麦芽糖醇脂肪酸酯的合成

精 细 石 油 化 工 1991年 麦芽糖醇脂肪酸酯的合成 全 易 张 霸 刘建荣 。 周 军 (江苏化工学院) 提出 了在有机溶剂中直接酯化合成麦芽糖醇脂肪酸酯的工艺。在优化的反应条件下．麦芽 糖醇转化率可这到95．6 。 关键词 ：麦芽塘醇脂肪酸酯 二甲基甲酰胺 4A分子筛 一 、前 言 麦芽糖醇脂肪酸酯是一种新型的非离子 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性剂 ，它由麦芽糖醇与硬脂酸缩合而 成 麦芽糖醇是麦芽糖加氢还原的产物 ，具有 良好的热稳定性。在>170℃时稍有变色，> 210℃时开 始分解“ ；而蔗糖 的耐热性 只有 130'C左右，因而可推测麦芽糖醇脂肪酸酯的 耐热性要优于蔗糖脂肪酸酯 从而可代替后 者用于温度较高的场合，或者延长产品的存 放期 。目前 已有麦芽糖醇脂肪酸酯代替蔗糖 脂肪酸酯用于牙膏中以改善产品耐温性延长 存放期 。 麦芽糖醇脂肪酸酯的合成技术，国内尚 未见到报道，国外的文献也极少。曾设想参照 蔗糖脂肪酸酯的合成方法合成麦芽糖醇酯 ， 但是蔗糖脂肪酸酯的合成方法几乎都采用酯 交换法0 ，要多一步脂肪酸的甲酯化(或乙酯 化)反应。文献“ 报道了无溶剂直接酯化法合 成麦芽糖醇脂肪酸酯，转化率可达94 ，并且 采用脂肪酸钠作催化荆 ，以避免麦芽糖醇 自 身羟基问的缩合。但作者试验表明，由于麦芽 糖醇粘度大 ，反应物料不易混合均匀，容易引 起局部过热而加深产物色泽 。因此研究了在 有机溶剂中直接酯化合成麦芽糖醇脂肪酸酯 的方法。试验表明，由于溶剂的加入降低了反 应物料的粘度，使其混合均匀，转化率可达到 95．6 二、实验部分 1．反应机理 n C l H ⋯COOH · 表示二酯、二酯趣高酯的可骺位置，即羟基与脂肪酸 结合的位置： 2．原料规格 麦芽糖醇：中试产品；分子筛 ：4^ ，上海 分子筛厂；其余试剂均为 CP级。 5 实验步骤 (1)催化 剂的制奋 * 车院精细化工专业8 届毕业生。 菇 维普资讯 http://www.cqvip.com 第6期 精 细 石 油 化 工 25 称取1s0g硬脂酸，加入150ml乙醇，微热 使其溶解 ，滴加2～3滴酚酞指示液，然后在搅 拌下缓慢加入3N NaOH溶液 ，至溶液呈粉红 色为止，最后将乙醇蒸去 (2)麦 芽糖醇脂妨酸酯的合成 称取浓度为75 的麦芽糖醇46g，在80~C 下减压蒸出大部分水，由于麦芽糖醇粘度较 大，需在搅拌下加入75ml苯 ，混合均匀后常 压蒸出全部水和苯。再分别加入27g硬脂酸 、 lzg硬脂酸钠和50ml二甲基甲酰胺(DMF)溶 剂，加热搅拌溶解。分水器中装入4A分子筛， 用 以吸附反应 生成 的水 。置油浴 中加热至 168"C，在搅拌下反应 1 Oh。测 定反应物 皂化 值，反应完后 ，减压蒸出 DMF。得浅褐色粘稠 产物。反应装置见图1。 圈 1 反应 装置 示意图 1：狰却承 2；4^ 分子筛 3；电炉 4；油浴 5；温度计 6：狰却承 (3)产 物 提 取 称取 约70g产物溶于约V40ml乙酸乙酯 中，于7O℃下用 约2g 85 的磷酸皂 化物 酸 化 ，达 pn6左右。用28ml水在70'C下分3次萃 取未反应的麦芽糖醇，用离子交换树脂脱盐， 用活性炭脱色，回收的麦芽糖醇可重复使用 将 乙酸乙酯溶液冷 却到4O℃，分离水相 ，在 4O℃下用25ml水至少洗涤2次。蒸除溶剂后 得到产物 A。产物 A中含有未反应的脂肪酸 二酯以上的产物。混和水相用70删 正丁醇萃 取2次 ，经脱色 ，蒸出溶剂，得到产物 B。产物 B 以单酯为主。分离过程示于图2。 尝 - 。 翥 ” 。 ⋯ 一 乌 f一 ⋯ 图2 分离 谎程 示 意图 (4)分析 用常规方法测定反应物 的酸值和皂 化 值 。用红外光谱作定性分析。 (5)正 吏试验设计 经过多次探索性试验后，证实了反应温 度、催化剂量和反应时间3因素是影响转化率 的主要因素。