是,在缩合剂的催化作用下,让三甲基氢醌(C9H12O2)和异植物醇(C20H40O)进行缩合反应,以得维生素E粗品;然后将其酯化以制得维生素E乙酸酯。现有技术中让三甲基氢醌和异植物醇进行缩合的催化剂很多,例如,有在路易斯酸(如氯化锌)的存在条件下,选用了卤代酸或者多聚磷酸等为催化剂的;有用ZnCl2/HCl或者BF3/HCl作为催化剂的;也有选用离子交换剂作为催化剂的。然而,在上述这些催化剂均存在有各种不同缺陷,例如,氯化锌(ZnCl2)、HCl(盐酸)中的氯离子对反应装置有严重腐蚀性;在使用BF3(三氟化硼)时,又将给最终产品增加毒副作用;使用离子交换剂时,产品的纯度不足;另外,当氯离子存在时,还增加了对含氯离子废水处理的费用。
发明内容
本发明的目的是,提供一种能够降低对设备的腐蚀、产品无毒副作用、纯度较高,且废水处理的费用较低的制备维生素E乙酸酯的方法。
实现所述目的之技术方案是这样一种制备维生素E乙酸酯的方法,它与现有技术相同的方面是,该方法是以三甲基氢醌和异植物醇为原料,以进行缩合反应的方法,其改进之处是,所述缩合反应的催化剂为浓硫酸和五水硫酸铜、或者浓硫酸和硫酸锌,其步骤如下:
(1)在0℃及搅拌状态下,将浓硫酸缓慢加入乙酸乙酯中,并充分混合以制得反应溶剂;其中,乙酸乙酯纯度为99.5%,浓硫酸与乙酸乙酯的容积比为0.3~0.7∶20;
(2)先将三甲基氢醌溶解于步骤(1)所得反应溶剂中,然后将五水硫酸铜或硫酸锌溶解于该反应溶剂中;其中,每L反应溶剂中溶解三甲基氢醌的量为50 g,五水硫酸铜或硫酸锌与三甲基氢醌的质量比为0.03~0.07∶1;
(3)在搅拌状态下,将异植物醇缓慢均匀地加入步骤(2)所得溶液中,添加时间为1~2h;其中,原料三甲基氢醌与异植物醇的质量比为1∶2~3;
(4)异植物醇加完后,从0℃开始,升高温度至40~70℃,以让三甲基氢醌和异植物醇进行缩合反应,时间为3~5h;
(5)在步骤(4)之后,首先降温到常温状态,接着减压蒸馏,以回收乙酸乙酯;然后石油醚提取,将石油醚相进行减压蒸馏,回收石油醚,得到含游离维生素E粗品的溶液;
(6)将含游离维生素E粗品的溶液从常温开始,升至90℃,并向该溶液中依次加入无水乙酸钠、硼氢化钠和乙酸酐,接着将温度升高至110~130℃并在保温状态下搅拌,反应时间为2~4h,以得含维生素E乙酸酯的混合液;其中,三种组份的加入量,以步骤(2)所用的三甲基氢醌为基准,每g三甲基氢醌加无水乙酸钠0.005~0.02g,加硼氢化钠0.1~0.2g,加乙酸酐2~3g;
从上述步骤(1)到步骤(6),均在氮气保护状态下进行;
(7)将步骤(6)所得的混合液进行分离、提纯,得到维生素E乙酸酯。
从方案中可以看出,本发明所用缩合催化剂中,已经不存在对生产设备腐蚀严重的氯离子了,在浓硫酸和五水硫酸铜、或者浓硫酸和硫酸锌中均只存在对设备腐蚀程度较低的硫酸根离子;显然,也未选用会带来较大毒副作用物质(如BF3)。因此,本发明方法具备能够降低对设备的腐蚀,所制得产品也无毒副作用之优点。由于选用的五水硫酸铜或硫酸锌与现有技术所选用的氯化锌相比,在分离提纯产品中更易于除去,故,分离过程也相对简单,产品的纯度也得到了提高;同时,由于避免了氯离子的引入,也就自然降低了处理废水的费用。从方案中还可以看出,本发明所用缩合剂的用量很少,也降低了成本。简言之,同现有技术相比较,本发明是一种能够降低对设备的腐蚀、产品无毒副作用、纯度较高,且废水处理的费用较低、其总成本也较低的制备维生素E乙酸酯的方法。验证表明,维生素E乙酸酯的产率也较高。
下面结合了附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1——本发明流程图。
具体实施方式
一种制备维生素E乙酸酯的方法,该方法是以三甲基氢醌和异植物醇为原料,以进行缩合反应的方法,在本发明中(参考图1),所述缩合反应的催化剂为浓硫酸(H2SO4)和五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)、或者浓硫酸和硫酸锌(ZnSO4),其步骤如下:
