CN1227212C - 一种制备脂肪族酯的方法及其在制药、化妆品或食品工业中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备脂肪族酯的方法，其特征在于它包括将至少一种脂肪物质与至少一种醇化合物在至少一种固体催化剂存在的条件下进行酯化反应，其中所述醇化合物选自甾醇，甾烷醇，4-甲基甾醇和它们的氢化同系物，三萜烯醇和它们的氢化同系物，以及这些物质的混合物，所述固体催化剂选自镧系元素氧化物以及这些氧化物的混合物。所述方法可以得到尤其适用于制药领域，特别是皮肤病用药物，化妆品和特殊食品生产领域(功能性食品，医疗食品以及减肥食品)的产物。

Description

一种制备脂肪族酯的方法及其在制药、化妆品或食品工业中的应用
本发明涉及一种由脂肪物质与醇制备酯的新方法，其中该醇选自甾醇，甾烷醇，4-甲基甾醇和它们的氢化同系物，三萜烯醇和它们的氢化同系物，以及这些物质的混合物，这种酯预计将特别用于制药应用，尤其是皮肤病学应用，以及化妆品或食品应用。
植物甾醇(属于植物激素类)和必需脂肪酸是具有高度生物活性的化合物，因此它们在制药，化妆品和人类饮食领域有很高的利用价值。
植物甾醇是萜类化合物，它组成植物不皂化物的主要部分，它的一个例子是β-谷甾醇。从50年代起，已知植物甾醇，特别是它们的血胆甾醇过低作用(Ling&Jones(1995)，生命科学，57卷，3期，195-206页)。这种作用的假设机理如下：植物甾醇通过与血胆甾醇竞争在肠道中胆汁盐的胶粒中的溶解，从而降低血胆甾醇。另外，甾醇导致降低血胆甾醇(LDL)，并微量升高内源性胆甾醇的合成与排泄。
类似的，从营养水平角度说，多元不饱和脂肪酸(PUFAs)起着必要作用。例如，由于人体不能合成亚油酸，所以它是人体必需化合物(Delplanque等人(1999)，Oléagineux Corps Gras Lipides〔OleaginousLipid Fatty Substances〕，1卷，86-93页)。事实上，它是人体必需的脂肪酸n-6或ω-6 PUFAs代谢系列的起始物质。该系列酸特别包括二十碳四烯酸(C20：4)，它是化学介体如二十碳酸合成的基础，它控制人体多种机能，尤其是血小板凝集，肾功能和免疫反应。在这些必需脂肪酸中，仍需注意二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，它们具有预防心血管疾病和某些癌症的作用。
最后，从化妆品(dermocosmetic)角度说，甾醇和必需脂肪酸也是必需化合物。甾醇除了具有镇痛和修复作用外，已知还具有消炎和消红斑的作用。(Wachter，Salka，Magnet，Cosmetics&Toiletries，(1995)，110卷，72-80页)。而且，通过限制经表皮的水份损失，一元和多元不饱和脂肪酸具有保湿和营养功效。最后，甾醇和PUFAs对皮肤表皮屏障脂质的合成也有重要作用。
为了增加甾醇，甾烷醇，以及它们的饱和同系物的生物利用度，在现有技术中已知通过使它们与脂肪物质，尤其是脂肪酸或后者的衍生物进行酯化反应以增加这些化合物的亲脂性，优选在催化剂存在的条件下。
目前，甾醇和甾烷醇在均相碱性催化剂如甲醇钠存在下通过酯交换反应被酯化。NaOMe的存在使反应步骤增多，其中催化剂被分解后导致盐的生成，而这种盐必须绝对除净。所有这些后操作使得生产甾醇和甾烷醇的酯的额外费用很高。而且，使用均相催化剂会促使副反应的发生，其中该化合物被分解，其结果将改变产物的最终外观(色泽和/或气味)。
与均相催化剂相比，多相催化剂的优点在于该催化剂能较轻易地从反应介质中分离出来，并且产生较少腐蚀和副反应问题。但是，需要注意氧化镁，它的缺点在于引起脱水副反应和/或不饱和键异构化反应，这些反应是不可接受的，尤其在反应产物用于食品工业的情况下。
现在，完全让人吃惊和意想不到地发现，使用一定类型的化合物可以对酯化反应产生极好的多相催化剂作用，其中该酯化反应包括至少一种脂肪物质和至少一种甾醇和/或一种甾烷醇和/或一种4-甲基甾醇，或后者的氢化同系物，和/或一种三萜烯醇，或后者的氢化同系物。通过本发明方法得到的脂肪族酯特别适用于制药部分，尤其是皮肤病学，化妆品和特殊食品(功能性食品，医疗食品，美容食品)。
