CN109651455B - 一种新的蔗糖油酸酯合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新的蔗糖油酸酯合成方法，包括在反应釜内，加入离子液体作为催化剂和溶剂，加入蔗糖粉原料，开启搅拌混合；反应体系除水除氧后，在40‑90℃反应温度下，慢慢加入油酸甲酯，同时开始不断蒸去甲醇等步骤。本发明采用的离子液体[Bmim]OH和离子液体[Bmim]Im对于本体系具有特殊的催化效果，能大大增强蔗糖油酸酯反应的选择性和转化率，提高了反应速率和反应的选择性，降低了反应温度。同时体系中不发生蔗糖的焦化等副反应，提高反应的选择性和收率，并提高了产品的纯度，获得了高单酯含量的产品。本发明中油酸乙酯的加入是慢慢后续加入反应体系的，可以减少反应物浓度，降低二酯生成概率。

Description

一种新的蔗糖油酸酯合成方法
技术领域
本发明属于有机化学技术领域，具体地说，涉及一种新的蔗糖油酸酯合成方法。
背景技术
脂肪酸蔗糖酯、蔗糖酯，简称SE(SUGAR ESTERS)。一种非离子表面活性剂，由蔗糖和脂肪酸经酯化反应生成的单质或混合物。因蔗糖含有8个—OH基，因此经酯化，从单酯到八酯的各种产物均可生成。可细分为单脂肪酸酯、双脂肪酸酯和三脂肪酸酯。以蔗糖的—OH基为亲水基，脂肪酸的碳链部分为亲油基，常用硬脂酸、油酸、棕榈酸等高级脂肪酸(产品为粉末状)，也用醋酸、异丁酸等低级脂肪酸(产品为粘稠树脂状)。它以其无毒、易生物降解及良好的表面性能,广泛用于食品、医药、日化、生物工程的酶制剂、石油开采、纺织及农牧业等行业。
目前工业上蔗糖酯主要以蔗糖与脂肪酸为主要原料，通过化学法合成。该方法需要高温、高压等条件，催化反应选择性差，产品颜色深，并伴有多种副产物的生成，不符合环境友好生产的要求。蔗糖酯的合成常用的有溶剂法、无溶剂法和微生物法。目前合成蔗糖酯的溶剂除DMF(二甲基甲酰胺)外,常用的溶剂还有DMSO(二甲亚砜)、二甲苯、丙二醇和水等。无溶剂法即不使用任何溶剂,直接用蔗糖、脂肪酸甲酯和钠皂进行酯交换反应。无溶剂法又分为熔融法、相溶法和非均相法。随着生物工程技术的发展,人们发现微生物如根霉、肠杆菌、曲霉、假单胞菌、色杆菌、念珠菌、粘液菌和青霉属的脂肪酶,可以催化蔗糖和脂肪酸反应生成蔗糖酯。
现有的蔗糖油酸酯制备方法，或多或少存在缺陷，或是产品收率太低，或是产品纯度太低。现有的技术路线在环境友好性和成本方面都需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种新的蔗糖油酸酯合成方法。
本发明是通过以下的技术方案来实现的：
本发明公开了一种新的蔗糖油酸酯合成方法，包括以下步骤：
1).在反应釜内，加入离子液体作为催化剂和溶剂，加入蔗糖粉原料，开启搅拌混合；
2).反应体系除水除氧后，在40-90℃反应温度下，慢慢加入油酸甲酯，同时开始不断蒸去甲醇，促进反应进行，反应时间为2-5小时；
3).反应结束后，加入正己烷萃取产品，搅拌10分钟后，停止搅拌，静置分层，上层萃取液层，下层离子液体层，萃取液层收集后，真空除去溶剂，得到产品蔗糖油酸酯。
作为进一步的改进，本发明所述的离子液体为离子液体[Bmim]OH或离子液体[Bmim]Im中的一种。
作为进一步的改进，本发明所述的油酸甲酯和蔗糖粉原料投料的质量比为1:1.1-1.5。
作为进一步的改进，本发明所述的离子液体和蔗糖分原料投料的质量比为1-2:1。
作为进一步的改进，本发明所述方法制得了高纯度蔗糖油酸酯，其单酯含量大于90％，产率大于90％。
本发明的有益效果：
