一種檸檬酸三乙酯的製備方法:專利背景,發明內容,技術方案,改善效果,權利要求,實施

《一種檸檬酸三乙酯的製備方法》是蚌埠豐原塗山製藥有限公司於2011年1月31日申請的專利，該專利申請號為2011100341375，公布號為CN102079704A，公布日為2011年6月1日，發明人是張祖揚、王勁松、汪洪湖、吳立軍。該發明涉及化工技術領域。

《一種檸檬酸三乙酯的製備方法》通過深入研究檸檬酸三乙酯的製備工藝，該發明設定了反應投料比，然後通過加入催化劑進行回流反應，隨後以酚酞作為指示劑並利用氫氧化鈉滴定確定反應終點，得到的產品先利用弱鹼中和少量酸性物質，再以純化水洗脫碳酸鈉，最後用活性炭脫色，得到檸檬酸三乙酯純品。與2011年1月之前的技術相比，該發明通過嚴格控制反應終點，減少不必要的副反應，防止反應不充分或反應時間過長造成的產品質量及成本的浪費；通過對工藝步驟的溫度控制儘可能的減少副反應帶來的危害；通過選擇脫色方式獲得了理想的無色透明的液體產品；產品質量超過國家標準：酸值更是控制到0.2左右（國家標準1.0），長期存放發現穩定性均超過同類產品。

2016年1月，《一種檸檬酸三乙酯的製備方法》獲得安徽省第四屆專利獎優秀獎。

基本介紹

中文名：一種檸檬酸三乙酯的製備方法
公布號：CN102079704A
公布日：2011年6月1日
申請號：2011100341375
申請日：2011年1月31日
申請人：蚌埠豐原塗山製藥有限公司
地址：安徽省蚌埠市塗山路2001號
發明人：張祖揚、王勁松、汪洪湖、吳立軍
專利代理機構：北京路浩智慧財產權代理有限公司
代理人：王加嶺、張慶敏
Int.Cl.：C07C69/704(2006.01)I、C07C67/08(2006.01)I
類別：發明專利

專利背景,發明內容,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

隨著世界各國環保意識的提高，對醫藥及食品包裝、日用品、玩具等塑膠製品的主增塑劑——鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）等提出了更高的要求。但由於DOP存在潛在的致癌危險，國際上已經開始採取相應的措施，限制DOP的使用範圍；美國環境保護總局根據國家致癌研究所的研究結果，已經停止了6種鄰苯二甲酸酯類增塑劑的工業生產；瑞士政府決定在兒童玩具中禁止使用DOP；德國已在人體、衛生食品相關的所有塑膠製品中禁止使用DOP；在日本，DOP作為塑膠助劑僅限於在工業塑膠製品中使用。

中國是亞洲地區增塑劑生產量和消費量最多的國家，但2011年1月之前，中國企業生產的主要增塑劑在許多性能上，特別是衛生及低毒性方面都很難滿足環保的要求。因此，加快無毒塑膠增塑劑製品的研究和開發力度，特別是加快對衛生要求較高的新型增塑劑的開發、推廣及宣傳已經成為中國增塑劑企業的當務之急。

檸檬酸酯類產品是2011年1月之前國際公認的無毒“綠色”環保塑膠增塑劑，廣泛套用於食品及醫藥儀器包裝、化妝品、日用品、玩具、軍用品等，具有相溶性好、增塑效率高、無毒、易被生物降解和揮發性小等優點，而且耐光性和耐水性優良，在樹脂中有抗震性，具有不滋長黴菌等優點。顯然，是DOP系列塑膠增塑劑的理想替代品。

截至2011年1月，檸檬酸酯類產品的製備方法是將檸檬酸與相應的醇在相應催化劑存在的條件下，通過控制反應溫度及反應時間，獲得相應的半成品，最後通過提純獲得較純的酯類產品。但僅控制反應時間很難較好的控制反應終點，而且不同季節反應時間也有相應的變化，易造成反應副反應多，反應不充分，導致產物的收率低；另外，因終點控制不好，容易造成產品質量問題：產品有效期短；易酸化；而且提純步驟需要嚴格控制，否則製備的產品顏色較差，發黃且暗淡。

顯然，需要在控制反應終點，減少副反應的發生以及脫色環節進行改進。

基於上述需求，該發明提出一種檸檬酸三乙酯的製備方法。

發明內容

技術方案

《一種檸檬酸三乙酯的製備方法》深入研究檸檬酸三乙酯的製備工藝，通過加入催化劑回流反應後，以酚酞作為指示劑並利用氫氧化鈉滴定確定反應終點。

為進一步提高反應效率，還設定了反應的投料比。此外，將得到的產品先利用弱鹼中和少量酸性物質，然後再以純化水洗脫碳酸鈉，最後用活性炭脫色，濃縮出殘餘水分後得到檸檬酸三乙酯純品。

該發明所述的檸檬酸三乙酯的製備方法，包括以下步驟：將無水乙醇預熱至50-60℃，加入檸檬酸和催化劑，緩慢加熱至回流，收集餾出液，反應18～22小時之後開始檢測終點，所述反應的終點由酚酞作為指示劑利用氫氧化鈉滴定確定；待檢測酸值小於5，即每毫升反應液消耗少於50毫克NaOH時可視為反應完全，減壓蒸餾出過量的乙醇，得檸檬酸三乙酯粗品。

