[发明专利]一种分子筛负载离子液体催化合成柠檬酸三乙酯的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种柠檬酸三乙酯的合成方法，涉及到有机合成领域。 

背景技术

柠檬酸三乙酯（triethyl citrate，又名枸橼酸三乙酯），分子式为C₁₂H₂₀O₇，结构如附图1，柠檬酸三乙酯无毒，略带柠檬味香气，可用作塑料增塑剂，广泛用于日用品、食品、医药包装、化妆品等之中，具有相容性好，增速效率高，挥发小，易被生物降解等优点，耐寒性、耐光性和耐水性优良，因此广受关注，成为邻苯二甲酸酯类增塑剂的首选绿色环保的替代品。 

柠檬酸三乙酯用途广泛，作为蓬松保形剂，能很好的提高烘烤和挤压食品的发泡性能，改善蓬松状态；作为抗氧剂，用来稳定大豆油、色拉油、起酥油及其它食用油脂；作为增香剂，可用于软材料，饮料和糖果；在烟草行业中，用于净化吸收烟草叶燃烧生产的HCN气体及保护烟支的韧性；还被广泛用于螯合剂和载体溶剂，它是一种对人体安全并极易被生物降解的食品添加剂。另外，柠檬酸三乙酯还用于纤维素树脂的增塑剂，可在耐油脂的配方中使用。美国食品与药品监督管理局（FDA）已批准其作为无毒增塑剂，用于食品包装、医疗器具，儿童玩具及个人卫生用品等方面。 

在药剂制造中，柠檬酸三乙酯及相关酯类，如乙酰柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯通常用于药物制剂包衣材料的塑性。在包衣方面涉及胶囊剂、片剂、小丸剂颗粒剂等剂型，目的是供掩味或速释和肠溶处方用。柠檬酸三乙酯也可以直接用作食品添加剂，起到矫味、增溶或表面活性剂的作用。 

在工业上，柠檬酸三乙酯是由柠檬酸和乙醇在催化剂的催化下酯化而得，传统的酯化反应使用浓硫酸做催化剂，虽然催化效果较好，但浓硫酸具有强酸性和强氧化性，对设备的要求高，同时容易发生副反应，如有机物被浓硫酸炭化、乙醇自身缩合成乙醚等，对产品的纯度、色泽均有影响。 

近年来，广大科研工作者对柠檬酸三乙酯酯化反应的工艺做了大量研究，其着重点在于催化剂的选择和存在形式，旨在改善工艺条件，使之对设备要求更低，条件更温和，反应更可控。 

CN102079704A公开的一种柠檬酸三乙酯的制备方法中通过加入浓硫酸或者苯磺酸钠为催化剂进行回流反应，经后续处理和纯化步骤得到柠檬酸三乙酯产品。 

CN102336667A公开的一种柠檬酸三乙酯制备方法中，使用对甲苯磺酸、亚磷酸和钛酸乙酯为催化剂进行酯化反应获得产品， 

CN102659591A公开的一种连续催化制备柠檬酸三乙酯的方法中，针对上述两个方案中催化剂易流失，后处理工艺复杂等技术问题，提出了使用固定床连续催化反应装置进行柠檬酸三乙酯的生产，使用负载路易斯酸的苯乙烯系阳离子交换树脂作为催化剂，装填到串联固定床内，反应物从反应器顶部进入，经过中间催化剂层，在保温条件下发生酯化反应，反应产物从反应器底部排出，并进入气液分离装置之中，气液分离装置上部排出未反应的乙醇，下部排出柠檬酸三乙酯粗品，经精制得最终产品。但由于催化剂负载于树脂上，不易清洁消毒，容易滋生微生物，产品微生物限度难以满足药品要求。

然而，上述现有技术都存在着制备工艺反应条件剧烈，反应时间长，产品酯化率低，纯度差，微生物限度高的缺点，不太适合于工业化生产。 

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明公开了一种分子筛负载离子液体催化合成药用柠檬酸三乙酯的方法，具体的是一种将离子液体以键合方式负载于介孔分子筛上制得催化剂，用于催化柠檬酸和乙醇反应合成柠檬酸三乙酯粗品，经精制纯化得柠檬酸三乙酯的方法。 

因此，本发明公开了一种利用介孔分子筛负载离子液体催化剂，催化柠檬酸与乙醇的酯化反应，制备无毒绿色的药用级柠檬酸三乙酯的方法。具体步骤为： 

A. 酸性咪唑类离子液体制备和修饰

1、0-5℃冰水浴下，在反应器中按1：1摩尔比投入1-烯丙基咪唑和1，4-丁基磺内酯，在室温下搅拌反应24h，反应结束后，倒入乙醚洗涤产物，分液，除去醚层后，于25℃真空干燥6h得1-烯丙基咪唑丁磺酸内盐；

2、称取上述内盐和三氟甲磺酸，在0-5℃冰水浴下，按1：1摩尔比投入反应器，加热至60℃，保温反应12h，反应结束后体系为无色透明粘稠液体，用乙醚洗涤产物，之后于50℃真空干燥2h，得1-烯丙基咪唑丁磺酸三氟甲磺酸盐离子液体，结构式如附图2。