CN109651456B - 一种高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法，包括在反应釜内，加入碱性溶剂介质，加入蔗糖粉原料，加入催化剂，开启搅拌混合；反应体系除水除氧后，在反应温度下，慢慢加入油酸甲酯，不断蒸去甲醇等步骤，本发明采用金属有机骨架配合物的ZIF‑67作为催化剂，对于本反应体系具有特别优异的催化酯化效果，特别得到了高单酯含量的产物。本发明还采用了碱性溶剂介质，不仅对蔗糖具有优良的溶解性能，而且对于反应具有显著的促进效果，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。本方法所得产品蔗糖油酸酯单酯含量大于95％，产率大于90％，都远高于传统方法和文献报道。

Description

一种高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法
技术领域
本发明属于有机化学技术领域，具体涉及一种高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法。
背景技术
蔗糖酯(Sucrose Ester)是一类可生物降解，绿色、安全的非离子表面活性剂，可作为食品乳化剂、抗老化剂、润湿与分散剂，广泛应用于食品、药品、日用品等。另有报道，有些蔗糖酯还具有抑菌、杀虫、抗肿瘤等功能。美国FDA已批准蔗糖酯可部分替代脂肪应用于食品工业。
蔗糖油酸酯具有良好的乳化、分散、湿润、去污、起泡、黏度调节、防止老化及防止析晶等作用,现已用于食品乳化剂、水果保鲜剂等。蔗糖酯的合成方法很多,有酯交换法、微乳化法、水溶剂法、熔融法和相溶法等。由于蔗糖不象甘油、山梨糖醇或季戊四醇等多元醇一样具有良好的热稳定性,在100℃左右保持一定时间就会发生焦糖化,温度再高就会进一步脱水、焦化；油酸有双键,不稳定,在空气中放置后即发生氧化作用,生成醛酮等类化合物,高温下会发生氧化聚合反应,所以需要在较温和的条件下反应合成蔗糖油酸酯。相转移催化剂(PTC)是一类能在液(有机相)-液(水相)或液-固反应过程中加速反应进行的催化剂。应用这类催化剂可使化学反应在较温和的条件下发生。然而这类催化剂在脂肪酸及其衍生物的相关研究中应用很少。
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。特别是产物蔗糖油酸酯其中单酯含量偏低，影响产品质量提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法。
本发明是通过以下的技术方案来实现的：
本发明公开了一种高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法，包括以下步骤：
1).在反应釜内，加入碱性溶剂介质，加入蔗糖粉原料，加入催化剂，开启搅拌混合；
2).反应体系除水除氧后，在50-90℃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3-6小时；
3).反应结束后，加入饱和食盐水洗涤，静置分层，70℃减压真空干燥，得到产物蔗糖油酸酯。
作为进一步的改进，本发明所述的碱性溶剂介质为吡啶或哌啶中的一种。
作为进一步的改进，本发明所述的催化剂为沸石咪唑酯骨架配合物ZIF-67。
作为进一步的改进，本发明所述的催化剂用量为所述油酸甲酯质量的0.001-0.01。
作为进一步的改进，本发明所述的油酸甲酯和蔗糖粉原料的投料质量比为1:1.1-1.5。
作为进一步的改进，本发明所述的碱性溶剂介质和蔗糖粉原料的投料质量比为1-2:1。
作为进一步的改进，本发明所述方法制得了产物蔗糖油酸酯，其单酯含量大于95％，产率大于90％。
本发明的有益效果：
ZIF-67是硝酸钴和2-甲基咪唑配位形成的一种金属有机骨架配合物，具有无机分子筛拓扑网络结构、高比表面积、含钴金属位点、配体中氮含量高等特点，其比表面积超过1600平方米/克，平均孔径小于15埃。本申请发现该催化剂对于本反应体系具有特别优异的催化酯化效果，特别得到了高单酯含量的产物。本发明还采用了碱性溶剂介质，不仅对蔗糖具有优良的溶解性能，而且对于反应具有显著的促进效果，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。本方法所得产品蔗糖油酸酯单酯含量大于95％，产率大于90％，都远高于传统方法和文献报道。
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，加入吡啶(752g)，加入蔗糖粉原料(376g，1.1mol)，加入ZIF-67(3g)，开启搅拌混合。
(2)反应体系除水除氧后，在温度50℃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6小时。
(3)反应结束后，加入饱和食盐水洗涤，静置分层。70℃减压真空干燥，得到产物蔗糖油酸酯。其单酯含量为97.5％，产率90.7％。
实施例2
(1)在反应釜内，加入哌啶(513g)，加入蔗糖粉原料(513g，1.5mol)，加入ZIF-67(0.3g)，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3小时。
(3)反应结束后，加入饱和食盐水洗涤，静置分层。70℃减压真空干燥，得到产物蔗糖油酸酯。其单酯含量为95.8％，产率91.8％。
实施例3
(1)在反应釜内，加入吡啶(666g)，加入蔗糖粉原料(444g，1.3mol)，加入ZIF-67(1.0g)，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，加入饱和食盐水洗涤，静置分层。70℃减压真空干燥，得到产物蔗糖油酸酯。其单酯含量为96.1％，产率91.0％。
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 (6)

1.一种高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1).在反应釜内，加入碱性溶剂介质，加入蔗糖粉原料，加入催化剂，开启搅拌混合；
2).反应体系除水除氧后，在50-90℃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3-6小时；
3).反应结束后，加入饱和食盐水洗涤，静置分层，减压真空干燥，得到产物蔗糖油酸酯；
所述的催化剂为沸石咪唑酯骨架配合物ZIF-67。
2.根据权利要求1所述的高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法，其特征在于，所述的碱性溶剂介质为吡啶或哌啶中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法，其特征在于，所述的催化剂用量为所述油酸甲酯质量的0.001-0.01倍。
4.根据权利要求1所述的高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法，其特征在于，所述的油酸甲酯和蔗糖粉原料的投料质量比为1:1.1-1.5。
5.根据权利要求1所述的高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法，其特征在于，所述的碱性溶剂介质和蔗糖粉原料的投料质量比为1-2:1。
6.根据权利要求1或2或5所述的高单酯含量的蔗糖油酸酯制备方法，其特征在于，所述方法制得了产物蔗糖油酸酯，其单酯含量大于95％，产率大于90％。
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