CN102276572B - 一种制备维生素e乙酸酯的方法 - Google Patents

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

一种制备维生素E乙酸酯的方法

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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