在此基础上采用了3因素3水平 的正交试验法 ，以优选反应条件。正交试验设 计见表1。 衰1 正交试验的因素与水平 A-反应温度 B_催化剂量 c一反应时间 (℃ ) ( ) (h) A】一148 Bl一 11．1 c = 8 A：= 158 B2= l6．7 C!；10 A 一 168 B 22 2 CI一 12 *催化剂相对于反应物总量 的百分古量 三、结果与讨论 1．按表1中的因素和水平排列出的9次正 交试验进行台成实验和样品分析，实验条件 及分析、计算结果见表2。 衰2‘正交试验条件殛结果 编 号 2 3 4 5 6 7 8 Al Al A】 A2 Az A2 A3 A； BI B2 Ba Bl B2 Ba Bl B2 cI C： C3 C2 Cs cl 凸 C J 酸 值 32． 43．9 48．2 45．2 65．4 40．7 60．7 65．1 皂 化 物 75． 74．9 74．3 7,1． 73．8 73．6 72．9 74．7 转化率( ) 43．日 58．6 64．g S0． 88．6 55．3 B3．3 87 1 以转化率作为反应的优选指标 ，反应结 果的极差分析列于表3。 维普资讯 http://www.cqvip.com 精 细 石 油 化 工 1991盎 裘5 撮差(R)分析结果 I／3 55．5 62．4 61．8 l／3 68．2 78．1 71．o ■／3 88．0 71．3 78．9 R 32．5 l5．7 l7．I 根据表3=作转化率与各因素的影响关系 图，见 图3 V ■ 謇 图3 各西翥对转化率前影响 从图3可以看出，对麦芽糖醇脂肪酸酯的 合成反应影响最大的是反应温度 ，其次是催 化剂用量和反应时间。 反应温度越高，转化率越天 碹过高的温 度会使麦芽糖醇分解变色 ，所以选定下列最 佳反应条件：反应温度168℃；反应时间12h； 催化剂量16．7 。 在此条件下对上述条件进行实验验证 ， 结果表明反应的转化率达到95．6 。说明上 述条件为最佳合成条件。 2．产品的红外光谱鉴定 对产品进行红外光谱扫描，如图4。仪器 型号：日本岛津 lR一460 ‘ ’} 图4 麦芽糖醇脂肪驻醋的红外光谱图(KB|压片 从 红外光谶 图可以看 出，在波数 1735cm 和l190ciu 处有酯基的特征吸收峰。 可以确定产物为酯 。 5．测定了产物 B水溶液 的表 面张 力。 0．1 麦芽糖醇脂肪酸酯水溶液的表面张力 为4．5。×l口 N／cm说 明产物具有表面活性 ， 进一步说明产物为麦芽糖醇脂肪酸酯——一 种非离子表面活性剂。所用表面张力仪型号 ： JZH Y1—180。 四、结 论 1．采用在溶剂中直接合成麦芽糖醇脂肪 酸酯是可行的，可以得到满意的结果。 2．通过正交试验 ，优化了合成条件，确定 最佳条件为：反应温度l68℃；反应时间 12h； 催化剂量I ．7 。 在此最佳条 件下 ，反应转化 率可达到 95．6 。 3．麦芽糖醇脂肪酸酯的表面活性作用与 蔗糖脂肪酸酯相近，在0．1 的水溶液中，前 者为4．5X 10~N／cm左右 ，后者一般在 (3～ 4-6)×10 N／era左 右。所 以二 者的性 质相 似 。 麦芽糖醇脂肪酸酯是由麦芽糖醇和脂肪 酸构成的，麦芽糖醇是一种低热值的甜味剂 ， 使用不受限制 ，而且麦芽糖醇脂肪酸酯无毒， 可用作食品添加剂，水果和餐具的洗涤剂以 及化妆 品乳化剂。 麦芽糖醇脂肪酸酯有优异的生物降解和 安全性 ，因而不会造成环境污染和其它不 良 影响。 参 考 文 献 1 垒易等，I精细石油化工》，1 990．(5) 2 GB 2038l82 3 王一 生，t蔗 糖酯的合成与 研究 》 ，轻工 出版社 l9BB 4 US 3~51948 本院陈根抹老师帮助做红外分析 ．谨此致谢。 (收稿日期 199O一07--181 维普资讯 http://www.cqvip.com