[发明专利]一种脂肪酰柠檬酸酯类化合物的合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化学合成领域，特别是一种脂肪酰柠檬酸酯类化合物的合成工艺。 

背景技术

随着世界各国环保意识的提高，塑料助剂的毒性越来越受到人们的关注。主增塑剂邻苯二甲酸酯类产品因有致癌嫌疑，欧美等发达国家已禁止其在医疗及食品包装、日用品、玩具等塑料制品中使用。脂肪酰柠檬酸酯类化合物是无毒环保型塑料助剂，在塑料、涂料、新型高分子材料、橡胶等工业领域中有着广泛的应用。 

石油资源日益枯竭，其开采成本越来越高的时代已经到来，而脂肪酰柠檬酸酯类化合物的大多数原料如柠檬酸、脂肪酸酐、脂肪醇都可以从生物材料来制取，因此，脂肪酰柠檬酸酯类化合物具有重要的现实意义和经济意义。 

公开号为CN1557800A的中国专利文献公开了一种适合工业化生产乙酰柠檬酸酯方法，主要有三个步骤：酯化反应、乙酰化反应和短程分子蒸馏，乙酰柠檬酸酯产品酸值＜0.1mgKOH/g^-1，色泽(Pt-Co法)＜40。 

公开号为CN101830803A的中国专利文献公开了一种以柠檬酸及脂肪醇为主要原料，以苯磺酸或氨基苯磺酸为催化剂，经酯化及乙酰化、中和、水洗、干燥、蒸馏等纯化过程合成柠檬酸酯类化合物的方法，采用酯化乙酰化连续合成法生产。 

上述的方法均采用了先酯化后酰化的两步法，合成过程中要经历中和、 水洗、脱色、干燥和蒸馏过程，工艺流程长，三废多，产率低。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种采用一步法合成脂肪酰柠檬酸酯类化合物的合成工艺，以缩短工艺流程，降低生产成本，提高产品品质。 

为此，本发明采用如下的技术方案：一种脂肪酰柠檬酸酯类化合物的合成工艺，其步骤如下： 

在催化剂作用下，柠檬酸、脂肪醇以及脂肪酸酐以1∶3-9∶1-8的摩尔比，在100-200℃下反应3-12小时，反应过程中采用间歇精馏进行分水，反应完毕后冷却过滤得到粗脂肪酰柠檬酸酯类化合物；然后用碱液在50-80℃条件下中和所述的粗脂肪酰柠檬酸酯类化合物，分离出酯层，经水蒸气蒸馏和脱色一体化(即蒸馏和脱色同时进行)除去副产物，得到脂肪酰柠檬酸酯类化合物。 

反应方程式表示如下： 

所述的催化剂如下： 

A、对甲苯磺酸(盐)，金属盐包含以下金属：钠、钾、镁、钙、钡、钛、钒、铬、锰、铁、钴、铜、锌盐。 

B、氨基磺酸(盐)，金属盐包含以下金属：钠、钾、镁、钙、钡、钛、钒、铬、锰、铁、钴、铜、锌盐。 

C、固体超强酸：SO₄^2-/TiO₂、SO₄^2-/ZrO₂或SO₄^2-/Fe₃O₄。 

D、钛酸酯：钛酸四(C_1-20)酯。 

E、杂多酸，所用的杂多酸为12-磷钨酸(H₃PO₄₀W₁₂xH₂O)。 

催化剂用量为柠檬酸质量的0.5-3％。 

所述脂肪醇ROH是烷基为C₄-C₁₂的脂肪醇，碳链可以为直链也可以为支链；也可以为C₄-C₁₂的伯醇、仲醇或叔醇。 

所述的柠檬酸为一水柠檬酸、二水柠檬酸、三水柠檬酸或无水柠檬酸。 

所述的脂肪酸酐为C₂-C₂₀的脂肪酸酐，碳链可以为直链，也可以为支链。 

脱色所用的脱色剂为活性碳、白土、高岭土或氧化铝；中和所用的碱液为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。 

本发明与现有技术相比，具有以下优点： 

1、反应为一步法，工艺流程比传统工艺减少一步，大大降低了生产成本。 

2、本发明使用间歇精馏的分水技术，大大降低了醇与水的相容性；从而使回流到反应器中的醇溶液中水含量降低，提高了反应的收率；同时不加带水剂，简化了操作，降低了能耗。 

3、本发明的后处理采用水蒸气蒸馏进行分离，避免了后处理中的水洗操作；同时脱色与蒸馏同时进行，实现了绿色环保与节能减排。