[发明专利]由桐油制备桐油酸单甘酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成领域，尤其涉及一种以固体酸为催化剂制备单甘酯的方法，具体为一种由桐油制备桐油酸单甘酯的方法。

背景技术

文献报道的单甘酯的制备方法有甘油醇解法和化学基团保护法，主要用于制取硬脂酸单甘酯。来自于桐油的桐油酸是一类与硬脂酸完全不同的酯肪酸，含有三个共轭双键，所以由桐油、桐油酸制备桐油酸单甘酯的方法尚未见文献报道。桐油酸单甘酯既保留了桐油结构中的三个共轭双键，同时又新添了两个活性羟基，具有更强的反应活性，是制备各种高级涂料的重要原料。若采用甘油醇解法来制备桐油酸单甘酯，其反应温度高达210℃-220℃，得到的是单甘酯、双甘酯及未反应原料的混合物，黏度大、颜色黑，单甘酯含量仅能达到40-60%且难于分离。采用普通的化学基团保护法制备桐油酸单甘酯，以常规催化剂对甲苯磺酸催化，也可获得桐油酸单甘酯，但该方法需要使用带水剂，若以环己烷为带水剂，70℃-80℃酯化反应不完全，产品产率低；以甲苯为带水剂，120℃-130℃高温酯化反应时，反应混合物黏度大，颜色变黑，造成产品色泽差。因此寻求一条低成本、高产率、易操作、低能耗、污染小的桐油酸单甘酯制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种由桐油制备桐油酸单甘酯的生产工艺，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

由桐油制备桐油酸单甘酯的方法，是将桐油在碱性条件下水解后，再酸化分离得到桐油酸；甘油和丙酮在固体酸催化下反应得到异丙叉甘油；最后桐油酸与异丙叉甘油在固体酸催化下发生酯化反应，再水解脱保护得到桐油酸单甘酯，其反应式如下：

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基于上述原理，其具体流程为：

（1）桐油酸的制备：在反应容器中加入桐油质量分数20%-22%的KOH、桐油质量1-2倍体积比为1:1的蒸馏水和甲醇混合溶剂，加热至70℃-80℃，搅拌下滴加桐油，加完后保温反应1 h-2 h；回收甲醇，用稀盐酸调节反应混合物pH至2-3，搅拌0.5 h -1 h后静置分层，分离除去水层，有机层用50℃热水洗涤3次后，真空脱水，得到桐油酸；

（2）异丙叉甘油的制备：在反应容器中，加入一定量的甘油、甘油质量15-20倍的丙酮和甘油质量分数3%-15%活化后的固体酸催化剂，加热至50℃-60℃，反应1-2 h，趁热过滤除去催化剂，滤液进行蒸馏，回收过量的丙酮，再减压蒸馏得到纯度大于99%的异丙叉甘油；

（3）桐油酸单甘酯的制备：在带有分水器的反应容器中加入一定量的桐油酸、桐油酸质量分数47%-71%的异丙叉甘油、桐油酸质量分数1%-10%的固体酸催化剂和桐油酸质量3倍体积的甲苯，氮气保护下加热至120℃-130℃，反应至实际出水量达到理论出水量停止反应（通常为2-4 h），冷却至室温后，加入桐油酸质量20倍体积的1 mol/mL HCl溶液，搅拌1 h后静置分层，分离除去水层，有机层用去离子水洗涤3次后，真空脱水，得到桐油酸单甘酯。

在上述流程中，步骤（1）和步骤（2）所述固体酸催化剂为阳离子交换树脂、磺酸树脂、H₃PO₄/硅藻土、Al₂O₃-SiO₂、ZSM-5沸石、H₄SiW₁₂O₄₀中的一种或几种。

有益效果：

本发明采用化学基团保护法、以固体酸作催化剂制备桐油酸单甘酯，便于中间产物异丙叉甘油的分离与提纯，同时保证了最终产品的产率和纯度。通过本工艺生产的桐油酸单甘酯具有成本低、三废少、纯度高等优点。本工艺简单、易于控制、溶剂丙酮和甲苯经简单蒸馏后能回收套用，便于实现工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面举实例对本发明进行详细描述。

基于上述流程的制备工艺，本发明选取以下几组实施例进行进一步阐述，其中，实施例1-3为桐油酸的制备，实施例4-6为异丙叉甘油的制备，实施例7-11为桐油酸单甘酯的制备。