因此，本发明涉及一种制备脂肪族酯的方法，其特征在于将至少一种脂肪物质与至少一种醇化合物在至少一种固体催化剂存在的条件下进行酯化反应，其中该醇化合物选自甾醇，甾烷醇，4-甲基甾醇以及它们的氢化同系物，三萜烯醇和它们的氢化同系物，以及这些物质的混合物，其中该固体催化剂选自镧系金属氧化物以及这些氧化物的混合物。
根据本发明，术语“固体催化剂”是指在液态反应介质的剩余物中不溶解并且使用后可以再循环的催化剂。
根据本发明，术语“镧系元素氧化物”是指选自氧化镧，氧化铈，氧化镨，氧化钕，氧化钷，氧化钐，氧化铕，氧化钆，氧化铽，氧化镝，氧化钬，氧化铒，氧化铥，氧化镱，氧化镥以及这些氧化物的混合物的氧化物。
固体催化剂优选选自氧化镧La2O3，二氧化铈CeO2，氧化镨PrO2，Pr6O11和Pr2O3，氧化亚钐Sm2O3，以及这些氧化物的混合物。
更具体地，固体催化剂优选是氧化镧La2O3。
具体地，固体催化剂可以以选自粉末，颗粒(小丸)，圆珠，挤压状及其混合物的固体形式提供。
固体催化剂优选是粉末状，其平均粒径具体为1-大约1000微米，更具体为大约10-大约500微米，非常具体优选为大约50-大约100微米。
固体催化剂可以依附于惰性载体，即在酯化反应的反应物和产物存在时为惰性的载体，如为本领域技术人员熟知的多孔或无孔惰性载体，例如氧化铝或二氧化硅。
在本发明方法中用作催化剂的镧系元素氧化物可以用本领域技术人员已知的方法制备，包括使用载体催化剂。它们也可以购得，如Rhodia所售的“LSA”和“HSA”型。
在本发明方法中使用的催化剂的量可以由本领域技术人员根据其掌握的全部知识来确定，具体是对于酯化反应。
具体地说，在本发明方法中使用的固体催化剂存在于反应介质中，根据反应介质的总重量，其比率为大约0.01wt％-大约30wt％，更具体为1wt％-5wt％。
本发明方法采用的酯化反应可以是任何酯化反应，其中一种起始反应物是一种甾醇和/或一种甾烷醇和/或4-甲基甾醇，或后者的氢化同系物，和/或三萜烯醇或后者的氢化同系物，如这些醇化合物与羧酸或其酰基氯或酸酐之间的直接酯化反应，或者这些醇化合物与酯之间通过醇解而发生的酯交换反应。
根据本发明，依照本领域技术人员的全部知识，术语“脂肪物质”是指一种分子，首先，其包括至少一种可在如上述的酯化反应中与醇化合物反应的化学官能基，特别是羧酸，酰基氯，酸酐或者在通过醇解而发生酯交换反应的情况下，一种酯官能基。其次，该脂肪物质的分子包括至少一个“脂肪”烃链，也就是说含至少7个碳原子的饱和或不饱和的或者非必要地带有取代基的直烃链，尤其是C7-C30的直烃链。该脂肪链优选是含至少一个烯键的不饱和烯键式C7-C30的直烃链。更具体地，该脂肪链是含至少2个共轭或不共轭烯键的不饱和烯键式C7-C30的直烃链，如亚油酸甲酯。
具体地说，脂肪物质选自饱和脂肪酸，具体是癸酸，月桂酸，硬脂酸，或者还有肉豆蔻酸，棕榈酸以及它们的混合物，和不饱和脂肪酸，具体是十一碳烯酸，油酸，蓖麻油酸，亚油酸，或者还有ω-3酸如亚麻酸和具有下面通式的那些：
Figure C0181568700091
二十碳五烯酸(EPA，C20：5/n-3)
Figure C0181568700092
二十二碳六烯酸(DHA，C22：6/n-3)
二十二碳五烯酸(DPA，C22：5/n-3)
在能够在这些酯化反应中用作脂肪物质的脂肪酸中，还需特别注意从脂肪酸皂中得到的脂肪酸，这些脂肪酸皂是植物油进行皂化或油(皂脚)进行精炼的副产物。这是由于这表示非常有利地提高了这些从植物油不皂化物质制备中得到的副产物的价值。
在可以使用的植物油中，需要特别注意葵花油，棕榈油，棕榈仁油，椰子油，葡萄籽油，黑芥子油，罂粟籽油，烛果油，甜杏仁油，豆油，鳄梨油，羽扇豆油，花生油，棉籽油，芝麻油，橄榄油，玉米油，可可油，蓖麻油，山萮油，亚麻子油，菜籽油，胭脂树油，麦芽油，红花油，核桃油，榛子油，菜籽油，米糠油以及它们的混合物。
油尤其是鳄梨油(或豆油)的皂化反应是生产非皂化物质的关键步骤。在氢氧化钾水溶液和乙醇存在的条件下进行的这一步反应是油(甘油三酯)发生碱性水解，生成钾皂和甘油：
