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1、应用与开发优质失水山梨醇单油酸酯的合成杨晓东,关健宁,王锦堂①(南京工业大学理学院,江苏南京210009)摘要:以山梨醇和油酸为原料,采用新型催化剂一步法合成目标产物。探讨了催化剂配比、用量和反应温度对目标产物单酯含量、酸值(4～8mgKOHΠg)、皂化值(140～160mgKOHΠg)和羟值(190～210mgKOHΠg)的影响。得到了适宜的反应条件。产品色泽浅无需经脱色处理可直接应用于医药、食品、化妆品等行业。关键词:失水山梨醇单油酸酯;酯化;醚化中图分类号:TQ423.2+2文献标识码:A文章编号:1002-1116(2004)03-0032-03失水山梨醇单油酸酯(商品
2、名称Span-80)是一种重要的非离子表面活性剂,常用作WΠO型乳化剂。由于其优异的乳化、分散等表面活性,加之无毒、无刺激性、低挥发、无不愉快气味、临界胶束浓度较高和胶束自由能较低等特点,在石油、纺织、塑料、农药、食品、化妆品、医药等行业获得广泛应用1。采用一步法和二步法(先醚化后酯化或先酯化后醚化)均能合成出Span-80产品。国内主要采用传统的一步法碱催化工艺,产品色泽深、副产物多、单酯质量分数低、熔融状态下多呈浑浊状态、质量不稳定。同时,为了改变产品色泽,传统合成方法都使用活性炭或漂白剂,所得产品仅能用于石油、采矿和纤维等行业,而用于食品、医药、化妆品的这类产品绝大部分依
3、赖进口。在二步法合成工艺中,先酯化后醚化易造成酯化过度,直链酯的质量分数高、颜色深、液态下产品流动性差、透明度不好,羟值也难以降到指标的合格范围,特别是在产物单酯、双酯及多酯质量分数、质量稳定性和色泽方面与国外相比尚有一定差距2。本文研究了一种新型催化剂在失水山梨醇油酸酯一步法合成中的催化效能,所得产品的3项理化指标(酸值、羟值、皂化值)优于传统化学合成法,且产品色泽浅,无需经脱色处理,可广泛应用于医药、食品、化妆品等行业。1合成反应式山梨醇是一个分子中含有6个羟基的多元醇,它的反应活性点较多,其中链两端的伯羟基最活泼,在催化剂作用下易失水形成环醚,主要是1,4-失水山梨醇,其
4、次是3,6-失水山梨醇和少量的1,5-失水山梨醇,因此它在发生酯化反应的同时也发生了失水反应。这两个反应互相串连,又互相并连而形成极为复杂的反应体系。所得反应产物是一个复杂的混合物。产物中不仅存在单酯及其异构体,还存在其他双酯、多酯及相应异构体等组分3。CH2OHHCOHHOOCH2OHHOCH++HCOHOCHOHCH2OHHOOHHCOHOHCH2OHHOOHORCOOH+OOHCH2OOCROCHOHCH2OOCROOHO+HOOHOOOCROH①收稿日期:2003-12-23作者简介:杨晓东(1969-),男,江苏徐州人,硕士研究生,师从王锦堂教授,主要从事精细化学品的
5、合成及应用研究。电话:025-83587435。33第32卷第3期杨晓东等:优质失水山梨醇单油酸酯的合成山梨醇在较高反应温度、较长反应时间作用下还会焦化,使产物颜色变深。要控制产物3项指标在合格范围内,提高单酯质量分数、降低色泽,提高产物质量,就必须从催化剂和反应温度等几方面进行优化。的酸值影响最显著,先升高后降低。而A的含量对羟值和皂化值的影响相对较小。当A的含量升高至1.1∶1后对产物色泽影响不明显。催化剂中A与B的摩尔比在1.3～1.4∶1时可得到色泽浅、单酯含量高及3项指标符合国标的高质量的产品。3.2催化剂用量对产物质量的影响固定催化剂中A∶B的量为1.4∶1,改变催
6、化剂用量,实验结果如表2。表2催化剂用量对产物质量的影响2试验部分2.1原料与仪器w(山梨醇)=70%,工业级;w(油酸)≥98%,进口分装;其他试剂均为AR。装有机械搅拌装置、温度计、分水器、N2保护装置的500mL四口烧瓶,恒温加热器。2.2合成方法在500mL四口烧瓶中依次加入70%的山梨醇、油酸和催化剂。升温的同时通入N2、打开搅拌。升温至100～110℃反应。待分水器有水分出后,慢慢升温至130℃,反应直到分水器中无水分出后,升温催化剂酸值Π羟值Π皂化值Πw(单酯)Π色泽用量Π%(mgKOHΠg)(mgKOHΠg)(mgKOHΠg)%棕黄棕黄淡黄淡黄淡黄淡黄淡黄淡黄浅
7、黄357910131517208.87.55.34.22.02.12.32.52.4220.6219.4208.6197.7194.7193.1192.8193.6192.5177.6168.5164.3161.4155.8150.2148.5145.7149.231.832.933.538.741.340.539.838.738.4至210～240物。℃反应0.5h得浅黄色液体,过滤得产2.3分析方法目标产物3项指标(酸值、皂化值、羟值)采用GB13482-92规定方法进行测定;色泽采用目