(1)在0℃及搅拌状态下,将浓硫酸缓慢加入乙酸乙酯(CH3COOCH2CH3)中,并充分混合以制得反应溶剂;其中,乙酸乙酯纯度为99.5%,浓硫酸与乙酸乙酯的容积比为0.3~0.7∶20;
本领域技术人员清楚,浓硫酸的浓度为18.4mol/L(或质量浓度98%)。在本步骤(1)中,将浓硫酸先与溶剂乙酸乙酯充分混合,且是在0℃及搅拌下缓慢加入浓硫酸的,这样能够减少浓硫酸引起的局部碳化的现象,从而保证产品的色度。故,所述“缓慢”的速率或加完浓硫酸的时间,应当以满足实际产品的色度要求为准。
(2)先将三甲基氢醌溶解于步骤(1)所得反应溶剂中,然后将五水硫酸铜或硫酸锌溶解于该反应溶剂中;其中,每L反应溶剂中溶解三甲基氢醌的量为50 g,五水硫酸铜或硫酸锌与三甲基氢醌的质量比为0.03~0.07∶1;
(3)在搅拌状态下,将异植物醇缓慢均匀地加入步骤(2)所得溶液中,添加时间为1~2h;其中,原料三甲基氢醌与异植物醇的质量比为1∶2~3;
(4)异植物醇加完后,从0℃开始,升高温度至40~70℃,以让三甲基氢醌和异植物醇进行缩合反应,时间为3~5h(本领域技术人员清楚,在升温过程中,应当保证反应正常进行、并取得最佳效果。例如,要避免升温过快而导致的副产物生成和/或局部温度升高而引起产品碳化严重等——下同。本步骤的升温速度在10℃/min左右为宜);
(5)在步骤(4)之后,首先降温到常温状态,接着减压蒸馏,以回收乙酸乙酯;然后石油醚提取,将石油醚相进行减压蒸馏,回收石油醚,得到含游离维生素E粗品的溶液;
(6)将含游离维生素E粗品的溶液从常温开始,升至90℃(升温速度在10℃/min左右),并向该溶液中依次加入无水乙酸钠(CH3COONa)、硼氢化钠(NaBH4)和乙酸酐[(CH3CO)2O],接着将温度升高至110~130℃(升温速度在5℃/min左右)并在保温状态下搅拌,反应时间为2~4h,以得含维生素E乙酸酯的混合液;其中,三种组份的加入量,以步骤(2)所用的三甲基氢醌为基准,每g三甲基氢醌加无水乙酸钠0.005~0.02g,加硼氢化钠0.1~0.2g,加乙酸酐2~3g;
从上述步骤(1)到步骤(6),均在氮气保护状态下进行;
(7)将步骤(6)所得的混合液进行分离、提纯,得到维生素E乙酸酯。
上述步骤(5)所说“石油醚提取”和步骤(7)所说的“分离、提纯”过程,是本领域技术人员熟知的方法。为帮助水平比本领域技术人员低一些的技术人员也能够实现本发明,再将步骤(5)和步骤(7)作较详细披露。
步骤(5)所说“石油醚提取”,按照如下步骤进行:
(5-1)在回收过乙酸乙酯后的溶液中加入石油醚,将它们充分混合后静置、分层;然后将其下层作为弃除的待处理废液(本领域技术人员熟知,加入石油醚目的为提取生育酚,因此石油醚的加入方法为,加入石油醚后分液,下层溶液再加入石油醚提取,然后将上层石油醚相合并,重复以上操作,直到上层石油醚相澄清为止,本步骤中石油醚的加入量,以1g三甲基氢醌加入16mL石油醚为宜,同时应注意分次提取);
(5-2)在上层的石油醚相中加入水与甲醇的容积比为1∶3的甲醇溶液洗涤,然后静置、分层,并将下层甲醇洗涤液收集起来以待回收甲醇(通常通过减压蒸馏方式来回收甲醇);
(5-3)在所得的上层石油醚相加入石灰水洗涤,直至洗出液pH=7后静置、分层;下层洗涤液作为废水待处理;
(5-4)将所得的上层石油醚相进行减压蒸馏,在回收石油醚的同时,得含游离维生素E粗品的溶液。
步骤(7)所述的“分离、提纯”按照如下步骤进行:
(7-1)将步骤(6)所得混合液进行减压蒸馏,以回收乙酸酐,剩余的混合液进行下一步洗涤;
(7-2)对回收了乙酸酐后的混合液的洗涤过程如下,向该混合液中加入石油醚,将它们充分混合后静置、分层,然后将其下层作为弃除的待处理废液[此处石油醚目的为提取生育酚乙酸酯,本领域技术人员熟知,与步骤(5-1)操作模式相同,此时石油醚的加入量为1g三甲基氢醌加入的石油醚量为18mL为宜];