     甘油三酯             氢氧化钾   皂         甘油
在水/醇相(“皂”相)中用作乳化剂的非皂化物质接着用二氯乙烷(DCE)通过液-液萃取法进行萃取。
经过液-液萃取步骤后，用硫酸将“皂”相酸化。于是这些皂就转化成脂肪酸(下面的反应1)。随后将得到的混合物蒸馏以除去乙醇和痕量的DCE。最后用沉降法将脂肪酸和水分离。
    (1)
最后将这些粗鳄梨脂肪酸纯化，例如用二氧化硅柱(洗脱剂：先用乙烷，再用乙烷/二乙基醚95/5)或者用分子蒸馏法，因此根据本发明方法，其可组成由鳄梨和甾醇和/或甾烷醇，或后者的氢化同系物，和/或三萜烯醇，或后者的氢化同系物制备脂肪族酯的原材料。
大豆脂肪酸(soybean fatty acid)或者其它诸如上文提及的植物油的脂肪酸都可以采用相同的合成路线得到。
因此，根据一个具体实施方案，本发明被酯化的脂肪物质是从至少一种氢化或未氢化的植物油中得到的脂肪酸，可以理解，根据本发明，该词语“植物油脂肪酸”包括植物油中原始存在的脂肪酸和对所述植物油皂化后形成的皂相进行处理得到的脂肪酸，如上所述。
最后，本发明被酯化的脂肪物质，在通过醇解(酯交换)进行酯化反应的情况下，可以是脂肪酸，如上述脂肪酸的酯，尤其是这样的酯，其烷氧基的烷基部分是C1-C22烷基部分，例如乙基己基部分，更具体是C1-C6烷基部分，如甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基，叔丁基，戊基或己基，更具体仍然是C1-C3烷基部分。
尤其需要注意的是月桂酸甲酯，肉豆蔻酸甲酯，或还有油酸甲酯，亚油酸甲酯，硬脂酸甲酯，十一碳烯酸甲酯，油酸丁酯，蓖麻酸甲酯，棕榈酸甲酯或还有棕榈油酸甲酯(methyl palmitoelate)，以及它们的混合物。
有利地，本发明被酯化的脂肪物质可以是至少一种氢化或未氢化的包括脂肪酸和/或脂肪酸酯的植物油，如上文已经描述的植物油或者这些氢化或未氢化植物油的混合物。
在本发明方法中使用的醇化合物选自甾醇，甾烷醇，4-甲基甾醇和它们的氢化同系物，三萜烯醇和它们的氢化同系物，以及它们的混合物。
对于本领域的技术人员而言，在本发明方法中用作原材料的甾醇和甾烷醇是公知的化合物。
根据本发明，术语“甾醇”可以理解为更具体地指甾醇，即3位连接一个羟基的化合物全氢-1，2-环戊烷-菲，和具有下面通式(I)的甾醇类似物。
根据本发明，术语“甾烷醇”可以理解为指在如上所述的一定甾醇的5位加氢得到的衍生物。
因此，优选地，在本发明方法中可用作原材料的甾醇和甾烷醇符合下面通式：
Figure C0181568700111
其中，在第5位用虚线表示的不饱和现象相应指为甾醇时的不饱和现象，R表示一个包含1-25个碳原子的饱和或不饱和的直链或支链烃基。具体说，R选自C1-C12烷基，C1-C8烷氧基，C2-C8链烯基，C2-C8炔基，C3-C8环烷基，卤代C2-C8链烯基以及卤代C2-C8炔基。术语“卤代”是指一个或多个卤素取代基，即一个或多个氯，氟，溴或碘原子。
在可有利地用于本发明方法的甾醇中，需要特别注意β-谷甾醇，α-谷甾醇，γ-谷甾醇，豆甾醇或菜油甾醇，以及它们的混合物。例如，β-谷甾醇可以以KauKas出售的名为“Ultra”的产品(主要包括β-谷甾醇)的形式进行使用。在使用甾醇混合物时，例如，需要注意Henkel出售的名为“Generol”的产品，其主要包括β-谷甾醇(大约5Owt％)，豆甾醇和菜油甾醇，或者KauKas出售的名为“Primal”的产品。
在可有利地用于本发明方法的甾醇中，需要特别注意β-谷甾醇，豆甾醇或菜油甾醇，以及它们的混合物。当然，正如本领域的技术人员所公知的，在本发明方法中使用的甾烷醇可以通过对甾醇，如上文提及的甾醇催化加氢得到，例如，在本发明酯化反应的前阶段，使用公知的催化剂如钯，铂，铜或镍。