离子液体[Bmim]OH为氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑；离子液体[Bmim]Im为1-丁基-3-甲基咪唑咪唑盐。这两个离子液体，我们在本发明中发现，采用它们可以作为碱性催化剂和溶剂，对于本体系具有特殊的催化效果，能大大增强蔗糖油酸酯反应的选择性和转化率，提高了反应速率和反应的选择性，降低了反应温度。同时体系中不发生蔗糖的焦化等副反应，提高反应的选择性和收率，并提高了产品的纯度，获得了高单酯含量的产品。这种新型催化反应方法的应用是本发明得以实现高纯度产品制备的核心和关键技术。
此外，本发明中油酸乙酯的加入是慢慢后续加入反应体系的，可以减少反应物浓度，降低二酯生成概率。本方法所得产品单酯含量大于90％，产率大于90％，都远高于传统方法和文献报道。同时采用的离子液体可以重复使用，大大降低了成本。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明：
实施例1
(1)在反应釜内，加入离子液体[Bmim]Im(752g)为催化剂和溶剂，加入蔗糖粉原料(376g，1.1mol)，开启搅拌混合。
(2)反应体系除水除氧后，在温度40℃反应温度下，慢慢加入油酸甲酯(300g,1mol)，同时开始不断蒸去甲醇，促进反应进行。反应时间为5小时。
(3)反应结束后，加入正己烷萃取产品，搅拌10分钟后，停止搅拌，静置分层。上层萃取液层，下层离子液体层。萃取液层收集后，真空除去溶剂，得到产品蔗糖油酸酯，其单酯含量为91.5％，产率92.7％。
实施例2
(1)在反应釜内，加入离子液体[Bmim]OH(513g)为催化剂和溶剂，加入蔗糖粉原料(513g，1.5mol)，开启搅拌混合。
(2)反应体系除水除氧后，在温度90℃反应温度下，慢慢加入油酸甲酯(300g,1mol)，同时开始不断蒸去甲醇，促进反应进行。反应时间为2小时。
(3)反应结束后，加入正己烷萃取产品，搅拌10分钟后，停止搅拌，静置分层。上层萃取液层，下层离子液体层。萃取液层收集后，真空除去溶剂，得到产品蔗糖油酸酯，其单酯含量为90.8％，产率90.2％。
实施例3
(1)在反应釜内，加入离子液体[Bmim]OH(666g)为催化剂和溶剂，加入蔗糖粉原料(444g，1.3mol)，开启搅拌混合。
(2)反应体系除水除氧后，在温度70℃反应温度下，慢慢加入油酸甲酯(300g,1mol)，同时开始不断蒸去甲醇，促进反应进行。反应时间为4小时。
(3)反应结束后，加入正己烷萃取产品，搅拌10分钟后，停止搅拌，静置分层。上层萃取液层，下层离子液体层。萃取液层收集后，真空除去溶剂，得到产品蔗糖油酸酯，其单酯含量为95.8％，产率95.2％。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种新的蔗糖油酸酯合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1).在反应釜内，加入离子液体作为催化剂和溶剂，加入蔗糖粉原料，开启搅拌混合；
2).反应体系除水除氧后，在40-90℃反应温度下，慢慢加入油酸甲酯，同时开始不断蒸去甲醇，促进反应进行，反应时间为2-5小时；
3).反应结束后，加入正己烷萃取产品，搅拌10分钟后，停止搅拌，静置分层，上层萃取液层，下层离子液体层，萃取液层收集后，真空除去溶剂，得到产品蔗糖油酸酯；
所述的离子液体为离子液体[Bmim]OH或离子液体[Bmim]Im中的一种；
所述的油酸甲酯和蔗糖粉原料投料的质量比为1:1.1-1.5；
所述的离子液体和蔗糖粉 原料投料的质量比为1-2:1。
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