(7-3)在上层的石油醚相中加入水与甲醇的容积比为1∶3的甲醇溶液洗涤,然后静置、分层,并将下层甲醇洗涤液收集起来以待回收甲醇(通常也是通过减压蒸馏方式来回收甲醇);
(7-4)在所得的上层石油醚相加入石灰水洗涤,直至洗出液pH=7后静置、分层;下层洗涤液作为废水待处理;
(7-5)将所得的上层石油醚相进行减压蒸馏,在回收石油醚的同时,得维生素E乙酸酯。
本领域人员熟知,无水乙酸钠和硼氢化钠不溶于有机溶剂中,它们在反应过程中,伴随水的生成,会进入水相,在石油醚洗涤过程中,被分入下相,进入废液。
本发明通过了实验室的试验验证。验证结果分别见“催化剂为浓硫酸和五水硫酸铜的验证表”和“催化剂为浓硫酸和硫酸锌的验证表”。
两个验证表中,各例的溶剂乙酸乙酯均取50mL,其余原料、化学药品均以乙酸乙酯的用量为参照,按照前述具体实施方式各步骤的配比选取。其中,三甲基氢醌的用量,因是已经由“每L反应溶剂中溶解三甲基氢醌的量为50 g”惟一确定了,故在两个表中均省略。
各例试验结束后,用气相色谱仪(型号为GC1100)检测生成的维生素E乙酸酯,并根据原料三甲基氢醌和异植物醇的用量计算维生素E乙酸酯的产率;纯度则根据维生素E乙酸酯的检出量与实际得到维生素E乙酸酯的产量,相比较后计算出来的。
催化剂为浓硫酸和五水硫酸铜的验证表:
催化剂为浓硫酸和硫酸锌的验证表:
从验证表中可以看出,本发明方法除因避免了氯离子的引入等原因,而带来了降低对设备的腐蚀、产品无毒副作用、纯度较高,且废水处理的费用较低、其总成本较低的优点之外,其产率也相对较高。其中,五水硫酸铜/浓H2SO4催化体系维生素E乙酸酯的平均产率为85.92%,平均纯度为83.4%,最佳情况下维生素E乙酸酯的产率可达90.3%,纯度为90.4%,硫酸锌/浓H2SO4催化体系维生素E乙酸酯的平均产率为84.62%,平均纯度为81.3%,最佳情况下维生素E乙酸酯的产率可达88.7%,纯度为82.4%。
Claims (1)
1.一种制备维生素E乙酸酯的方法,该方法是以三甲基氢醌和异植物醇为原料,以进行缩合反应的方法,其特征在于,所述缩合反应的催化剂为浓硫酸和五水硫酸铜、或者浓硫酸和硫酸锌,其步骤如下:
(1)在0℃及搅拌状态下,将浓硫酸缓慢加入乙酸乙酯中,并充分混合以制得反应溶剂;其中,乙酸乙酯纯度为99.5%,浓硫酸与乙酸乙酯的体积比为0.3~0.7∶20;
(2)先将所述三甲基氢醌溶解于步骤(1)所得反应溶剂中,然后将所述五水硫酸铜或硫酸锌溶解于该反应溶剂中;其中,每L反应溶剂中溶解所述三甲基氢醌的量为50 g,五水硫酸铜或硫酸锌与三甲基氢醌的质量比为0.03~0.07∶1;
(3)在搅拌状态下,将所述异植物醇缓慢均匀地加入步骤(2)所得溶液中,添加时间为1~2h;其中,原料三甲基氢醌与异植物醇的质量比为1∶2~3;
(4)所述异植物醇加完后,从0℃开始,升高温度至40~70℃,以让三甲基氢醌和异植物醇进行缩合反应,反应时间为3~5h;
(5)在步骤(4)之后,首先降温到常温状态,然后减压蒸馏,蒸出乙酸乙酯;然后石油醚提取,将石油醚相进行减压蒸馏,得到含游离维生素E粗品的溶液;
(6)将含游离维生素E粗品的溶液从常温开始,升至90℃,并向该溶液中依次加入无水乙酸钠、硼氢化钠和乙酸酐,接着将温度升高至110~130℃并在保温状态下搅拌,反应时间为2~4h,以得含维生素E乙酸酯的混合液;其中,三种组份的加入量,以步骤(2)所用的三甲基氢醌为基准,每g三甲基氢醌加无水乙酸钠0.005~0.02g,加硼氢化钠0.1~0.2g,加乙酸酐2~3g;
从上述步骤(1)到步骤(6),均在氮气保护状态下进行;
(7)将步骤(6)所得的所述混合液进行分离、提纯,得到维生素E乙酸酯。
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