如具体在由Tec&Doc Lavoisier在the Association Francaise pourl’Etude des Corps Gras〔French Association for the Study of FattySubstances〕支持下出版的“Mannel des lorps Gras”〔Handbook of Fattysubstances〕(1992版，Alain Karleskind和Jeanpierre Wolff)中所述，4-甲基甾醇在植物中被看作是环阿屯醇和24-亚甲基环阿屯烷醇的生物合成源，在动物中被看作是羊毛甾醇的生物合成源；它们的特征在于4α位上有一个单甲基，另一个受到氧化分解以二氧化碳形式去除(Benveniste，1986)。14α位上的甲基可以保留或者以甲酸形式去除并以氢原子取代。9-10-19位的环丙烷环可以保留也可以开环，产生19位甲基以及在9(11)或者8(9)位生成双键。通俗命名法使用与三萜烯醇相关的名称，在前面加上“31-去甲”；系统命名法基于相关甾醇的名称，在前面加上“4α-甲基”。
可在本发明方法中用作醇化合物的4-甲基甾醇具体是如下面通式(II)的那些：
其中取代基Ch表示具有一个如下通式a-h的基团：
Figure C0181568700123
下表1中列出了相应于通式(II)的4-甲基甾醇，它们可以单独或以通式(II)的混合物的形式，特别用作本发明方法中的醇化合物。
表1
 名称 R Δ Ch
 31-去甲环阿屯烷醇 Me  9(19) a
 31-去甲环阿屯醇 Me  9(19) b
 环桉油醇(cycloeucalenol) Me  9(19) c
 31-去甲环阿片甾醇(norcyclolaudenol) Me  9(19) d
 31-去甲羊毛甾醇 Me  8(9) a
 24(28)-二氢钝叶醇(dihydroobtusifoliol) Me  8(9) e
 钝叶醇 Me  8(9) c
 31-去甲派克木醇(norparkeol) Me  9(11) b
 4α-甲基麦角甾烷-8，24-二烯-3β-醇 H  8(9) c
 4-甲基-7-烯胆(甾)烷醇 H  7(8) a
 4α-甲基胆甾烷-7，24-二烯-3β-醇 H  7(8) b
 (24 R)-24-甲基-4-甲基-7-烯胆(甾)烷醇 H  7(8) e
 24-亚甲基-4-甲基-7-烯胆(甾)烷醇 H  7(8) c
 24-乙基-4-甲基-7-烯胆(甾)烷醇 H  7(8) f
 α1-谷甾醇 H  7(8) g
 异α1-谷甾醇 H  7(8) h
根据本发明，术语4-甲基甾醇的“氢化同系物”是指其中存在的一个或多个不饱和键用本领域技术人员公知的方法进行氢化(即转化成饱和键)得到的一个或多个相应的4-甲基甾醇化合物。
在可有利地用于本发明方法的三萜烯醇中，需要特别注意β-脂檀素，高根二醇，蒲公英甾醇，环阿屯醇，24-亚甲基-环阿屯烷醇，羊毛甾醇以及它们的混合物。
根据本发明，术语三萜烯醇的“氢化同系物”是指其中存在的一个或多个不饱和键用本领域技术人员已知的方法进行氢化(即转化成饱和键)得到的一个或多个相应的三萜烯醇化合物。
在本发明方法中，反应物间的摩尔比使得脂肪物质：醇化合物的摩尔比具体是大约0.5-大约50之间，更具体是大约1-大约2之间。
本发明酯化反应的温度优选在大约100-大约400℃之间，更具体在大约200-250℃之间。压力可在大约0.05-大约50巴之间，更具体在大约0.1-大约5巴之间。为了避免可能发生的烯键被氧化现象，推荐用惰性气体净化反应介质和反应物，或者使反应在惰性气体流或部分真空条件下进行，或者使反应在惰性气体压力在大约0.1-大约5巴的环境中进行。
尽管本发明反应在没有溶剂存在的条件下可有利地进行，但是，如果合适的话，尤其当醇不能很好地溶解于脂肪物质时，可以使用优选选自烷烃，卤代烷烃(特别是氯代烷烃)，二甲基甲酰胺(DMF)或二甲亚砜(DMSO)的溶剂。
通过本发明的方法，酯化反应引起制备具有可完全接受的感官性质(气味，颜色，味觉)、低酸值和最小含量游离醇的酯。
当然，本发明方法还包括本领域技术人员公知的催化酯化反应之前或其后的步骤。
具体地说，所得产物的纯度可以通过例如脱色，去味或分子蒸馏的方法得到进一步提高。