該發明的製備方法還包括：將上述檸檬酸三乙酯粗品鹼洗，然後水洗，充分分層後收集酯相，加入活性炭，減壓蒸餾至無餾分出現，過濾，收集得檸檬酸三乙酯成品。

其中，所述催化劑為苯磺酸鈉或濃硫酸；其質量為檸檬酸投料質量的0.8～1.0％。

優選的，所述反應物的質量比為：檸檬酸:乙醇＝1:1.2～1.5；優選檸檬酸:乙醇＝1:1.5。

所述反應的終點由酚酞作為指示劑利用氫氧化鈉滴定確定，具體的說，反應終點如下確定：用移液管移取反應料液1毫升於小燒杯中加入酚酞指示劑3～5滴。用1％的氫氧化鈉滴定液滴定至料液變紅色，記錄氫氧化鈉滴定液用量，待1％氫氧化鈉滴定液用量小於5毫升時可視為反應完全（一般取3毫升為最佳）。

反應過程中，可控制餾出液的蒸餾速度為20～30毫升/小時；所述餾出液可回收，用於配料；為保證餾出液量，在反應過程中及時補加無水乙醇，補加量與餾出液量相同；加入活性炭後，所述減壓蒸餾控制在120～140℃進行；

所述鹼洗採用碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀溶液中的一種或多種；優選質量濃度為4～5％碳酸鈉溶液在常溫下洗滌後，再在120-140℃減壓蒸餾；所述碳酸鈉溶液的質量為反應後粗品物料質量的80～120％；所述碳酸鈉溶液的質量為反應後粗品物料質量的80～120％，即：每鹼洗100千克料液需用5％碳酸鈉溶液80～120千克。

所述鹼洗可多次進行，優選洗兩次（如分兩次洗滌每次用5％碳酸鈉溶液約50千克）。

該發明的關鍵點在於：

反應溫度為物料的回流溫度；
投料重量比：檸檬酸∶乙醇＝1:1.5；
反應催化劑選擇：濃硫酸或苯磺酸鈉；
終點判斷依靠酚酞指示劑作用下0.5～1.5％氫氧化鈉滴定；
終點確定點為：酸值1-5；
脫色介質選用藥用活性炭；
脫色溫度為120～140℃；
鹼性洗脫液選擇碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀。

改善效果

《一種檸檬酸三乙酯的製備方法》通過嚴格控制反應終點，減少不必要的副反應，防止反應不充分或反應時間過長造成的產品質量及成本的浪費；通過對工藝步驟的溫度控制儘可能的減少副反應帶來的危害；通過選擇較好的脫色設備對產品進行脫色處理獲得了理想的無色透明的液體產品；產品質量超過國家標準：酸值更是控制到0.2左右（國家標準1.0）。產品經過長期存放，穩定性均超過同類產品。

權利要求

1. 《一種檸檬酸三乙酯的製備方法》包括以下步驟：將無水乙醇預熱至50-60℃，加入檸檬酸和催化劑，緩慢加熱至回流，收集餾出液，控制蒸餾速度20～30毫升/小時，反應18～22小時之後開始檢測終點，所述反應的終點由酚酞作為指示劑利用氫氧化鈉滴定確定；待檢測酸值小於5，即50毫克NaOH/毫升反應液時，視為反應完全，減壓蒸餾出過量的乙醇，得檸檬酸三乙酯粗品；將上述檸檬酸三乙酯粗品鹼洗，然後水洗，充分分層後收集酯相，加入活性炭，減壓蒸餾至無餾分出現，過濾，收集得檸檬酸三乙酯成品；加入活性炭後，所述減壓蒸餾控制在120-140℃進行；

所述催化劑為苯磺酸鈉或濃硫酸；其質量為檸檬酸投料質量的0.8～1.0%；

所述反應終點如下確定：用移液管移取反應料液1毫升於小燒杯中加入酚酞指示劑3～5滴；用1%的氫氧化鈉滴定液滴定至料液變紅色，記錄氫氧化鈉滴定液用量，待1%氫氧化鈉滴定液用量小於5毫升時可視為反應完全。

2. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述反應物的質量比為：檸檬酸:乙醇=1:1.2～1.5。

3. 如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述反應物的質量比為：檸檬酸:乙醇=1:1.5。

4. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，待1%氫氧化鈉滴定液用量為3毫升時可視為反應完全。

5. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述餾出液可回收，用於配料。

6. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，為保證餾出液量，在反應過程中及時補加無水乙醇，補加量與餾出液量相同。

7. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述鹼洗採用碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀溶液。

8. 根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述鹼洗採用質量濃度為4～5%碳酸鈉溶液在常溫下洗滌；所述碳酸鈉溶液的質量為反應後粗品物料質量的80～120%。

