[发明专利]一种钨基固体酸催化剂催化不饱和油脂氧化水解制备生物基多元醇的方法

说明书

本发明公开了一种钨基固体酸催化剂催化不饱和油脂氧化水解制备生物基多元醇的方法，它将钨基固体酸催化剂、不饱和油脂、有机溶剂和双氧水混合，在水浴条件下进行搅拌反应，反应结束后离心分离出钨基固体酸催化剂，去除催化剂后的反应液进行旋蒸回收溶剂并去除水分，制得目标产物生物基多元醇；其中，离心分离出的钨基固体酸催化剂用于与不饱和油脂、有机溶剂和双氧水混合，重复催化反应；不饱和油脂为含有不饱和碳碳双键的脂肪酸或含有不饱和碳碳双键的脂肪酸酯。本发明使用的催化剂催化性能好，工艺清洁、操作简便，反应条件温和，反应时间短。

技术领域

本发明涉及一种钨基固体酸催化剂催化不饱和油脂氧化水解制备生物基多元醇的方法。

背景技术

目前，以生物质资源替代化石资源进行深加工高附加值利用，已成为国内外企业和科研院所的研究热点。我国油料资源丰富，其中大豆油、玉米油、棉籽油等油脂产量都居世界前列。大力开发植物油应用研究，不仅具有极大的经济价值，对于我国推动绿色经济增长、建设资源节约型和环境友好型社会也具有十分重要的意义。随着全球绿色化学的快速发展，人们越来越致力于开发绿色环保的新型化学材料，其中生物基多元醇在低温、热稳定、抗氧化和生物降解等方面明显优于矿物油，且黏度指数高。因此可作为生物聚合物、绿色润滑油、非离子表面活性剂等产品的基础材料，有绿色可降解、无毒、光热稳定性好等优点，可替代矿物类物质，减少资源消耗。从不饱和脂肪酸（酯）出发，经化学改性将碳碳双键双羟基化合成得到的生物基多元醇具有较好的应用前景。

环氧开环法是目前最常用的生物基多元醇合成方法，已实现了植物油多元醇的工业化生产，但由于目前工业上普遍采用液体酸催化植物油环氧化反应，存在环境污染。近年来，9,10-二羟基硬脂酸（酯）作为生物基多元醇的一种被研究者广泛研究，如Lu等人使用WO₃为催化剂氧化裂解不饱和脂肪酸甲酯制备醛类物质的过程中，9,10-二羟基硬脂酸甲酯为该反应体系的中间产物（Green Chem, 2019,21,3,560-566），Arno Behr等人使用钌基催化剂氧化裂解油酸甲酯，反应过程中也有9,10-二羟基硬脂酸甲酯生成（RSC Adv, 2013,3,1,172–180），但他们的反应工艺条件和反应体系不适合更好的制备9,10-二羟基硬脂酸甲酯，9,10-二羟基硬脂酸甲酯的得率很低，因此他们均没有将其作为独立的一种产物进行分析。此外，新疆大学艾买提江等人以甲酸作为催化剂成功制得了反式9,10-二羟基硬脂酸（精细化工，2009,7,26,7）。吾满江等人在专利中同样使用甲酸法制得了9,10-二羟基硬脂酸，并对其进行了分离纯化（CN 101177392A）。以上方法均使用液体酸作为催化剂或载氧剂，存在较难与产物分离、易腐蚀设备、有安全隐患等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种钨基固体酸催化剂催化不饱和油脂氧化水解制备生物基多元醇的方法，通过本发明的方法，可使生物基多元醇的制备过程绿色、高效，催化剂从反应液中的分离简便，操作安全。

所述的一种钨基固体酸催化剂催化不饱和油脂氧化水解制备生物基多元醇的方法，其特征在于将钨基固体酸催化剂、不饱和油脂、有机溶剂和双氧水混合，在水浴条件下进行搅拌反应，反应结束后离心分离出钨基固体酸催化剂，去除催化剂后的反应液进行旋蒸回收溶剂并去除水分，制得目标产物生物基多元醇；其中，离心分离出的钨基固体酸催化剂用于与不饱和油脂、有机溶剂和双氧水混合，重复催化反应；所述不饱和油脂为含有不饱和碳碳双键的脂肪酸或含有不饱和碳碳双键的脂肪酸酯。

所述的一种钨基固体酸催化剂催化不饱和油脂氧化水解制备生物基多元醇的方法，其特征在于钨基固体酸催化剂的用量为不饱和油脂的质量的0.5-5%。

所述的一种钨基固体酸催化剂催化不饱和油脂氧化水解制备生物基多元醇的方法，其特征在于双氧水和不饱和油脂的质量比为0.5~1:1，所述双氧水的质量浓度为30-50%。

所述的一种钨基固体酸催化剂催化不饱和油脂氧化水解制备生物基多元醇的方法，其特征在于进行搅拌反应的温度为30-80℃，反应时间为0.5-4h。