而且，将固体镧系元素氧化物用作固体催化剂使得可以应用对环境危害较小的工业方法(节约能源，循环利用催化剂、副产物和洗脱剂，并且完全不含溶剂)，与目前已知用于甾醇，甾烷醇，4-甲基甾醇和三萜烯醇的酯化反应的催化剂相比，这些氧化物特别易于回收且可循环使用，而现有催化剂会遭到破坏并形成盐。
因此，通过对起始反应物的药用质量尤其是皮肤病用质量，化妆品用质量和/或食品用质量的适当选择，利用本领域技术人员的全部知识，并通过在酯化反应结束时利用改进的方法从反应产物中分离出催化剂，本发明的方法可以获得尤其适用于制药领域尤其是治疗皮肤病药物，化妆品和特殊食品(功能性食品，医疗食品，美容食品)领域的产物。
因此，本发明的另一主要方面是使用从上述酯化反应得到的至少一种脂肪族酯作为药物组合物，尤其是皮肤病药物组合物中的药物活性成分，尤其是皮肤病药物成分。
此外，本发明的另一主要方面是使用从上述酯化反应得到的至少一种脂肪族酯作为化妆品组合物中的化妆品活性成分。
最后，本发明的另一主要方面是使用从上述酯化反应得到的至少一种脂肪族酯作为食品添加剂。
下列实施例用于说明本发明，但在任何情况下不能认为能够限制其范围。
实施例1：用氧化镧催化甾醇混合物与甲基酯之间的酯交换反应
1)反应物的性质
使用的甾醇混合物主要包括β-谷甾醇，占大约50％。对Henkel公司出售的名为“Generol”的这种混合物的详细分析得到如下结果(见表2)：
         表2
产品 组成
菜油甾醇 26-31％
菜油甾醇 痕量
豆甾醇 16-23％
β-谷甾醇 48-53％
β-谷甾醇 痕量
下文将用“混合物A的甾醇”表示该混合物。
使用的甲基酯如下：
-月桂酸甲酯是工业原料；经分析，它的纯度至少是98％；
-肉豆蔻酸甲酯和油酸甲酯是市售的工业产品，其中油酸酯和肉豆蔻酸酯的纯度分别是87wt％和99wt％。
在每种产品中，达到100％的剩余物由其它甲基酯组成，这些甲基酯可以比分别占主要部分的油酸酯或肉豆蔻酸酯的链更短或更长。
2)步骤
酯交换反应在250ml的4颈硼硅酸硬质玻璃反应器中，在大气压下进行。装置的特征如下：
-通过一个可调温的加热套进行加热；
-机械搅拌；
-氮气入口管；
-温度计袋，其允许用热电偶测量温度；
-反应器出口，装有回流冷凝器，以便能够除去生成的甲醇，该甲醇将收集在收集阱中。
将29g甾醇混合物和一定量的甲基酯一起加入反应器中，使得反应物的摩尔比为1(例如，15g月桂酸甲酯)。
以500rev/min的速度搅拌反应物，并逐渐升温至240℃。
当到达所需反应温度，在时间t＝0时，用巴斯德移液管取3滴反应混合物。该取出的样品将作为所有计算的参照物。
取2.316g Rhodia出售的名为“HSA”的氧化镧La2O3作为固体催化剂加入反应物中。
因此，催化剂的量是反应混合物总重量的5wt％。氧化镧为粉末状，平均粒径为大约75微米。
最后，以80ml/min的流速将氮气加入该装置，该氮气吹扫反应混合物表面并能够将在酯交换反应中生成的甲醇夹带到收集阱中。
取样时间点为t＝0，0.5，1，2，3，5和7小时。将这些样品准确称重，并溶于1ml十六烷(内标)的十二烷溶液中，比例是每50ml十二烷中溶有3.2mmol标准物。此处用作溶剂的十二烷以及用作内标的十六烷分别是Sigma和Merck公司的产品；它们的纯度是99％。将这样制备的样品用气相色谱定量，使用装有火焰离子化检测器和柱上注射器的Varian 3350色谱仪。产物用SGE BP5毛细管柱分离。
总反应时间为7小时。
3)结果的利用
3.1转化率的定义及其表达式
因为每个样品都溶解在1ml十六烷的十二烷溶液中，因此溶液中十六烷的量就是一个准确的定量，即Nh＝6.1×10-5mol。
因此，分析结果不仅给出了产物和反应物的峰面积，也给出了内标的峰面积。由于已知每一本体的响应因子，根据十六烷确定的因子，因此可以很容易确定反应时间t时取出的质量为mt的样品中所含反应物和产物的量。
质量为m0的第一份取出样品使我们可以确定时间t＝0时反应物A的理论量：
Ntha0＝(Sa0*Nh)/(fa*Sh0)(Ntha0和Nh单位：mol)
Sa0和Sh0是分析t＝0时的取样得到的反应物A和内标的峰面积，fa是反应物A的响应因子。
同样，时间t＝t时，质量为mt的取样中所含的反应物A的量可表达如下：