9. 如權利要求1或7所述的製備方法，其特徵在於，所述鹼洗可多次進行。

10. 如權利要求1或7所述的製備方法，其特徵在於，所述鹼洗分兩次進行。

實施方式

實施例1

1.檸檬酸三乙酯粗品製備：於2500毫升三口瓶中，安裝溫度計、冷凝管、機械攪拌。加入無水乙醇（或回收乙醇：95％以上）1200克，開啟攪拌預熱至50℃加入檸檬酸800克，濃硫酸6毫升緩慢加熱至回流，餾出液收集作為下批投料用。控制蒸餾速度約20毫升/小時（及時補加無水乙醇補加量與餾出液量相同）反應20小時，開始檢測終點。用移液管移取反應料液1毫升於小燒杯中加入酚酞指示劑3～5滴。用1％的氫氧化鈉滴定液滴定至料液變紅色，記錄氫氧化鈉滴定液用量，待1％氫氧化鈉滴定液用量小於5毫升時可視為反應完全，待檢測酸值小於5時可視為反應完全減壓蒸餾出過量的乙醇得檸檬酸三乙酯粗品1350克，冷卻待處理。

2.檸檬酸三乙酯後處理：將上述檸檬酸三乙酯粗品先以5％碳酸鈉鹼洗兩遍（每次600毫升）後，再以純化水洗滌兩次（每次600毫升）充分分層後收集酯相加入活性炭15克控制溫度120℃減壓蒸餾至無餾分出現過濾，收集的檸檬酸三乙酯成品950克，收率84.1％。經檢驗酸值0.20（國家標準1.0），產品性能均達到並優於國家標準，產品清亮質量穩定。

實施例2

1.檸檬酸三乙酯粗品製備：於2500毫升三口瓶中，安裝溫度計、冷凝管、機械攪拌。加入無水乙醇（或回收乙醇：95％以上）1000克，開啟攪拌預熱至60℃加入檸檬酸800克，苯磺酸鈉6克緩慢加熱至回流餾出液收集作為下批投料用。控制蒸餾速度約28毫升/小時（及時補加無水乙醇補加量與餾出液量相同）反應22小時，開始檢測終點。用移液管移取反應料液1毫升於小燒杯中加入酚酞指示劑3～5滴。用1％的氫氧化鈉滴定液滴定至料液變紅色，記錄氫氧化鈉滴定液用量，待1％氫氧化鈉滴定液用量小於5毫升時可視為反應完全，減壓蒸餾出過量的乙醇得檸檬酸三乙酯粗品1300克，冷卻待處理。

2.檸檬酸三乙酯後處理：將上述檸檬酸三乙酯粗品先以5％碳酸鹽（溶質為碳酸氫鈉和碳酸鈉，其質量比為1:1）溶液鹼洗兩遍（每次590毫升）後，再以純化水洗滌兩次（每次800毫升），充分分層後收集酯相加入活性炭15克控制溫度140℃減壓蒸餾至無餾分出現過濾，收集的檸檬酸三乙酯成品930克，收率82.4％。經檢驗酸值為0.18，產品性能均達到並優於國家標準，產品清亮質量穩定。

實施例3

1.檸檬酸三乙酯粗品製備：於200反應釜中，安裝溫度計、冷凝管、機械攪拌。加入無水乙醇（或回收乙醇：95％以上）120千克，開啟攪拌預熱至50℃，加入檸檬酸80千克，濃硫酸600毫升緩慢加熱至回流，餾出液收集作為下批投料用。控制蒸餾速度約20升/小時（及時補加無水乙醇補加量與餾出液量相同）反應20小時，開始檢測終點。用移液管移取反應料液1毫升於小燒杯中加入酚酞指示劑3～5滴。用1％的氫氧化鈉滴定液滴定至料液變紅色，記錄氫氧化鈉滴定液用量，待1％氫氧化鈉滴定液用量小於5毫升時可視為反應完全，待檢測酸值小於5時可視為反應完全減壓蒸餾出過量的乙醇得檸檬酸三乙酯粗品135千克，冷卻待處理。

2.檸檬酸三乙酯後處理：將上述檸檬酸三乙酯粗品先以5％碳酸鈉鹼洗兩遍（每次60千克）後，再以純化水洗滌兩次（每次60千克）充分分層後收集酯相加入活性炭1.5千克控制溫度120-140℃減壓蒸餾至無餾分出現過濾，收集的檸檬酸三乙酯成品95千克，收率84.1％。經檢驗酸值0.20（國家標準1.0），產品性能均達到並優於國家標準，產品清亮質量穩定。

實施例4

取實施例1-3製備的檸檬酸三乙酯在室溫條件下密封貯存，12個月後進行檢測，結果顯示該製備的檸檬酸三乙酯質量穩定。

檢測結果

檢驗項目	實施例1	實施例2	實施例3
外觀	無色透明液體	無色透明液體	無色透明液體
相對密度	1.135	1.135	1.139
酸值	0.2	0.18	0.2
水分	≤0.25%	≤0.25%	≤0.25%
細菌總數	不超過50個/克，未檢出金黃色葡萄球菌、銅綠假單孢菌、篝菌和酵母菌
含量	99.6%	100.1%	99.8%

榮譽表彰