Nat＝(Sat*Nh)/(fa*Sht)
如果从t＝0时起，反应物A就无消耗，那么实际上Nthat理论量的表达式如下：
Nthat＝(Ntha0*mt)/m0(Nthat和Ntha0单位：mol，m0和mt单位：g)
因此反应物A的转化率可定义为反应物的消耗量与反应物的理论量的比例；
％A转化率＝100(Nthat-Nat)/Nthat
3.2产物选择性的定义与表达式
一种产物的选择性是指这种产物的量与回收样品中存在的所有产物的量的总和之间的比率。
在本发明中，作为甾醇的酯，有二烯和组成不明的副产物(此处用“其它”表示)生成，由此获得如下表达式：
％酯的选择性＝100N酯t/(N酯t+N二烯t+N其它t)(N单位：mol)
3.3反应产率的定义与表达式
在本发明中，反应产率(用％表示)是指甾醇的转化率％与甾醇对酯的选择性％的乘积，结果除以100：
产率(％)＝(％甾醇转化率*％酯的选择性)/100
4)结果
4.1催化剂性质的影响：混合物A中的甾醇与月桂酸甲酯的酯交换反应
使用粉末状、粒径为75微米的5wt％的每种催化剂。使用碳酸钾作为对照催化剂。
                         表3
催化剂(wt5％) 月桂酸甲酯的转化率％  混合物中甾醇的转化率％ 产率(％)
无催化剂反应     25     74     38
氧化镧     100     99     91
碳酸钾     99     98     82
与碳酸钾相比，本发明使用氧化镧可以获得更高产率的甾醇酯。而且，反应结束时，碳酸钾实际上已经完全溶解在反应介质中，这使得其再利用几乎不可能而且将其从反应介质中提取出来也很困难(连续洗涤等)。相反，氧化镧只需通过简单过滤就能从反应介质中直接分离。
4.2催化剂比表面积的影响：混合物A中的甾醇与月桂酸甲酯的酯交换反应，以氧化镧为催化剂
                      表4
氧化镧的比表面积(m2/g) 月桂酸甲酯的转化率％ 混合物中甾醇的转化率％ 产率(％)
1 47 59  53
68 94 99  92
4.3催化剂用量的影响：混合物A中的甾醇与月桂酸甲酯的酯交换反应
                       表5
质量百分比 月桂酸甲酯的转化率％(1)  混合物中甾醇的转化率％ 产率(％)
5 47  59  53
10 81  88  81
(1)反应时间为7小时
4.4反应温度的影响：混合物A中的甾醇与月桂酸甲酯的酯交换反应
                       表6
温度(℃)  月桂酸甲酯的转化率％(1)  混合物中甾醇的转化率％ 产率(％)
    220     86     92     87
    230     97     96     90
    240     100     99     91
(1)反应时间为7小时
4.5甲基酯性质的影响：混合物A中的甾醇与月桂酸甲酯的酯交换反应
                           表7
酯 酯的转化率％  混合物中甾醇的转化率％ 产率(％)
月桂酸甲酯     100     99     91
肉豆蔻酸甲酯     90     99     87
油酸甲酯     100     99     86
4.6混合物A中甾醇与葵花油酯的酯交换反应
                          表8
葵花油转化率％  混合物中甾醇的转化率％ 甾醇酯的产率(％)
  100  99 73
实施例2：与氧化镁固体催化剂的比较
在除反应时间外与实施例1相同的操作条件、在MgO存在下进行实验，反应时间为5小时。具体来说，氧化镁是粉末状，与氧化镧的粒径近似，这与实施例1中所用的相同。结果在下表9中列出。
可以发现，在氧化镁存在下，月桂酸甲酯和β-谷甾醇反应生成的酯快速分解生成其它产物。而且搀杂碱金属元素的氧化镁的强碱性促使β-谷甾醇发生脱水反应。
                             表9
固体催化剂 月桂酯的转化率％  甾醇的转化率％ 二烯％ 酯％ 其它％ 产率
  La2O3 100  95   1   95   4   90
  MgO 97.8  95.1   9   82   9   78
反应时间：5小时
实施例3：氧化镧La2O3 固体催化剂的循环能力
在与实施例1和2相同的La2O3固体催化剂存在下，在一个反应器中，对酯化反应连续进行4个同样的试验。每次试验结束时，通过简单的沉降和过滤将催化剂从反应介质中分离出，然后将这样回收的固体催化剂与反应物(甾醇和月桂酸甲酯)的新鲜物料一起再加入反应器中。下表10中列出了第一次反应和以后3次反应的结果，表中用“循环”表示后三次反应。可以发现，即使经过几次操作循环，产率也没有显著变化。这些试验清楚地显示了氧化镧固体催化剂的优点在于它可以从反应产物中轻易分离出，以及其循环能力。
                             表10
反应   月桂酯的转化率％  甾醇的转化率％ 二烯％ 酯％ 其它％ 产率
第一次反应     100     95     1     95     4     90
第一次循环     97     99     1     96     3     95
第二次循环     96     99     1     94     5     93
第三次循环     94     98     1     93     6     91
反应时间：5小时

Claims (24)

1.一种制备脂肪族酯的方法，其特征在于将至少一种包括C7-C30直烃链的脂肪酸，或其烷氧基为C1-C6烷基部分的所述脂肪酸的酯，与至少一种醇化合物在至少一种固体催化剂存在的条件下进行酯化反应，其中所述醇化合物选自甾醇，甾烷醇，4-甲基甾醇和它们的氢化同系物，三萜烯醇和它们的氢化同系物，以及这些物质的混合物，所述固体催化剂选自镧系金属氧化物以及这些氧化物的混合物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于固体催化剂选自氧化镧，氧化铈，氧化镨，氧化钕，氧化钷，氧化钐，氧化铕，氧化钆，氧化铽，氧化镝，氧化钬，氧化铒，氧化铥，氧化镱，氧化镥以及这些氧化物的混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于固体催化剂选自氧化镧La2O3，二氧化铈CeO2，镨的氧化物PrO2，Pr6O11和Pr2O3，氧化亚钐Sm2O3，以及这些氧化物的混合物。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于固体催化剂是氧化镧La2O3。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于固体催化剂以粉末状，小丸状，圆珠状，挤压状以及它们的混合物的形式提供。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于固体催化剂是粉末状，其平均粒径为1-1000微米。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于固体催化剂依附在惰性载体之上。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于存在于反应物和催化剂中的固体催化剂的量占反应物和催化剂总重量的0.01-30wt％。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于脂肪酸或其酯包括至少一个含至少一个烯键的不饱和烯键式C7-C30直烃链。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于脂肪酸或其酯包括至少一个含至少一个带有2个共轭或不共轭烯键的不饱和烯键式C7-C30直烃链。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于脂肪酸是选自癸酸，月桂酸，硬脂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸或它们的混合物的饱和脂肪酸。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于脂肪酸是选自十一碳烯酸，油酸，蓖麻油酸，亚油酸，或者还有ω-3酸。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述ω-3酸选自亚麻酸或具有下面通式的那些：
                   二十碳五烯酸
                  二十二碳六烯酸
                  二十二碳五烯酸
或其混合物。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于脂肪酸是来自至少一种氢化或未氢化的植物油的脂肪酸。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于脂肪酸的酯选自月桂酸甲酯，肉豆蔻酸甲酯，或油酸甲酯，亚油酸甲酯，硬脂酸甲酯，十一碳烯酸甲酯，油酸丁酯，蓖麻酸甲酯，棕榈酸甲酯或棕榈油酸甲酯，以及它们的混合物。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于植物油选自葵花油，棕榈油，棕榈仁油，椰子油，葡萄籽油，黑芥子油，罂粟籽油，烛果油，甜杏仁油，豆油，鳄梨油，羽扇豆油，花生油，棉籽油，芝麻油，橄榄油，玉米油，可可油，蓖麻油，山萮油，亚麻子油，菜籽油，胭脂树油，麦芽油，红花油，核桃油，榛子油，菜籽油，米糠油以及它们的混合物。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于醇化合物选自符合下列通式的甾醇和甾烷醇：
Figure C018156870004C1
其中，在第5位用虚线表示的不饱和现象相应指为甾醇时的不饱和现象，R表示一个包含1-25个碳原子的饱和或不饱和的直链或支链烃基。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于R选自C1-C12烷基，C1-C8烷氧基，C2-C8链烯基，C2-C8炔基，C3-C8环烷基，卤代C2-C8链烯基以及卤代C2-C8炔基，术语“卤代”是指一个或多个卤素取代基，即一个或多个氯，氟，溴或碘原子。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于醇化合物选自β-谷甾醇，α-谷甾醇，γ-谷甾醇，豆甾醇，菜油甾醇，β-谷甾烷醇，豆甾烷醇，菜油甾烷醇以及它们的混合物。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于醇化合物是选自31-去甲环阿屯烷醇，31-去甲环阿屯醇，环桉油醇，31-去甲环阿片甾醇，31-去甲羊毛甾醇，24(28)-二氢钝叶醇，钝叶醇，31-去甲派克木醇，4α-甲基麦角甾烷-8，24-二烯-3β-醇，4-甲基-7-烯胆(甾)烷醇，4α-甲基胆甾烷-7，24-二烯-3β-醇，(24R)-24-甲基-4-甲基-7-烯胆(甾)烷醇，24-亚甲基-4-甲基-7-烯胆(甾)烷醇，24-乙基-4-甲基-7-烯胆(甾)烷醇，α1-谷甾醇，异α1-谷甾醇以及它们的混合物的4-甲基甾醇化合物。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于醇化合物是选自β-脂檀素，高根二醇，蒲公英甾醇，环阿屯醇，24-亚甲基-环阿屯烷醇，羊毛甾醇以及它们的混合物的三萜烯醇。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于脂肪酸或其酯：醇化合物的摩尔比为0.5-50。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的酯化反应的温度在100-400℃之间。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于压力在0.005-5MPa之间。
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